Valorizzazione dei rifiuti agroalimentari per la produzione di mangimi e alimenti

Lipid oxidation is a critical process that significantly deteriorates the quality of meat and meat products. Traditionally, synthetic antioxidants have been employed to mitigate lipid oxidation but, with growing concerns over their potential health risks and the increasing demand for healthier, the focus has shifted towards natural antioxidants derived from plant sources. One of the most promising sources of natural antioxidants is agro-food waste. This includes by-products from the processing of fruits, vegetables, and other plant materials, which are often rich in phenolic compounds and other bioactives. In light of the above, the main objectives of this doctoral work were to revalorize agri-food wastes and to replace the most commonly used synthetic antioxidants in feeds and in animal-derived foods. Two strategies were adopted to achieve these goals: direct integration of byproducts as novel food ingredients and the integration of byproducts in animal feed. For the first strategy, two trials were conducted. The first aimed to evaluate the effect of hazelnut skin and dry tomato peel added to pork burgers in counteracting oxidation phenomena and on some chemical-physical characteristics. For this purpose, three types of burgers were analyzed: a control and two experimental formulations with the addition of 2.5% hazelnut skin or dry tomato peel over 7 days of refrigerated storage. The hazelnut skin showed a high antioxidant power, inhibiting oxidative phenomena during storage and cooking, and contributing to the preservation of color. Dry tomato peel, on the other hand, did not show antioxidant power but, like the hazelnut skin, contributed to nutritional enrichment, particularly affecting the fiber content and fatty acid composition. Following the encouraging outcomes of the initial trial, which underscored the strong antioxidant capabilities of hazelnut skin a subsequent study was conducted. The objective was to assess the potential of integrating into pork burgers a green polyphenolic extract, derived from hazelnut skin, developed by the University of Turin through an environmentally friendly process. In this case, as well, two experimental formulations were analyzed with the addition of 2.5% hazelnut skin or 1% polyphenolic extract, along with a control. The antioxidant power of the hazelnut skin and its extract was demonstrated, confirming that the phenolic compounds in this matrix are bioactive. Lipid oxidation and color preservation were enhanced by treatments, but some aspects need improvement such as acceptability of color and tenderness. The second strategy involved incorporating the hazelnut skin and its phenolic extract into finishing pig feed to evaluate their effects on live performance and meat quality. An in vivo test was performed with three types of feed: a control and two experimental feeds added with 0.6 % hazelnut skin or 0.1% polyphenolic extract. Longissimus dorsi muscle and subcutaneous fat underwent chemical and physical measurements and oxidative state determination. Part of the sample was used for a refrigerated storage test. For all parameters studied, the treated groups showed no significant differences compared to the control group. Probably the dosage was too low to observe differences, but this is still a good result because the substitution of an agro-food byproduct in place of a feedstuff is a valid choice as it does not lead to changes in either the zootechnical or the quality of the finished product. In conclusion, hazelnut skin and its phenolic extract proved to be promising alternatives to synthetic antioxidants, aligning with the growing consumer demand for natural and sustainable food additives by minimizing waste and maximizing the use of available resources.

L'ossidazione lipidica compromette significativamente la qualità della carne e dei prodotti derivati e, per mitigare questo fenomeno, vengono di norma impiegati antiossidanti sintetici. Con l'aumento delle preoccupazioni per la salute e la crescente domanda di alimenti più naturali, l'attenzione si è spostata verso antiossidanti naturali di origine vegetale e una fonte promettente di questi è rappresentata dagli scarti agroalimentari, tra cui molti sottoprodotti ricchi di composti fenolici. In questo contesto, l'obiettivo del dottorato è stato quello di valorizzare alcuni scarti dell’industria agroalimentare mediante il loro impiego nei mangimi per suini e in prodotti carnei, con lo scopo principale di sostituire gli antiossidanti sintetici. Sono state adottate due strategie: l'integrazione diretta dei sottoprodotti come ingredienti alimentari o l'inclusione di questi nei mangimi per animali. Per la prima strategia, sono stati condotti due studi. Il primo ha valutato l'effetto della pellicola di nocciola e delle buccette di pomodoro aggiunti in quantità del 2,5 % a burger di maiale, sull'ossidazione lipidica, valutata durante 7 giorni ci conservazione refrigerata e su alcune caratteristiche chimico-fisiche. La pellicola di nocciola ha dimostrato un elevato potere antiossidante, inibendo i fenomeni ossidativi durante la conservazione e la cottura, e contribuendo alla stabilizzazione del colore. La buccetta di pomodoro, invece, non ha mostrato attività antiossidante, ma ha arricchito il prodotto dal punto di vista nutrizionale, influenzando il contenuto di fibre e la composizione acidica. Sulla base dei risultati incoraggianti del primo studio, è stato condotto un secondo studio per valutare il potenziale di un estratto polifenolico green, derivato dalla pellicola di nocciola tramite un processo di estrazione ecosostenibile. Sono state testate due formulazioni di burgers di maiale con l'aggiunta del 2,5% di pellicola di nocciola o 1% di estratto polifenolico, insieme a un controllo. Anche in questo caso, è stato confermato il potere antiossidante sia della pellicola di nocciola che del suo estratto fenolico, dimostrando la forte bioattività dei composti fenolici in essa contenuti. I trattamenti hanno migliorato l'ossidazione lipidica e la stabilità del colore, anche se aspetti come l'accettabilità del colore e la tenerezza richiedono ulteriori perfezionamenti. La seconda strategia ha previsto l'integrazione della pellicola di nocciola e del suo estratto fenolico nei mangimi per suini, con l’obiettivo di valutarne l’effetto sulle performance di crescita e sulla qualità della carne. È stato condotto un test in vivo utilizzando tre tipi di mangimi: un controllo e due mangimi con l’aggiunta dello 0,6% di pellicola di nocciola o dello 0,1% di estratto polifenolico. Sul muscolo Longissimus dorsi e sul grasso sottocutaneo sono state effettuate misurazioni chimiche e fisiche, e sono stati determinati gli stati ossidativi, utilizzando parte dei campioni per test di conservazione refrigerata. Per tutti i parametri studiati, i gruppi trattati non hanno mostrato differenze significative rispetto al controllo. È probabile che il dosaggio fosse troppo basso per osservare effetti evidenti, ma il risultato è comunque positivo, poiché la sostituzione di un sottoprodotto agroalimentare nei mangimi non ha comportato variazioni nelle prestazioni zootecniche o nella qualità della carne. Nel complesso, la pellicola di nocciola e il suo estratto fenolico si sono dimostrati alternative promettenti agli antiossidanti sintetici, in linea con la crescente richiesta dei consumatori di additivi alimentari naturali e sostenibili, contribuendo alla riduzione degli sprechi e all’uso efficiente delle risorse.