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Alla scoperta della molecola di ozono: caratteristiche e proprietà
L’ozono è una molecola costituita da 3 atomi di ossigeno (O3) ed è presente in natura come un gas blu dall’odore acre e pungente, la sua concentrazione nell’atmosfera è di circa 0,04 ppm.
Si forma nella stratosfera e in particolare nell’ozonosfera, concentrandosi a circa 25 km al di sopra del livello del mare, grazie a forti scariche elettriche e radiazioni UV in grado di dissociare l’ossigeno molecolare, in ossigeno atomico mediante la reazione di Chapman:
O2 + hν → O + O
L’ossigeno atomico si combina rapidamente con un’altra molecola di ossigeno formando la molecola triatomica dell’ozono (O3). L’ozono è un gas solubile in soluzione acquosa con una solubilità inversamente proporzionale alla temperatura ed al pH ed è una molecola caratterizzata da un forte potenziale ossidativo (potenziale redox di +2.07 V).
Proprio il forte potere ossidante, consente al gas di ossidare ed inattivare numerosi composti organici (fenoli, benzene, trialometani, pesticidi) ed inorganici (cianuri, solfiti, nitriti).
Proprio il forte potere ossidante, consente al gas di ossidare ed inattivare numerosi composti organici (fenoli, benzene, trialometani, pesticidi) ed inorganici (cianuri, solfiti, nitriti).
L’ozono, inoltre, è in grado di ossidare il ferro, il manganese ed altri minerali, che soprattutto se complessati, possono essere molto difficili da rimuovere. A livello cellulare, anche i principali effetti tossici dell’ozono sono riconducibili al suo potere ossidativo e quindi alla capacità di ossidare e perossidare le biomolecole, sia direttamente che indirettamente. [2]
Per quanto riguarda il possibile impatto sulla salute umana, sebbene l’ozono a basse concentrazioni non sia particolarmente tossico, ad alte concentrazioni può essere responsabile di una serie di problematiche derivanti da determinati livelli di esposizione. In ragione delle proprietà intrinseche di azione dell’ozono, saranno adottate precauzioni d’uso laddove applicato in ambienti di lavoro. A tal proposito la valutazione del rischio di esposizione ricopre un ruolo fondamentale, sia per personale che svolge attività di sanificazione, che per addetti operanti all’interno di ambienti oggetto di trattamento. [3]
Tabella riassuntiva delle caratteristiche dell’ozono:
| Simbolo | O3 |
| Peso atomico | 48 |
| Punto di fusione | -192.5 °C |
| Punto di ebollizione | -119.5 °C |
| Temperatura critica | -12.1 °C |
| Pressione critica | 5460 kPa |
| Densità | 2.14 kg O3/m3 bij 0 °C 1013 mbar |
| Densità relativa (in aria) | 1.7 kg/m3 |
| Solubilità | 570 mg/l bij 20 °C |
| Energia | 142.3 KJ/mol (34.15 kcal/mol) |
| Grado di legame | 116° |
Potenziale elettrochimico | 2.07 volt |
Apparenza | Bluastro in forma gassosa blu scuro fluido |
Potenzialità dell’ozono in applicazioni agroalimentari
La caratterista predominante dell’ozono è che in condizioni atmosferiche si presenta in fase gassosa, favorendo numerose applicazioni in campo igienico-alimentare.
A differenza dei disinfettanti classici, che possono lasciare residui, l’ozono si decompone ad ossigeno; ciò rappresenta un vantaggio per l’ambiente e per la salute evitando gli effetti di deriva.
Tra gli esempi più esemplificativi di uso dell’ozono del settore alimentare c’è sicuramente quello in avicoltura. Infatti, nel settore avicolo all’ozono gassoso sono riconosciuti molti benefici nella fase di accrescimento degli animali. L’ambiente può essere mantenuto esente da microrganismi patogeni, l’ambiente può essere deodorato, ci sono minori rischi per il contagio incrociato e una maggiore ossigenazione del microclima ambientale.
Per quanto invece riguarda i prodotti ittici, l’ozono può essere utilizzato come ghiaccio ozonizzato oppure in combinazione con la refrigerazione. Gli effetti sulla conservazione sono relativi ad una diminuzione della carica batterica sul prodotto, nel microclima e sulle pareti delle celle e ad una maggiore shelf life del prodotto.
Ancora, l’ozono ha largo impiego nel controllo della filiera delle carni, dove controlla efficacemente la formazione di muffe e batteri nelle celle frigorifere destinate alla conservazione, così da permettere un tasso di umidità maggiore andando ad attenuare il calo peso e la perdita delle caratteristiche organolettiche.
Tuttavia si è visto che il trattamento con ozono può aumentare significativamente la perossidazione lipidica, come quantificato dal TBA (thiobarbituric acid) test che misura i livelli di malondialdeide; tale perossidazione è una delle cause principali del deterioramento della carne. È pertanto importante evitare un sovra-uso d’ozono che può portare danno al prodotto alimentare.
Pe quanto riguarda il settore cerealicolo, l’ozono in fase gassosa viene utilizzato per la conservazione in silos di riso, mais, soia e grano. In particolare, riduce la crescita di Tribolium confusum e Sitophilus granarius, insetti che infestano i cereali immagazzinati. Inoltre, permette l’abbattimento delle muffe appartenenti ai generi Aspergillus, Penicillium e Fusarium, che generano l’aflatossina B1, una micotossina cancerogena a livello epatico.
