PROFILO FITOCHIMICO E PROPRIETÀ NUTRACEUTICHE DI FIORI EDIBILI / PHYTOCHEMICAL PROFILE AND NUTRACEUTICAL PROPERTIES OF EDIBLE FLOWERS

PROFILO FITOCHIMICO E PROPRIETÀ NUTRACEUTICHE DI FIORI EDIBILI / PHYTOCHEMICAL PROFILE AND NUTRACEUTICAL PROPERTIES OF EDIBLE FLOWERS

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Nella Figura 1 è riportata la morfologia di alcuni fiori commestibili comuni: (1) Agerato celestino (Ageratum 13 houstonianum), (2) Bocca di leone (Antirrhinum majus), (3) Cera begonia (Begonia semperflorens), (4) Fiori stellati (Borago officinalis), (5) Calendula (Calendula officinalis), (6) Dolce William (Dianthus barbatus), (7) Fuchsia (Fuchsia hybrid), (8) Geranio edera (Pelargonium peltatum), (9) Petunia (Petunia × atkinsiana), (10) Calendula messicana (Tagetes erecta), (11) Nasturzio (Tropaeolum majus), (12) Viola del pensiero (Viola × wittrockiana) (Zhao et al., 2019).  / Morphology of some common edible flowers: (1) Celestine ageratum (Ageratum 13 houstonianum), (2) Snapdragon (Antirrhinum majus), (3) Wax begonia (Begonia semperflorens), (4) Starry flowers (Borago officinalis), ( 5) Calendula (Calendula officinalis), (6) Sweet William (Dianthus barbatus), (7) Fuchsia (Fuchsia hybrid), (8) Ivy geranium (Pelargonium peltatum), (9) Petunia (Petunia × atkinsiana), (10) Mexican marigold (Tagetes erecta), (11) Nasturtium (Tropaeolum majus), (12) Pansy (Viola × wittrockiana) (Zhao et al., 2019).

