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Il potenziale nascosto degli scarti agroalimentari
Secondo un recente rapporto della Food and Agriculture Organization (FAO), la produzione di agrumi nel mondo ha raggiunto le 144 milioni di tonnellate e sta crescendo significativamente ogni anno. A seguito di ciò, la produzione di succo, uno dei principali prodotti trasformati delle arance, causa una considerevole quantità di rifiuti solidi per i quali non è ancora presente un sostenibile riutilizzo [1, 2]. Tali rifiuti rappresentano però una importante risorsa di composti bioattivi come polifenoli, carotenoidi, tocoferoli, ed anche sostante volatili ed aromatiche che possono essere estratti ed utilizzati in campo alimentare [3].
Dallo scarto alla risorsa: la necessità di un cambio di paradigma
Al contrario del convenzionale modello lineare di “produci, usa e smaltisci”, il sistema agroalimentare dovrebbe garantire un approccio circolare in cui i prodotti sono riutilizzati attraverso il loro intero ciclo. In questo intricato ma necessario scenario, appare oramai obbligatorio trovare soluzioni per ridurre gli scarti agroalimentari e limitare l’impatto ambientale delle attività industriali [4].
Tecnologie di estrazione sostenibili per la valorizzazione degli scarti
Seguendo questo approccio di economia circolare, recentemente è stata data attenzione all’estrazione di composti bioattivi da sottoprodotti alimentari attraverso l’uso di efficaci metodi ecosostenibili e non termici, come l’uso di solventi eutettici profondi naturali (Natural Deep Eutectic Solvents (NaDES)). I NaDES sono costituiti da due o più componenti naturali, dove uno di essi agisce come donatore di legami ad idrogeno mentre l’altro come accettore, e rappresentano un gruppo di promettenti solventi che possono sostituire quelli di natura organica per il recupero di molecole bioattive di interesse nutrizionale [5].
I vantaggi dell’utilizzo di questi solventi, i cui componenti sono classificati come GRAS (Generally Recognized As Safe), sono la biodegradabilità, la riciclabilità, l’alta efficienza di estrazione ed i bassi costi di utilizzo [6]. I NaDES possono minimizzare la necessità della purificazione dell’estratto ottenuto e agire in maniera sinergica con i composti estratti ampliandone gli effetti biologici, come ad esempio l’effetto antimicrobico esercitato dai composti di natura fenolica naturalmente presenti negli scarti agroalimentari.
Economia circolare e green chemistry: il ruolo dei NaDES
In tale ambito, attualmente la maggior parte dei sistemi atti a garantire una più lunga conservabilità dei prodotti agroalimentari puntano sui trattamenti termici, i quali però possono avere effetti negativi come la degradazione di composti sensibili alle alte temperature e generare cambiamenti sfavorevoli delle proprietà fisiche, nutrizionali e sensoriali. Il ruolo antimicrobico di sostanze naturali estratte da scarti agroalimentari ed il loro utilizzo per estendere la shelf life di prodotti alimentari al posto, o in combinazioni ai trattamenti termici, appare pertanto di grande interesse sia per la comunità scientifica che per l’industria agroalimentare.
Composti bioattivi dalle bucce d’arancia: un’alternativa ai solventi organici
In questo contesto, nei recenti studi scientifici intitolati “Sustainable valorization of citrus by-products: natural deep eutectic solvents for bioactive extraction and biological applications of Citrus sinensis peel” e “Improving the shelf-life and functionality of an orange juice by the addition of polyphenol-enriched extracts obtained using natural deep eutectic solvents” pubblicati nel 2025 rispettivamente nelle riviste internazionali con revisione dei pari European Food Research and Technology [7] e Applied Food Research [8] gli Autori hanno fornito una visione globale sulle caratteristiche chimico-fisiche e biologiche degli estratti ottenuti con differenti NaDES a base di colina da bucce di arancia e sulla possibilità di addizionare tali estratti ad un succo di arancia al fine di estenderne la shelf life e migliorarne il profilo sensoriale.
