Verso un luppolo italiano: analisi metabolomica e caratterizzazione fitochimica di ecotipi di Humulus lupulus L. del Nord Italia

La presente tesi di dottorato ha riguardato l'indagine fitochimica della biodiversità spontanea di Humulus lupulus L. in Emilia Romagna e la valutazione degli effetti del clima dell'Italia settentrionale sul metabolismo secondario di cultivar di luppolo. In particolare, lo studio ha previsto l'individuazione di ecotipi di luppolo provenienti da zone planiziali e collinari di'Emilia Romagna e Lombardia, la loro messa a dimora in un campo collezione appositamente allestito, e il monitoraggio della resa di campo e della produzione di metaboliti secondari di natura polare (acilfluoroglucinoli, flavonidi isoprenilati) e apolare (terpeni e sequiterpeni). Gli obiettivi primari sono stati la valutazione di entità da portare direttamente in coltivazione o da introdurre in percorsi di breeding del luppolo in Italia, oltre all'ottimizzazione di metodi innovativi per lo screening dell'intero germoplasma italiano. Per definire le caratteristiche fitochimiche dei coni di luppolo sono stati messi a punto metodi cromatografici HPLC-UV, HPLC-MS/MS e GC-MS e metodi spettroscopici 1H-NMR. Nel corso del triennio i metodi sono stati applicati a 10 cultivar e oltre 30 ecotipi , alcuni dei quali hanno fornito dati anche a conclusione dell'intero periodo di acclimatazione. Per tutti si è anche verificata la resilienza alle diverse condizioni climatiche incontrate Le analisi chimiche hanno permesso di individuare una sostanziale differenza tra gli ecotipi e le cultivar, con i primi che si caratterizzano per una produzione modesta di α-acidi e β-acidi e un profilo aromatico ricco di isomeri del selinene. Questo risultato può essere interessante per l’industria della birra nazionale e in particolare per il settore dei microbirrifici artigianali, in quanto i luppoli più pregiati sono proprio quelli con un basso contenuto di acidi amari e ricchi di oli essenziali che possano impartire alle birre prodotte note aromatiche particolari e legate al territorio. L’indagine agronomica monitorata su tre anni di produzione ha anche fatto emergere la resistenza degli ecotipi italiani al clima caldo e siccitoso e ha evidenziato invece come le cultivar estere abbiano limiti fisiologici a queste condizioni. Confrontando il profilo fitochimico delle cultivar coltivate in Italia con i prodotti acquistati nei paesi d’origine è emerso che il metabolismo secondario per alcune cultivar è particolarmente differente, come nel caso della cultivar Marynka, che rispetto agli standard commerciali ha prodotto in Italia coni ricchi di oli essenziali con alte quantità di trans-β-farnesene, cambiandone le caratteristiche da varietà amaricante ad aromatica. I risultati ottenuti dimostrano la fattibilità della coltivazione di Humulus lupulus L. sul territorio nazionale con ottime prospettive di produttività per gli ecotipi italiani. Inoltre da questi primi risultati è ora possibile intraprendere un programma di breeding per la creazione di nuove varietà, più resistenti al caldo e con le caratteristiche desiderate in base all’utilizzo del prodotto, sia per quanto riguarda l’industria della birra, sia la cosmetico-farmaceutica per la produzione di estratti.

GC-MS Analysis, Antimicrobial and Antioxidant Activities of Extracts of the Aerial Parts of Conyza sumatrensis

Phytochemical analyses as well as antimicrobial and antioxidant activities of the extracts of C. sumatrensis aerial parts were investigated in this study. METHODS: The aerial parts of C. sumatrensis were air dried, weighed and exhaustively extracted with hexane, ethyl acetate and methanol successively. The crude extracts were screened for metabolites. These extracts of the plant were evaluated for antimicrobial and antioxidant activities using agar diffusion and DPPH method respectively. The extracts were also analysed using Gas chromatography – Mass spectrometry, and the chromatogram coupled with mass spectra of the compounds were matched with a standard library. RESULTS: Preliminary phytochemical investigation of crude n-hexane, ethyl acetate and methanol extracts of the aerial parts of Conyza sumatrensis revealed the presence of anthraquinones, flavonoids, terpenoids, phenolics, tannin, glycosides and carbohydrate. All the crude extracts gave a clear zone of inhibition against the growth of the test bacteria ( Staphylococcus aureus , Escherichia coli , Bacillus subtilis , Pseudomona aeruginosa, Salmonella typhi , Klebsiellae pneumonae ) at moderate to high concentrations, as well as test fungi ( Candida albicans , Aspergillus niger , penicillium notatum and Rhizopus stolonifer ) at high concentration. Methanolic extract exhibited significant radical scavenging property with IC50 of 17.08 μg/mL while n-hexane and ethyl acetate extracts showed no significant antioxidant activity. GC-MS of N-hexane extract showed a total number of eleven chemical constituents with α-Farnesene and spathulenol being the most abundance compounds constituting 20.27 and 22.28% of the extract respectively. Ethyl acetate extract revealed thirteen compounds with two most abundant compounds, cis-β-farnesene (16.64 %) and cis-pinane (21.09 %). While methanolic extract affords seventeen compounds with Ephytol being the most abundant compound (19.36 %).