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Cibo che si (r)innova/12: il cocktail mediterraneo che fa bene

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Dalla valorizzazione delle acque di vegetazione olearie, adeguatamente filtrate, sono stati ottenuti composti ad alto valore aggiunto, dalle proprietà antiossidanti, antimicrobiche, antiinfiammatorie e antitumorali, uniti successivamente al succo di arancia rossa. Il mix ha lasciato inalterati  sapore e odore di arancia rossa, ma ha comportato un notevole aumento in termini di fenoli, con benefici importanti per la salute. 

Bevande funzionali, un trend in continua crescita 

Negli ultimi anni, la produzione di alimenti e bevande funzionali è in continua crescita. Secondo l’azienda Fortune Business Insights, il mercato globale degli alimenti e delle bevande funzionali è destinato a crescere, raggiungendo un fatturato pari a 529,66 miliardi di dollari nel 2028, con una crescita annuale del + 9,5%. Inoltre, una ricerca effettuata su Web of Science riguardante gli ultimi anni (2014-2022) dimostra un crescente interesse della comunità scientifica verso la proposta e la produzione di nuove bevande funzionali per rispondere alle esigenze dei consumatori, sempre più attenti al proprio stato di salute.  

Figura 1. Numero totale di articoli di ricerca trovati nel database Web of Science tra il 2014 e il 2022 che includono il termine “bevanda funzionale” 

In generale, con il termine di prodotti funzionali si fa riferimento ad alimenti e bevande che superano il semplice apporto nutrizionale, poiché contengono molecole benefiche per l’organismo ed hanno la capacità di influire positivamente su uno o più funzioni fisiologiche. Gli alimenti funzionali devono comunque restare alimenti e dimostrare la loro efficacia nelle quantità normalmente consumate nella dieta. Nel caso specifico delle bevande funzionali, oltre all’acqua quale componente principale, il prodotto può contenere diversi ingredienti, come minerali, vitamine, erbe, estratti o altri composti bioattivi, che hanno l‘obiettivo di migliorare lo stato di salute, prevenendo l’insorgenza di diverse patologie, come ipertensione, obesità, cancro, diabete, ecc. Inoltre, le bevande funzionali possono rappresentare un veicolo per altri ingredienti attivi come: fibre, prebiotici, probiotici, proteine, acidi grassi insaturi, minerali e composti antiossidanti. In particolare, l’aggiunta di composti bioattivi naturali rappresenta una strategia vincente per  proporre nuove bevande in grado di incrementare l’effetto salutistico e, allo stesso tempo, di aumentare la stabilità del prodotto durante il periodo di conservazione.  

Clean Label funzionale: i sottoprodotti per l’ottenimento di alimenti e/o bevande ad alto valore aggiunto 

Sempre più informato di ciò che è “buono” e “salutistico”, il consumatore ha iniziato a controllare e studiare le etichette dei prodotti alimentari, ricercando i suddetti requisiti, ma contestualmente anche un’etichetta “pulita”. Nonostante non esista una definizione precisa di “etichetta pulita” o “clean label”, il suo significato è correlato all’assenza di determinati ingredienti nell’alimento, come additivi e conservanti chimici, ai quali sono stati associati effetti negativi sulla salute umana, dovuti ad una loro assunzione prolungata nel tempo (EFSA, 2012).  Per rispondere, quindi, alle nuove esigenze di mercato, ad oggi, vi è un’ampia richiesta da parte dell’industria alimentare di nuovi ingredienti vegetali, con una spiccata funzionalità tecnologica per sostituire gli additivi convenzionali (classificati con la lettera E seguita da un numero di 3 o 4 cifre) in nuove formulazioni clean label. In questo scenario, i sottoprodotti delle industrie agroalimentari possono rappresentare un recupero di reddito e una risorsa preziosa per la formulazione di nuovi additivi e ingredienti alimentari naturali. La normativa italiana individua le condizioni in base alle quali una sostanza o un oggetto non è da considerarsi rifiuto, introducendo il concetto di sottoprodotto (art. 183 bis del D.Lgs. n. 152/06). Il loro riutilizzo pertanto costituisce una strategia a basso costo ed ecosostenibile, in grado di fornire alle industrie alimentari composti alternativi a quelli di origine chimica. Pertanto, in un’ottica di economia circolare, l’implementazione di tecnologie innovative e green basate sulla valorizzazione e riuso dei sottoprodotti rappresenta un modello virtuoso per l’ottenimento di sostanze ad alto valore aggiunto da poter usare come antiossidanti, conservanti ed antimicrobici. Inoltre, l’utilizzo di queste matrici naturali, ricche in composti bioattivi, non solo avrà un effetto positivo sulla vita di scaffale dell’alimento, ma apporterà un miglioramento qualitativo del profilo nutrizionale, salutistico e di sicurezza del prodotto finale.  