Effetto tossicologico 

Le specie di fiori presenti in natura possono essere divise in due grandi categorie: fiori commestibili e fiori tossici, velenosi o non commestibili. Attualmente è noto che ciò che differenzia le due categorie è la presenza di sostanze chimiche, spontaneamente prodotte dal sistema di difesa delle piante, chiamate alcaloidi. I fiori non commestibili contengono alcaloidi dalla spiccata attività psicotropa e stimolante, che rendono i fiori velenosi. La distribuzione degli alcaloidi nella pianta e nel fiore non è uniforme; quindi conoscere i punti di accumulo di queste sostanze ci consente di identificare quali fiori o quali parti di essi possono essere inclusi nella dieta, senza rischio di intossicazione. I fiori sono molto attraenti e possono apparire appetibili e innocui, ma possono contenere principi tossici che causano gravi problemi alla salute umana; pertanto, la possibilità di intossicazione mangiando fiori è da prendere in seria considerazione. Per evitare questo tipo di problema, è necessario effettuare una corretta identificazione delle specie vegetali utilizzate per la produzione di EF. Inoltre, bisogna considerare che non tutte le parti del fiore sono commestibili. Nella maggior parte dei casi si usano solo petali, o ligule nel caso dei fiori appartenenti alla famiglia delle Asteraceae, ma bisogna prestare attenzione poiché talvolta è necessario scartare la loro porzione basale per via del suo sapore amaro. I sepali, quasi sempre, devono essere rimossi. Per un utilizzo sicuro di EF è raccomandato ingerirne piccole quantità e successivamente osservare la reazione di ogni individuo; persone che soffrono di asma, allergia o febbre da fieno, dovrebbero evitare il consumo di fiori edibili (Santos et al., 2021). Oltre alla tossicità associata alle sostanze prodotte dal sistema di difesa delle piante, i fiori edibili possono essere fonte di contaminanti, responsabili di malattie di origine alimentare. Tali problemi di sicurezza sono stati registrati nel sistema di allarme rapido per alimenti e mangimi dell'Unione europea (RASFF),  I problemi principali sono legati alla presenza di batteri (Salmonella spp.) o composti chimici come il dimetoato, dietil-meta-toluamide e solfiti. I dati registrati dal RASFF dimostrano che occorre prestare la dovuta attenzione alla coltivazione, alla conservazione, al trasporto ed allo stoccaggio dei fiori edibili. Le impurità microbiologiche dei EF, finora rilevate, sono essenzialmente correlate alla presenza dei vari sierotipi di Salmonella. La contaminazione può avvenire durante le fasi di coltivazione, raccolta e lavorazione; può verificarsi prima del raccolto, ma è più probabile che accada dopo. I fiori edibili possono essere contaminati attraverso terreno, fertilizzanti e irrigazione, specialmente se vengono utilizzate acque superficiali. Dopo la raccolta, la contaminazione può avvenire attraverso numerose vie durante il trasporto, la lavorazione e la distribuzione. Ad esempio, per via di acqua e ghiaccio utilizzati per lavare, raffreddare o confezionare, da superfici contaminate utilizzate durante la lavorazione o da operatori che non rispettano le norme igieniche. La contaminazione microbica desta particolare preoccupazione poiché i EF vengono consumati prevalentemente freschi o abbinati a cibi che possono costituire un buon terreno di coltura per i batteri, come insalate, dolci e torte. Considerando il loro uso e le loro applicazioni, i fiori edibili possono quindi essere motivo di preoccupazione per la contaminazione crociata. Per quanto riguarda invece la presenza di composti chimici, la maggior parte di essi sono residui di pesticidi provenienti dalla coltivazione. I prodotti chimici, utilizzati per inibire l’attività degli organismi nocivi, come insetti, erbacce e funghi, vengono rilevati nel prodotto finale. Il loro riscontro è una conseguenza diretta del loro utilizzo. Pertanto, i residui dei pesticidi sono regolarmente monitorati negli alimenti; la loro quantità deve rispettare i limiti di legge e deve essere al di sotto del livello massimo di residui, per far sì che l’alimento possa essere consumato in sicurezza. Inoltre, alcuni fiori edibili, provenienti da piante selvatiche e spontanee, possono essere contaminati dalle impurità chimiche presenti nell’aria e nel suolo. I metalli pesanti, come ad esempio il cadmio, se presenti nel suolo, vengono assorbiti dalle piante e possono causare problemi di sicurezza legate al loro consumo. Le impurità dell’aria invece provengono fondamentalmente dalle automobili e dall’inquinamento industriale. Pertanto, nel caso di fiori commestibili provenienti da piante selvatiche, il luogo della raccolta può influenzare la sicurezza del loro consumo (Matyjaszczyk et al., 2019). La mancanza di requisiti di sicurezza e regolamentazioni per la produzione e il consumo di EF, risultano degli ulteriori fattori limitanti per il consumo sicuro di questi alimenti. Ad oggi, non esiste ancora un elenco ufficiale di fiori commestibili o raccomandazioni sulla dose massima giornaliera di ciascuna specie. L’approccio più prudente, quindi, è introdurli gradualmente nella dieta, ingerendo piccole quantità per volta. Per un consumo più sicuro dei fiori edibili, essi non dovrebbero essere acquistati presso vivai o fiorai, poiché le piante possono ricevere prodotti chimici conservanti, né ai margini della strada o in giardini aperti alla circolazione di animali, perché potrebbero essere contaminati da polveri, feci animali e residui di urina. In conclusione, devono essere acquistati fiori edibili provenienti da un sistema biologico, privi di pesticidi e particelle inquinanti (Santos et al., 2021).