Collaborazioni scientifiche e contesto di finanziamento
Tali studi sono stati realizzati attraverso una collaborazione tra l’Università degli Studi di Milano, l’Università di Bologna, e l’Università di Valencia e sono stati finanziati dal Ministero della Scienza e dell’Innovazione spagnolo e dal progetto PNRR “Research and innovation network on food and nutrition: Sustainability, Safety and Security – OnFoods”.
NaDES ed estratti naturali: una soluzione per la conservazione alimentare
Per quanto riguarda lo studio inerente alla caratterizzazione chinico-fisica e biologica dell’estratto di buccia di arancia attraverso differenti formulazioni di NaDES a base di colina, i principali risultati ottenuti hanno dimostrato il potenziale promettente di questi solventi sostenibili per l’estrazione di composti biologicamente attivi dai sottoprodotti dell’arancia, offrendo un’alternativa ecologica ai solventi organici tradizionali.
In particolare, gli estratti a base di NADES hanno mostrato un alto contenuto fenolico, comparabile a quello ottenuto con solventi organici come l’etanolo, e una volatilità distintiva, indicando il loro potenziale come esaltatori funzionali e sensoriali degli alimenti. Inoltre, il NaDES formulato con colina, glicina e acido citrico, ha mostrato una significativa azione nel ridurre l’attività degli enzimi digestivi come la tripsina e l’amilasi, suggerendo la sua potenziale applicazione nello sviluppo di nutraceutici. Inoltre, la spiccata attività antimicrobica dimostrata dallo stesso estratto contro L. monocytogenes, E. coli, S. aureus e S. epidermidis suggerisce la sua idoneità come agente antimicrobico naturale nella conservazione degli alimenti.
Gli studi scientifici: due casi concreti su bucce e succhi di arancia
Estrazione sostenibile di composti fenolici con NaDES
Sulla base dei risultati ottenuti in questo primo studio, un secondo studio ha valutato la possibilità di addizionare tali estratti a succhi di arancia al fine di migliorarne il profilo sensoriale e, in particolare, di poterne estenderne la shelf life. I risultati hanno mostrato come l’addizione al 15% di tali estratti a succhi di arancia non pastorizzati abbia permesso di incrementare la shelf-life del succo conservato sia a 8°C che a 4°C. Infatti, il limite di accettabilità, stabilito da un carico di lieviti pari a 5 log UFC/ml, veniva raggiunto dopo 13 giorni di conservazioni a 8°C, al contrario dei succhi che non contenevano estratto il cui limite è stato raggiunto dopo solo 9 giorni.
Estensione della shelf life del succo d’arancia con estratti NaDES
A temperature di conservazione pari a 4°C l’aggiunta di estratti ha permesso di estendere la conservabilità anche oltre i 13 giorni. In maniera analoga, i “challenge test” effettuati con l’inoculo di microrganismi degradativi del prodotto come lieviti e batteri lattici, hanno mostrato come i succhi formulati riducessero la cinetica di crescita di S. cerevisae. Indipendentemente dal ruolo antimicrobico, l’aggiunta di estratto ha migliorato anche il profilo sensoriale in termini di composti volatili rispetto ai succhi controllo, mantenendo un più stabile profilo attraverso la conservazione.
Conclusioni
A temperature di conservazione pari a 4°C l’aggiunta di estratti ha permesso di estendere la conservabilità anche oltre i 13 giorni. In maniera analoga, i “challenge test” effettuati con l’inoculo di microrganismi degradativi del prodotto come lieviti e batteri lattici, hanno mostrato come i succhi formulati riducessero la cinetica di crescita di S. cerevisae. Indipendentemente dal ruolo antimicrobico, l’aggiunta di estratto ha migliorato anche il profilo sensoriale in termini di composti volatili rispetto ai succhi controllo, mantenendo un più stabile profilo attraverso la conservazione.
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Mattia Di Nunzio
Laureato in Scienze e Tecnologie Alimentari con un European Ph.D in Food Sciences, è attualmente Professore Associato presso l’Università degli Studi di Milano. Le sue ricerche si concentrano sulla valutazione degli effetti biologici di composti bioattivi alimentari usando differenti modelli sperimentali e sulla bioaccessibilità dei nutrienti attraverso un sistema di digestione in vitro.