Acque di vegetazione olearie e succo di Arancia rossa: mix nutraceutico mediterraneo 

L’olivicoltura si estende in tutto il mondo ed il 97% degli ettari coltivati è concentrato nell’area mediterranea, in particolar modo nelle regioni del Sud, dove la coltivazione dell’olivo (Olea europaea L.) ha sempre occupato un ruolo importante. La produzione di olio di oliva è associata alla generazione di grandi volumi di sottoprodotti, che rappresentano una ricca fonte di molecole bioattive. Infatti, nonostante vi sia un’alta concentrazione di composti fenolici nell’oliva, solo il 2% della concentrazione iniziale presente nel frutto si recupera nell’olio extravergine di oliva (Di Nunzio et al., 2019), mentre la frazione restante (IL 98%) si concentra nei sottoprodotti generati durante il processo di estrazione dell’olio, ed in particolare nella parte liquida.  

Le acque di vegetazione olearie (AVO), formate principalmente da acqua di costituzione delle olive, dalle acque di lavaggio e dalle acque di diluizione delle paste,  rappresentano un problema gestionale ed economico per l’azienda olivicola, motivo per cui sono stati proposti diversi metodi di trattamento e di valorizzazione , tra cui la produzione di composti ad alto valore aggiunto. Infatti, le AVO sono ricche in fenoli, in particolar modo idrossitirosolo, tirosolo, flavonoidi ed altri composti di grande interesse nel settore farmaceutico, cosmetico e nutraceutico, a cui sono state ampiamente associate, in vivo e in vitro, proprietà antiossidanti, antimicrobiche, antiinfiammatorie e antitumorali. L’effetto benefico dei polifenoli dell’olio d’oliva è stato riconosciuto dall’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA), che ha concesso un claim salutistico, in quanto tali composti sono capaci di contribuire alla protezione dei lipidi ematici dallo stress ossidativo, se assunti giornalmente con un dosaggio di almeno 5 mg di idrossitirosolo e suoi derivati (EFSA, 2012; Reg UE, 2012).  

Figura 2. Acque di vegetazione olearie

L’idea di utilizzare le AVO come clean label funzionale è stata maturata durante il progetto di dottorato industriale “Olive oil by-products as a new functional food and source of nutritional food ingredients”, in cui il sottoprodotto oleario è stato valorizzato per formulare nuove bevande e/o ingredienti funzionali. La collaborazione con l’Azienda olearia Consoli (Adrano, Catania), partner del progetto, ha permesso di coniugare le competenze dei ricercatori coinvolti con l’utilizzo di impianti su scala industriale per l’ottenimento di concentrati fenolici da AVO. In dettaglio, obiettivo del lavoro è stato quello di utilizzare un sistema di valorizzazione a basso impatto ambientale per concentrare i fenoli e impiegarli come fonte di composti biologicamente attivi per fortificare un succo 100% di arancia rossa di Sicilia IGP, prodotto commerciale fornito dall’azienda Oranfrizer (Scordia, Catania). Il succo d’arancia è una bevanda funzionale naturale, grazie all’elevato contenuto di vitamina C e flavonoidi, i composti fenolici più abbondanti presenti negli agrumi. I frutti dell’arancia rossa ed, nello specifico, delle varietà pigmentate come Moro, Tarocco e Sanguinello, sono tra i prodotti più importanti del settore agrumicolo del Sud Italia. Il succo di arancia rossa ottenuto da questi frutti è caratterizzato da elevati livelli di antociani, che conferiscono la tipica colorazione rossastra della buccia e della polpa delle arance. Per le caratteristiche fisico-chimiche, ed in particolare per la sua acidità e colorazione pigmentata, il succo d’arancia rossa rappresenta una matrice adatta per veicolare molecole nutraceutiche e un candidato promettente per la formulazione di nuove bevande funzionali. Oltre alle caratteristiche di prodotto, la scelta di addizionare le AVO ad un succo di arancia rossa siciliano è stato motivato dalla volontà di creare un legame con una seconda filiera agroalimentare presente nel territorio siciliano, per la creazione di un ciclo continuo, rispondendo alle esigenze delle aziende e garantendo l’ecosostenibilità e tipicità di prodotto. Pertanto, le AVO sono state sottoposte a processi avanzati di filtrazione (tangenziale a membrana, ultrafiltrazione e osmosi inversa). La tecnica di filtrazione a membrana,  caratterizzata da un basso consumo energetico e un’elevata efficienza nella separazione dei componenti,  separa l’acqua presente nei campioni, concentrando tutti i componenti chimici presenti e producendo diverse frazioni di concentrati man mano che si adottano filtri con una dimensione dei pori via via sempre più ristretta.  

