Effetto della cottura e della digestione gastrointestinale in vitro sulla stabilità, sulla bioaccessibilità e sulle bioattività dei composti fenolici di melanzana e cipolla rossa.

Different cooking methods can positively or negatively affect vegetable matrices' phenolic profile and content. Indeed, cooking can increase the extractability of phenolic compounds due to a matrix-softening effect but also cause their degradation or loss. The first objective of this work was to evaluate the effect of four different types of cooking (boiling, baking, frying, grilling) on the phenolic profile and content of two cornerstones of the Mediterranean diet: red-skinned onion and dark purple eggplant. At first, raw and cooked samples were characterized from a phenolic point of view using high-resolution mass spectrometry and were subjected to in vitro gastrointestinal digestion to assess their actual bioaccessibility and stability during cooking and digestion. As with the extracts, the digested samples were characterized from a phenolic point of view. Then, the antioxidant activity of samples was assessed by ABTS and FRAP assays. The results indicate that, except for frying, cooking processes led to the degradation of individual phenolic compounds but were also crucial for the release of these from food matrices during in vitro gastrointestinal digestion. In this context, cooking processes such as frying, grilling, and baking determined an increase in the bioaccessibility of the phenolic compounds in dark purple eggplant and red-skinned onion, promoting their release from the food matrices. Subsequently, the anti-diabetic activity of the digested fractions of the two vegetables, raw and subjected to the four cooking processes, was investigated by defining their inhibitory activity against three key metabolic enzymes, DPP-IV, α-glucosidase, and α-amylase. The results showed that all onion samples exhibited some inhibitory activity against the three key enzymes involved in the pathogenesis of diabetes, but to varying degrees depending on the cooking method and phenolic profile. For example, the class of flavonols was the most active against the enzymes α-glucosidase and DPP-IV. Furthermore, statistical analysis confirmed a significant correlation between the amount of quercetin mono-hexosides and the IC50 of α-glucosidase and the amount of quercetin di-hexosides and the IC50 of DPP-IV. Subsequently, the digested fractions of the two raw and cooked vegetables were subjected to colonic fermentation using the MICODE (multi-unit in vitro colon gut model) to investigate the impact of the different phenolic content of the samples on the colonic microbiota and vice versa. During the process, analyses of the profiles of the colon phenolic metabolites and microbiomics were carried out. The results showed that heat treatments increased the amount of phenolic metabolites and, for instance, in dark purple eggplant, frying is better than grilling in terms of promoting the growth of beneficial bacterial taxa and limiting that of opportunistic taxa. Finally, the antiproliferative activity of the in vitro-digested phenolic-rich fractions against Caco-2 and SW-480 cell lines was tested. The antiproliferative activity was also determined for the pure compounds present in higher quantities in red-skinned onion and dark purple eggplant phenolic-rich fractions and their principal metabolites.

I diversi metodi di cottura possono influire sia positivamente che negativamente sul contenuto fenolico di matrici di origine vegetale. La cottura, infatti, può sia aumentare l’estraibilità dei composti fenolici grazie ad un effetto di ammorbidimento della matrice (matrix softening effect) ma anche causarne la degradazione o la perdita. Il primo obiettivo di questo lavoro è stato quello di valutare l’effetto di quattro diverse tipologie di cottura (bollitura, cottura al forno, frittura, grigliatura) sul contenuto fenolico di due alimenti vegetali cardini della dieta mediterranea: la cipolla rossa e la melanzana. Inizialmente i campioni, crudi e cotti, sono stati caratterizzati dal punto di vista fenolico attraverso l’utilizzo della spettrometria di massa e, in seguito, sono stati sottoposti ad una digestione in vitro in modo da poter valutare la loro effettiva bioaccessibilità e il rilascio durante il processo digestivo. Così come per gli estratti, anche i digeriti sono stati caratterizzati dal punto di vista fenolico e, infine, è stata studiata l’attività antiossidante dei campioni, digeriti e non digeriti, tramite i saggi ABTS e FRAP. I risultati indicano che, ad esempio, con l'eccezione della frittura, i processi di cottura portano alla degradazione dei singoli composti fenolici ma sono anche di fondamentale importanza per il rilascio di questi dalle matrici alimentari durante la digestione. In questo contesto, cotture come frittura, grigliatura e cottura al forno hanno infatti determinato un aumento della bioaccessibilità dei composti fenolici della melanzana e della cipolla rossa, promuovendone il rilascio dalle matrici alimentari. Successivamente è stata studiata l’attività antidiabetica delle frazioni digerite dei due vegetali, crudi e sottoposti ai quattro processi di cottura, investigando la loro attività inibitoria nei confronti di tre enzimi metabolici chiave, DPP-IV, α-glucosidasi e α-amilasi. I risultati mostrano che tutti i campioni di cipolla presentano una certa attività inibitoria nei confronti dei tre enzimi chiave coinvolti nella patogenesi del diabete, ma in misura diversa a seconda del metodo di cottura e del profilo fenolico. Ad esempio, la classe dei flavonoli è quella che è risultata più attiva soprattutto contro gli enzimi α-glucosidasi e DPP-IV. Inoltre, l'analisi statistica ha confermato una correlazione significativa tra la quantità di mono-esosidi della quercetina e l'IC50 dell'α-glucosidasi e la quantità di di-esosidi della quercetina e l'IC50 della DPP-IV. In seguito, le frazioni digerite dei due vegetali crudi e cotti sono state sottoposte ad una fermentazione colonica grazie all’utilizzo del MICODE (multi-unit in vitro colon gut model) in modo da poter indagare l’impatto del diverso contenuto fenolico dei campioni sul microbiota colonico e viceversa. Durante il processo, sono state effettuate analisi dei profili dei metaboliti dei composti fenolici e del microbioma. I risultati mostrano che i trattamenti termici aumentano la quantità dei metaboliti colonici prodotti dall’azione del microbiota sui composti fenolici e che, ad esempio, nella melanzana la frittura è migliore della grigliatura in termini di promozione della crescita di taxa batterici benefici e di limitazione di quella di taxa opportunistici. Infine, è stata valutata l’attività antiproliferativa dei digeriti di cipolla e melanzana nei confronti di due linee cellulari di adenocarcinoma colonico umano (Caco-2 e SW-480), oltre che per i digeriti, l’attività antiproliferativa è stata determinata anche per i composti puri presenti in maggiore quantità nei campioni digeriti di cipolla e melanzana e dei loro principali metaboliti in modo da poter identificare un determinato composto, o classe di composti, come effettivamente bioattivo.