PROFILO FITOCHIMICO E PROPRIETÀ NUTRACEUTICHE DI FIORI EDIBILI /

I fiori edibili, oltre ad essere delle eccellenti fonti di composti nutritivi, contengono sostanze fitochimiche dalla spiccata attività antiossidante. Nuove prove sulla composizione e sui benefici per la salute dei fiori commestibili sono essenziali ed incarnano un’ampia causa per la loro ingestione. Recentemente gli scienziati hanno evidenziano la presenza di sostanze fitochimiche nei fiori edibili, ovvero di composti bioattivi non nutritivi rappresentati principalmente dai composti fenolici, che minimizzano il rischio di malattie cardiovascolari, obesità e cancro. Molti studi hanno dimostrato che i EF possiedono forti proprietà antidiabetiche, antitumorali, ansiolitiche, antinfiammatorie, antimicrobiche e diuretiche. Le sostanze fitochimiche hanno la capacità di ridurre gli effetti deleteri dei radicali liberi, di conseguenza svolgono un ruolo vitale nel prevenire i disturbi degenerativi legati allo stress. Antiossidanti, come vitamina C, carotenoidi, antociani e polifenoli, compaiono con concentrazioni molto elevate nei fiori edibili. I composti fitochimici fanno parte della composizione chimica naturale dei fiori edibili; essi proteggono i fiori dalle malattie e dai danni ambientali, conferendo ulteriore colore, fragranza e sapore. I composti biologicamente attivi più rappresentativi che si trovano nei fiori edibili sono gli acidi fenolici, i carotenoidi e i flavonoidi, compresi gli antociani. In conclusione, integrare i fiori edibili in una dieta quotidiana o periodica può aiutare a prevenire patologie generalizzate e/o specifiche (Benvenuti et al., 2021).

Antociani

Gli antociani sono i pigmenti vegetali idrosolubili più importanti nel gruppo dei flavonoidi e la principale fonte di colore dei fiori edibili. Gli antociani presenti nei fiori sono responsabili di colorazioni rosse, gialle e marroni particolarmente sensibili a luce e temperatura. Molti studi hanno dimostrato che questi composti hanno un’elevata capacità di eliminare i radicali liberi, di conseguenza possiedono forti proprietà antiossidanti che rendono i fiori edibili delle risorse importanti dal punto di vista nutraceutico (Barani et al., 2022). Il loro potere antiossidante è strettamente correlato alla loro struttura chimica. Più precisamente, il tipo, la posizione e il numero di gruppi ossidrilici risultano essere dei fattori determinanti (Janarny et al., 2021). In natura esistono diversi tipi di antociani, tuttavia quelli più comuni presenti nella maggior parte dei fiori edibili sono i seguenti: cianidina 3,5-O-diglucoside, pelargonidina 3,5-Odiglucoside, peonidina 3-glucoside, peonidina 3-O-soforoside e delfinidina 3-Osambubioside.  Rosa, crisantemo, ibisco, pelargonio, petunia e viola del pensiero sono, secondo alcuni studi, i fiori edibili con il più alto livello di pigmenti antocianici. In particolare, nelle varietà di colore rosso e rosa di Rosa hybrida è stata riscontrata la cianidina 3,5-O-diglucoside come antocianina predominante, mentre nelle varietà di colore arancione la pelargonidina 3,5-di-Oglucoside era l'antocianina principale (Kumari et al., 2021). 

Carotenoidi 

I carotenoidi sono sostanze fitochimiche appartenenti al gruppo dei composti isoprenoidi. Sono pigmenti naturali che conferiscono ai EF sfumature dal giallo all’arancione ed al rosso. Tali composti svolgono un ruolo fondamentale nell’alimentazione umana poiché non possono essere sintetizzai dall’organismo; perciò, devono necessariamente essere introdotti con alimenti e integratori naturali. Le ricerche hanno dimostrato che i carotenoidi possono ridurre il rischio di carenza di vitamina A, cataratta, cancro e malattie cardiovascolari. I principali carotenoidi riscontrati nei fiori edibili sono i seguenti: luteina, 9-cis-betacarotene, zeaxantina e β-carotene (Figura 2) (Kumari et al., 2021). Tra questi, il β-carotene risulta essere un forte precursore della vitamina A. I fiori di Calendula officinalis hanno mostrato un alto livello di carotenoidi responsabili del loro colore arancione, in particolare è stato rilevato il β-carotene come composto predominante (637 μg/ 100 g) (Milião et al., 2022)

Flavonoli 

I flavonoli sono la classe di flavonoidi che includono quercetina, isoramnetina, isoquercetina e kaempferolo. Questi composti sono stati generosamente trovati nei fiori edibili. Diversi ricercatori hanno riferito che il kaempferolo e la quercetina sono le sostanze fenoliche predominanti nei petali di rosa. In genere, il contenuto dei flavonoli nei fiori edibili è superiore rispetto a quello di altri flavonoidi. Essi sono stati trovati come principali costituenti dei flavonoidi nei fiori di Chrysanthemum indicum; inoltre, l’isoramnetina e la quercetina hanno mostrato contenuti piuttosto rilevanti nei fiori di Calendula officinalis (Kumari et al., 2021).

