The impact of polyphenol-oxidase on the color of edible flowers: the case of anthocyanins

In recent years the use of edible flowers is a growing trend among consumers and the food industry. Edible flowers, consumed directly, as a garnish to dishes, or processed, are rich in bioactive compounds such as anthocyanins, which give flowers their typical colors, and make them a new alternative in health nutrition or as natural dyes. In addition, color is the first sensory attribute in consumers' evaluation of edible flowers, and its preservation is critical for maintaining flower quality and for subsequent applications (e.g., use of anthocyanins as a natural dye). Polyphenol oxidases (PPOs) are among the enzymes most involved in the loss of anthocyanins, and thus color, in plants and flowers. The stability of anthocyanins is severely compromised by the presence of PPO, which initially catalyzes the hydroxylation reaction from monophenol to ortho-diphenol, and then the oxidation reaction from ortho-diphenol to ortho-benzoquinone, resulting in the formation of brown compounds and loss of color. Polyphenol-oxidase is an endogenous enzyme and providing for thermal or nonthermal processes is essential to inactivate it and preserve the quality and color of flowers. There are traditional (e.g., blanching) and more innovative (e.g., ultrasound) methods for processing flowers. This thesis focuses on the action that PPO has on the color and anthocyanin content of edible flowers, with a major emphasis on technological treatments that could be applied during processing to inactivate PPO and avoid loss of color, thus ensuring better quality, shelf life, interest, and commercial value to edible flowers.

Negli ultimi anni l'impiego dei fiori edibili da parte dei consumatori e dell'industria alimentare è in crescita. I fiori commestibili possono essere consumati direttamente, utilizzati come guarnizione nei piatti, conservati o trasformati. I fiori sono ricchi di composti bioattivi come ad esempio le antocianine, che conferiscono ai fiori i loro colori tipici e li rendono una nuova alternativa nell'alimentazione salutistica o come coloranti naturali. Inoltre, il colore è il primo attributo sensoriale nella valutazione dei fiori commestibili da parte dei consumatori ed il suo mantenimento è fondamentale per preservare la qualità dei fiori stessi o per le applicazioni successive (es: uso delle antocianine come colorante naturale). Le polifenol-ossidasi (PPOs) sono tra gli enzimi maggiormente coinvolti nella perdita di antocianine, e quindi di colore, in piante e fiori. La stabilità delle antocianine è gravemente compromessa dalla presenza della PPO, che catalizza inizialmente la reazione di idrossilazione da monofenolo a orto-difenolo, e poi la reazione di ossidazione da orto-difenolo a orto-benzochinone, con conseguente formazione di composti bruni e perdita di colore. La polifenol-ossidasi è un enzima endogeno e prevedere trattamenti tecnologici, termici o non termici, è essenziale per inattivarla e preservare la qualità e il colore dei fiori. Esistono metodi tradizionali (ad esempio, la scottatura) e più innovativi (ad esempio, gli ultrasuoni) per il trattamento dei fiori. La tesi approfondisce l'attività che la PPO esercita sul colore e sul contenuto di antociani dei fiori commestibili, con particolare attenzione ai trattamenti tecnologici che potrebbero essere applicati durante la lavorazione per inattivare l’enzima ed evitare la perdita di colore, garantendo così una migliore qualità, conservabilità, interesse e valore commerciale dei fiori edibili.