Figura 3. Impianto e flow sheet del sistema di filtrazione a membrana 

Tutte le frazioni prodotte sono state successivamente analizzate per le caratteristiche fisico-chimiche, l’attività antiossidante e gli effetti antimicrobici.  

Figura 4. Disegno sperimentale 

I risultati 

La più alta concentrazione di fenoli totali e di idrossitirosolo è stata ottenuta nel concentrato prodotto dalla filtrazione ad osmosi inversa, che ha mostrato la più alta attività antiossidante e la maggiore attività antimicrobica contro diversi microorganismi patogeni, in particolar modo nei confronti di Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa. Inoltre, per dimostrare l’azione benefica sulla salute umana, il concentrato di AVO è stato testato su specifiche proteine, presenti nella membrana mitocondriale (organelli presenti nelle cellule, deputati alla respirazione cellulare), che svolgono un ruolo cruciale nel processo di morte cellulare indotta dalle specie reattive dell’ossigeno (ROS). Il concentrato ha dimostrato di ripristinare in modo quasi totale il canale di membrana sottoposto a danno ossidativo, a conferma  che i fenoli ottenuti da AVO svolgono un ruolo chiave nella protezione da danno ossidativo. Per proporlo a livello alimentare, il concentrato è stato aggiunto al succo di arancia rossa in diversi rapporti. Tale aggiunta  ha apportato un notevole aumento in termini di fenoli, ma non ha influito su sapore e odore del succo di arancia rossa (fino a un rapporto di 2:250 mL). Inoltre, alla durata massima di shelf-life (60 giorni di frigoconservazione), il succo fortificato ha mostrato stabilità del contenuto fenolico ed in particolare del contenuto di idrossitirosolo conforme alla dose giornaliera raccomandata dall’EFSA, pari a 5 mg al giorno.  

Il concentrato da AVO e il succo di arancia rossa combinati in un’unica bevanda possono rappresentare un nuovo mix salutistico con comprovato effetto benefico per il consumatore, rispondendo alle richieste di prodotto naturale e tipico nello scenario della dieta mediterranea. 

La ricerca è stata condotta grazie al progetto di dottorato cofinanziato con risorse del Programma Operativo Nazionale Ricerca e Innovazione 2014-2020 che ha coinvolto il Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente (Università degli Sudi di Catania), il Centro di Olivicoltura, Frutticoltura e Agrumicoltura (CREA-OFA, Acireale), l’azienda Olearia Consoli Pasquale e Fratelli s.n.c (Adrano, Catania) e l’Istituto Politecnico di Bragança (Portogallo).

Si ringrazia l’azienda Oranfrizer (Scordia, Sicilia) per la fornitura dei campioni di succo d’arancia. 

Pubblicazione scientifica: Foti P., Occhipinti P.S., Romeo F.V.*, Timpanaro N., Musumeci T., Randazzo C.L. and Caggia C., 2022. Phenols recovered from olive mill wastewater as natural booster to fortify blood orange juice. Food Chemistry, 393, 133428. 

Dr. Flora Valeria Romeo
Primo Ricercatore, CREA-OFA sede di Acireale 

Laureata in Scienze e Tecnologie Alimentari, ha conseguito il Dottorato in Biotecnologie degli Alimenti. Si occupa di fermentazioni e qualità igienica degli alimenti, in particolare di olive da tavola, di biotecnologie microbiche, di recupero di molecole nutraceutiche dai sottoprodotti

#lafrase La chiave del nostro futuro non è nelle stelle o nell’Intelligenza artificiale, ma nella conoscenza approfondita dei microorganismi che colonizzano il nostro corpo e il pianeta che ci ospita

Dr. Paola Foti
Ricercatore a tempo determinato, CREA-OFA sede di Acireale

Laureata in Scienze e Tecnologie Alimentari, ha conseguito il Dottorato Industriale in Biotecnologie. Ha condotto attività di ricerca sulle applicazioni biotecnologiche e funzionali dei batteri lattici e dei lieviti coinvolti nei processi fermentativi. Inoltre, si occupa della valorizzazione di sottoprodotti per l’ottenimento di ingredienti/alimenti nutraceutici e ne ha approfondito le tecniche per la valutazione dell’attività biologica

#lafrase Meravigliarsi di tutto è il primo passo della ragione verso la scoperta (Louis Pasteur)

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