Flavoni

I flavoni sono abbondanti nei fiori edibili, in cui si presentano in diverse forme come acacetina, crisoeriolo, apigenina e luteolina. Tra queste la luteolina è stata trovata in abbondanza nei fiori di crisantemo, fiordaliso e caprifoglio (Kumari et al., 2021).

Flavanoli

I principali flavanoli riscontrati nei fiori edibili sono: catechina, epicatechina, gallato di epicatechina ed epigallocatechina. I petali di rosa sono una ricca fonte di flavanoli. Essi mostrano concentrazioni elevate in tutti i tipi di flavanoli precedentemente elencati. Inoltre, alcuni sudi hanno rilevato che i fiori di crisantemo possiedono i più alti livelli di catechina (Kumari et al., 2021).

Acidi fenolici 

Gli acidi fenolici sono l’altro gruppo chiave di sostanze fitochimiche presenti nei fiori edibili. Acido gallico, acido protocatecuico, acido p-idrobenzoico, acido clorogenico, acido siringico e loro derivati sono gli acidi fenoloci predominanti nei fiori edibili. Tali acidi sono stati segnalati nei fiori di Tagetes erecta, Cassia siamea, Cosmos sulphureus, Bellis perennis, Taraxacum officinale, Tragopogon pratensis, Rumex acetosa, Trifolium repens e Dahlia mignon. Oltre a questi acidi, è stata rilevata la presenza di acido ferulico in alcuni EF, come T. erecta (38,7 μg/g di peso secco) e Paeonia suffruticosa (10,88 mg/g di peso secco). In altri fiori edibili sono stati riscontrati ulteriori acidi fenolici: acido neoclorogenico, acido caffeico e acido p-cumarico È importante sottolineare che, da molteplici studi condotti da ricercatori diversi sulle stesse specie di fiori edibili, sono stati ottenuti contenuti variabili degli stessi acidi fenolici. Ciò potrebbe essere dovuto all’effetto delle condizioni ambientali sulla composizione chimica dei fiori o all’impiego di tecniche diverse per la quantificazione di queste sostanze (Janarny et al., 2021). 