Impiego dell’ozono in post raccolta
L’applicazione dell’ozono nella fase post-raccolta, in particolare nel comparto ortofrutticolo, sta assumendo oggi sempre maggiore rilevanza. Le ragioni di ciò sono facilmente attribuibili ai molteplici benefici che il gas offre ed alla sua praticità d’uso. Ne si evidenziano i vantaggi infatti sia in fase di stoccaggio della merce, in ambiente di frigoconservazione (ozono gassoso), sia in fase di lavorazione (acqua ozonizzata). Questa seconda applicazione vede l’utilizzo di acqua ozonizzata per il lavaggio dei prodotti e delle attrezzature impiegate a tal fine.
Il trattamento con gas ozono è in grado di ridurre la carica microbica superficiale dei prodotti, promuovendone un aumento della shelf life, abbattere la presenza di microorganismi patogeni potenzialmente presenti, come Salmonella, Listeria ed E.coli, degradare e rimuovere residui di pesticidi da prodotti ortofrutticoli, rappresentare un’alternativa ai fumiganti per il controllo degli insetti infestanti, rappresentare un’applicazione d’uso per la sanificazione di impianti e macchinari [4]. Nello specifico, molti studi hanno messo in luce le peculiarità dell’ozono in base ai prodotti ortofrutticoli trattati. L’ozono riduce il deterioramento microbico ed il calo peso della mela, riduce le cariche di muffe e batteri nelle cipolle, non influenza il contenuto di zuccheri, l’acidità e la capacità ossidante dei pomodori, riduce la popolazione microbica in peperoni rossi e fragole [5].
Azioni utili sono state riscontrate anche nella limitazione dell’etilene ( ) in fase di stoccaggio, una delle principali fonti di deterioramento per i prodotti freschi (maturazione incontrollata). Approfondimenti su pomodoro hanno infatti evidenziato che la presenza di ozono residuo è risultata in grado di controllare e ridurre la concentrazione di etilene fino al 90%, rendendo questa tecnica un’alternativa efficace all’uso di approcci tradizionali per la riduzione di . Risultati egualmente importanti sono stato raccolti anche per il kiwi, dimostrando l’efficacia dell’ozono nel ridurre l’etilene in misura percepibile dal tessuto vegetale. [7]
Doveroso infine menzionare che le applicazioni di cui sopra, ed in particolare i risultati conseguiti, rappresentino il frutto di una tecnologia non conforme alla logica del “one size fits all”. Ogni specifico impiego, infatti, deve tenere conto di significativi parametri singolarmente stabiliti in base alle necessità. [8]
Conclusioni
Sulla base di quanto esposto, appare evidente che la tecnologia dell’ozono profili un settore ad alta specializzazione. Si auspica un maggiore impegno per rendere questa tecnologia più sicura ed economica al fine di aumentarne la fruibilità. Ciò anche in base a quanto esposto nel rapporto ISS COVID-19 n.56/2020 sulla plausibilità di efficacia dell’ozono su SARS-CoV-2.
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1 – Kim JG, Yousef AE, Dave S. Application of ozone for enhancing the microbiological safety and quality of foods: a review. J Food Prot. 1999 Sep;62(9):1071-87.
2 – Khadre, M.A., Yousef, A.E Kim, J.-G.,2001. Microbiological aspects of ozone applications in food: a review. J. Food Sci. 66, 1242-1252
3 – https://www.iss.it/documents/20126/0/Rapporto+ISS+COVID-19+56_2020.pdf/6be24ac7-d084-2f51-feb0-7ea0957e5781?t=1595858146906
4 – https://www.iss.it/documents/20126/0/Rapporto+ISS+COVID-19+56_2020.pdf/6be24ac7-d084-2f51-feb0-7ea0957e5781?t=1595858146906
5 – https://www.researchgate.net/publication/258128496_Use_of_ozone_in_sanitation_and_storage_of_fresh_fruits_and_vegetables
6 – https://www.actahort.org/books/1071/1071_90.htm
7 – https://www.soihs.it/public/40/Book_abstracts.pdf -https://fair.unifg.it/retrieve/handle/11369/363316/79209/PhD_thesis_%28Francisca%20Aba%20Ansah_XXIX%20cycle_….%29.pdf
Gennaro Esposito
Sono Laureato magistrale sia in scienze e tecnologie agrarie che in scienze ambientali e forestali.
Sono un appassionato di agricoltura e sistemi di gestione della qualità.
Dal oltre 10 anni lavoro come responsabile qualità e sicurezza alimentare nel settore ortofrutta. Svolgo la mia mansione sia per le attività legate al magazzino di confezionamento che per quelle legate alle aziende agricole di produzione primaria.
Daniele Simonelli
Esperto linguistico d’impresa e dottore magistrale in comunicazione interculturale aziendale. Dopo essermi formato con esperienze in Francia, Inghilterra e Cina, sono attivo oggi come Communication Developer, ambito Corporate, nel settore delle applicazioni volte al miglioramento della qualità dei prodotti agroalimentari senza l’utilizzo di sostanze chimiche. Le mie mansioni vanno dal potenziamento della brand awareness al supporto del business internazionale aziendale, confrontandomi puntualmente con i trend di mercato e le innovazioni di settore.
