Davide Voltan

Valutazione del contenuto di luteina da scarti di catalogna e cicoria utilizzando un sistema di estrazione non convenzionale e sostenibile.

Rel. Maurizia Dossena, Enrico Doria. Università degli Studi di Pavia, Dipartimento di Biologia e Biotecnologie, Corso di Laurea in Scienze Biologiche, A.A. 2018/2019.

 

 

 

Abstract

Fino a qualche decennio fa i rifiuti vegetali non erano considerati un problema e venivano utilizzati come mangime per gli animali, portati in discarica o usati per il compostaggio. Recentemente però le crescenti preoccupazioni verso l’ambiente da parte dell’Unione Europea, la richiesta di controlli per ridurre l’impatto dei rifiuti sulla salute umana, gli elevati costi di smaltimento che stanno erodendo i già bassi profitti dell’industria alimentare e la crescente consapevolezza dei benefici derivanti dai componenti potenzialmente commerciabili presenti nei rifiuti e nei prodotti alimentari, hanno contribuito ad accendere l’attenzione verso il problema dello smaltimento degli scarti agro-alimentari (Laufenberg et al, 2003). L’Unione Europea per tentare di ridurre l’impatto che hanno i rifiuti sull’ambiente e sull’uomo, ha emesso tre differenti direttive: 1) la Direttiva sui rifiuti pericolosi (Direttiva 91/689/CEE), che contiene i criteri per la corretta classificazione dei rifiuti pericolosi ed il modo più appropriato per smaltirli; 2) la Direttiva sulla discarica (Direttiva 1999/31/CE) con lo scopo di ridurre i rifiuti biodegradabili (rifiuti alimentari inclusi) smaltiti in discarica; l’obbiettivo prefissato era quello di abbassare del 35% la quantità di rifiuti accumulata nel 1995 entro il 2016; 3) la Direttiva “quadro” sui rifiuti (Direttiva 2008/98/CE), che stabilisce uno schema giuridico per il trattamento degli stessi, per proteggere l’ambiente e la salute umana, sottolineando l’importanza di adeguate tecniche di gestione, riutilizzo e riciclaggio dei rifiuti, volte a ridurre le pressioni sulle risorse e a migliorare il loro uso (Baiano, 2014). Oltre l’emissione delle tre diverse Direttive, la Commissione Europea, nel 2018, ha redatto un piano d’azione fondato su modelli di sviluppo di economia circolare che si basa sulla produzione di risorse biologiche rinnovabili e la conversione di tali risorse, compresi rifiuti vegetali, in prodotti con valore aggiunto, come alimenti, mangimi e prodotti farmaceutici (Direttiva 2018/851/CE). L’economia circolare nel campo della gestione degli scarti di natura vegetale provenienti dall’industria agro-alimentare si pone due obiettivi principali: 1) ridurre la grande quantità di rifiuti organici proveniente dall’industria agro-alimentare; 2) ridurre la perdita di biomolecole contenute proprio nel materiale vegetale di scarto. Uno dei più grossi problemi consiste nell’estrarre i composti bio-attivi dai rifiuti. Diverse sono le metodiche di estrazione messe a punto, che spesso però utilizzano solventi potenzialmente tossici sia per l’operatore che per l’ambiente. Il presente lavoro di tesi sperimentale è stato svolto nel Laboratorio di Farmacologia del Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “L. Spallanzani” e si è posto l’obbiettivo di utilizzare gli scarti vegetali, ottenuti dalle lavorazioni industriali, come fonte di composti bio-attivi. La ricerca è stata focalizzata in particolare sull’estrazione della luteina, un carotenoide con elevate capacità antiossidanti, da residui della lavorazione di verdura catalogna e cicoria, utilizzando un metodo non convenzionale di estrazione, a basso impatto ambientale, tentando così di ridurre al minimo l’utilizzo di solventi tossici per l’operatore e l’ambiente. Il metodo consiste nel trattare il materiale vegetale tramite un pretrattamento enzimatico, seguito da un’estrazione con Naviglio Estrattore, ovvero una tecnica innovativa che si basa sulla generazione (con un opportuno solvente) di un gradiente di pressione negativo tra l’esterno e l’interno di una matrice solida contenente del materiale estraibile, con successivo ripristino delle condizioni di equilibrio iniziali; si ottiene così l’estrazione forzata dei composti non chimicamente legati alla struttura principale di cui è costituita la matrice solida (Naviglio et al, 2008). Il residuo vegetale, ottenuto dopo il passaggio nel Naviglio Estrattore, viene infine trattato con un processo di macerazione in solvente diluito, adoperando etil-acetato al 50%. La metodica da noi impiegata è stata in seguito confrontata con due tecniche di estrazione tradizionali che utilizzano il solvente puro: 1) estrazione tramite mortaio e pestello; 2) estrazione tramite macerazione in etil-acetato al 100%. Tutti gli estratti ottenuti sono stati analizzati tramite HPLC con l’obbiettivo di determinare la quantità di luteina estratta attraverso le diverse metodiche impiegate. I risultati preliminari ottenuti sono stati confrontati fra di loro e con i dati presenti in letteratura (ElSayed, 2013), permettendo di dimostrare che la tecnica di estrazione innovativa applicata in questa tesi ha un’efficacia spesso superiore a quella dei metodi di estrazione tradizionali, rappresentando un sistema alternativo valido allo scopo di ridurre in maniera significativa il volume di solventi potenzialmente tossici. Tuttavia è necessario un periodo di sperimentazione più lungo affinché il metodo possa essere applicato su scala industriale.
BIBLIOGRAFIA
• Baiano A. Recovery of Biomolecules from Food Wastes — A Review. Molecules. 2014; 19: 14821-14842.
• Direttiva 1999/31/CE del Consiglio, relativa alle discariche dei rifiuti. 1999.
• Direttiva 2008/98/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio, relativa ai rifiuti e che abroga alcune direttive. 2008.
• Direttiva 2018/851/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio che modifica la direttiva 2008/98/CE relativa ai rifiuti. 2018.
• Direttiva 91/689/CEE del consiglio, relativa alla gestione dei rifiuti pericolosi. 1991.
• El-Sayed M et al. Dietary Sources of Lutein and Zeaxanthin Carotenoids and Their Role in Eye Health. Nutrients. 2013; 5: 1169-1185.
• Laufenberg G et al. Transformation of vegetable waste into value added products: (A) the upgrading concept; (B) practical implementation. Bioresour Technol. 2003; 87: 167–198.
• Naviglio D et al. Characterization of High Purity Lycopene from Tomato Wastes Using a New Pressurized Extraction Approach. J. Agric. Food Chem. 2008; 56: 6227-6231.

Parole chiave

Economia Circolare, Luteina, Naviglio Estrattore, Sostenibilità.