ENGLISH

Toxicological effect

The species of flowers found in nature can be divided into two broad categories: edible flowers and toxic, poisonous or inedible flowers. It is currently known that what differentiates the two categories is the presence of chemical substances, spontaneously produced by the defense system of plants, called alkaloids. The inedible flowers contain alkaloids with marked psychotropic and stimulating activity, which make the flowers poisonous. The distribution of alkaloids in the plant and in the flower is not uniform; therefore knowing the accumulation points of these substances allows us to identify which flowers or which parts of them can be included in the diet, without risk of intoxication. The flowers are very attractive and may appear palatable and harmless, but they may contain toxic principles which cause serious problems for human health; therefore, the possibility of intoxication by eating flowers should be seriously considered. To avoid this type of problem, it is necessary to carry out a correct identification of the plant species used for the production of EF. Furthermore, it must be considered that not all parts of the flower are edible. In most cases only petals are used, or ligules in the case of flowers belonging to the Asteraceae family, but care must be taken as sometimes it is necessary to discard their basal portion due to its bitter taste. The sepals almost always need to be removed. For a safe use of EF it is recommended to ingest small quantities and then observe the reaction of each individual; people suffering from asthma, allergies or hay fever should avoid the consumption of edible flowers (Santos et al., 2021). In addition to the toxicity associated with substances produced by the defense system of plants, edible flowers can be a source of contaminants responsible for food-borne diseases. Such safety problems have been registered in the European Union Rapid Alert System for Food and Feed (RASFF), The main problems are related to the presence of bacteria (Salmonella spp.) or chemical compounds such as dimethoate, diethyl-meta-toluamide and sulfites. The data recorded by the RASFF demonstrates that due attention should be paid to the cultivation, conservation, transport and storage of edible flowers. The microbiological impurities of EFs, detected so far, are essentially related to the presence of the various Salmonella serotypes. Contamination can occur during the cultivation, harvesting and processing phases; may occur before harvest, but is more likely to occur after. Edible flowers can be contaminated through soil, fertilizers and irrigation, especially if surface water is used. After harvesting, contamination can occur through numerous routes during transportation, processing and distribution. For example, due to water and ice used to wash, cool or package, from contaminated surfaces used during processing or by operators who do not comply with hygiene standards. Microbial contamination is of particular concern since EFs are mainly consumed fresh or combined with foods that can be a good breeding ground for bacteria, such as salads, desserts and cakes. Considering their use and applications, edible flowers may therefore be a concern for cross-contamination. As far as the presence of chemical compounds is concerned, most of them are pesticide residues from cultivation. Chemicals, used to inhibit the activity of harmful organisms, such as insects, weeds and fungi, are detected in the final product. Their feedback is a direct consequence of their use. Therefore, pesticide residues are regularly monitored in food; their quantity must comply with legal limits and must be below the maximum level of residues, to ensure that the food can be consumed safely. Furthermore, some edible flowers, coming from wild and spontaneous plants, can be contaminated by chemical impurities present in the air and in the soil. Heavy metals, such as cadmium, if present in the soil, are absorbed by plants and can cause safety problems related to their consumption. The impurities in the air, on the other hand, come basically from cars and industrial pollution. Therefore, in the case of edible flowers from wild plants, the place of collection can influence the safety of their consumption (Matyjaszczyk et al., 2019). The lack of safety requirements and regulations for the production and consumption of EFs are further limiting factors for the safe consumption of these foods.

To date, there is still no official list of edible flowers or recommendations on the maximum daily dose of each species. The most prudent approach, therefore, is to introduce them gradually into the diet, ingesting small amounts at a time. For safer consumption of edible flowers, they should not be purchased from nurseries or florists, as the plants may receive preservative chemicals, nor at roadsides or in gardens open to the movement of animals, as they could be contaminated by dust, faeces animals and urine residues. In conclusion, edible flowers from a biological system, free of pesticides and polluting particles must be purchased (Santos et al., 2021).

PHYTOCHEMICAL PROFILE AND NUTRACEUTICAL PROPERTIES OF EDIBLE FLOWERS 

Edible flowers, in addition to being excellent sources of nutritional compounds, contain phytochemicals with a strong antioxidant activity. New evidence on the composition and health benefits of edible flowers is essential and embodies ample cause for their ingestion. Scientists have recently highlighted the presence of phytochemicals in edible flowers, i.e. non-nutritive bioactive compounds mainly represented by phenolic compounds, which minimize the risk of cardiovascular disease, obesity and cancer. Many studies have shown that EFs possess strong antidiabetic, anticancer, anxiolytic, anti-inflammatory, antimicrobial, and diuretic properties. Phytochemicals have the ability to reduce the deleterious effects of free radicals, consequently they play a vital role in preventing stress-related degenerative disorders. Antioxidants, such as vitamin C, carotenoids, anthocyanins and polyphenols, appear in very high concentrations in edible flowers. Phytochemical compounds are part of the natural chemical composition of edible flowers; they protect the flowers from disease and environmental damage, adding extra colour, fragrance and flavour. The most representative biologically active compounds found in edible flowers are phenolic acids, carotenoids and flavonoids, including anthocyanins. In conclusion, integrating edible flowers into a daily or periodic diet can help prevent generalized and/or specific pathologies (Benvenuti et al., 2021).

Anthocyanins

Anthocyanins are the most important water-soluble plant pigments in the flavonoid group and the main source of color in edible flowers. The anthocyanins present in the flowers are responsible for red, yellow and brown colors which are particularly sensitive to light and temperature. Many studies have shown that these compounds have a high ability to eliminate free radicals, consequently they possess strong antioxidant properties that make edible flowers important resources from a nutraceutical point of view (Barani et al., 2022). Their antioxidant power is closely related to their chemical structure. More precisely, the type, location and number of hydroxyl groups appear to be the determining factors (Janarny et al., 2021). In nature there are different types of anthocyanins, however the most common ones present in most edible flowers are the following: cyanidin 3,5-O-diglucoside, pelargonidin 3,5-Odiglucoside, peonidin 3-glucoside, peonidin 3-O-sophoroside and delphinidin 3-Osambubioside. Rose, chrysanthemum, hibiscus, pelargonium, petunia and pansy are, according to some studies, the edible flowers with the highest level of anthocyanin pigments. In particular, in the red and pink varieties of Rosa hybrida cyanidin 3,5-O-diglucoside was found as the predominant anthocyanin, while in the orange varieties pelargonidin 3,5-di-Oglucoside was the main anthocyanin ( Kumari et al., 2021).

Carotenoids

Carotenoids are phytochemicals belonging to the group of isoprenoid compounds. They are natural pigments that give the EF shades from yellow to orange and red. These compounds play a fundamental role in human nutrition since they cannot be synthesized by the body; therefore, they must necessarily be introduced with natural foods and supplements. Researches have shown that carotenoids can reduce the risk of vitamin A deficiency, cataracts, cancer and cardiovascular disease. The main carotenoids found in edible flowers are as follows: lutein, 9-cis-beta-carotene, zeaxanthin and β-carotene (Kumari et al., 2021). Among these, β-carotene appears to be a strong precursor of vitamin A. Calendula officinalis flowers showed a high level of carotenoids responsible for their orange color, in particular β-carotene was detected as the predominant compound (637 μg/ 100 g) (Milião et al., 2022)

Flavonols

Flavonols are the class of flavonoids that include quercetin, isorhamnetin, isoquercetin, and kaempferol. These compounds have been generously found in edible flowers. Several researchers have reported that kaempferol and quercetin are the predominant phenolics in rose petals. In general, the content of flavonols in edible flowers is higher than that of other flavonoids. They have been found as major constituents of flavonoids in Chrysanthemum indicum flowers; moreover, isorhamnetin and quercetin have shown rather relevant contents in Calendula officinalis flowers (Kumari et al., 2021).

 Flavones

 Flavones are abundant in edible flowers, where they come in different forms such as acacetin, chrysoeriol, apigenin and luteolin. Among them, luteolin was found in abundance in flowers of chrysanthemum, cornflower and honeysuckle (Kumari et al., 2021).

Flavanols

The main flavanols found in edible flowers are: catechin, epicatechin, epicatechin gallate and epigallocatechin. Rose petals are a rich source of flavanols. They show high concentrations in all types of flavanols listed above. Furthermore, some studies have found that chrysanthemum flowers possess the highest levels of catechins (Kumari et al., 2021).

Phenolic acids

Phenolic acids are the other key group of phytochemicals found in edible flowers. Gallic acid, protocatechuic acid, p-hydrobenzoic acid, chlorogenic acid, syringic acid and their derivatives are the predominant phenolic acids in edible flowers. These acids have been reported in the flowers of Tagetes erecta, Cassia siamea, Cosmos sulphureus, Bellis perennis, Taraxacum officinale, Tragopogon pratensis, Rumex acetosa, Trifolium repens and Dahlia mignon. In addition to these acids, the presence of ferulic acid has been detected in some EFs, such as T. erecta (38.7 μg/g dry weight) and Paeonia suffruticosa (10.88 mg/g dry weight). In other edible flowers, additional phenolic acids have been found: neochlorogenic acid, caffeic acid and p-coumaric acid. It is important to underline that, from multiple studies conducted by different researchers on the same species of edible flowers, variable contents of the same phenolic acids have been obtained. This could be due to the effect of environmental conditions on the chemical composition of flowers or to the use of different techniques for the quantification of these substances (Janarny et al., 2021).

Da:

https://tesi.univpm.it/bitstream/20.500.12075/11472/1/Tesi_D3A_Lorenzo_Di_Blasio_%20%20%282%29%20%281%29.pdf