Articolo a cura di Carmela Conidi, Rosanna Morelli e Alfredo Cassano1 dell’Istituto per la Tecnologia delle Membrane “Enrico Drioli”, CNR-ITM, c/o Università della Calabria, Via P. Bucci 17/C, Rende (CS), 87030 e Antonio Elia dell’Omnia Naturalisbio, Largo Alfonso Ferrari 44, Castelsilano (Kr), 88834
L’interesse del settore agroalimentare della società moderna è strettamente legato alla tutela della salute umana e allo sviluppo sostenibile di processi di produzione e trasformazione. In tale contesto, strategie mirate al recupero di composti ad alto valore aggiunto da scarti agroalimentari rappresentano un’importante opportunità per ridurre le problematiche legate allo smaltimento e favorire un riciclo razionale delle risorse.
Gli scarti del finocchio non sono da buttare
Un esempio significativo riguarda gli scarti del finocchio (Foeniculum vulgare Mill). La produzione annuale di finocchio è in costante crescita a livello globale. L’Italia si colloca al sesto posto tra i produttori mondiali e contribuisce in modo significativo alla produzione europea, rappresentandone circa l’85%. La coltivazione è prevalentemente diffusa nelle regioni del Centro-Sud, in particolare in Puglia, Calabria, Campania e Abruzzo.
Un’elevata produzione comporta inevitabilmente la generazione di ingenti quantità di scarti lungo l’intera filiera. Durante le fasi di coltivazione, raccolta, selezione e confezionamento, una quota significativa del prodotto viene infatti eliminata poiché non conforme agli standard commerciali. La produzione di questi residui risulta particolarmente rilevante nei sistemi agricoli intensivi e nelle filiere orientate alla grande distribuzione organizzata, dove i requisiti di standardizzazione, uniformità e qualità commerciale determinano l’eliminazione delle frazioni non conformi o non richieste dal mercato. In questo contesto, la parte esterna del bulbo, le foglie e altre componenti non edibili possono rappresentare circa il 55–60% della massa totale del prodotto, mentre la frazione edibile costituisce soltanto il 40–50%. Questi residui, se non valorizzati, devono essere inviati allo smaltimento, con costi ambientali ed economici non indifferenti.
Il potenziale nascosto nella biomassa di scarto
D’altra parte, questa biomassa residuale si rivela un’interessante fonte di polifenoli, molecole bioattive naturali che intervengono nella regolazione di numerose funzioni biologiche del nostro organismo, contribuendo alla prevenzione e/o controllo di numerose malattie (patologie cardiovascolari, malattie reumatiche, cancro e altre patologie legate all’invecchiamento). La loro azione benefica si esplica attraverso attività terapeutiche molto diverse, come ad esempio quella antiossidante, antiinfiammatoria, antivirale, antibatterica, nonchè di stimolazione del sistema immunitario e del metabolismo ormonale. Da studi epidemiologici è emersa un’associazione inversa tra un’elevata assunzione di polifenoli e l’incidenza di diverse malattie legate all’invecchiamento [1]. Per questo motivo, il recupero di composti bioattivi dagli scarti vegetali rappresenta una strategia sostenibile per la loro valorizzazione, promuovendone il reimpiego come fonte rinnovabile di antiossidanti per lo sviluppo di nuove formulazioni farmaceutiche, nutraceutiche e cosmetiche.
L’estrazione di tali composti mediante tecnologie eco-sostenibili (tecnologie green), a basso consumo di energia e con ridotto impiego di solventi organici risulta di particolare importanza al fine di preservarne l’attività biologica [2]. Le tecniche di estrazioni convenzionali richiedono tempi operativi lunghi, consumi energetici elevati, utilizzo di solventi chimici. Inoltre, sono caratterizzate da rese limitate in rapporto al tempo di estrazione e gli estratti ottenuti non sono esenti da potenziale contaminazione. In tale contesto, le tecnologie di separazione a membrana offrono notevoli vantaggi in termini di consumo energetico, efficienza separativa, sostenibilità ambientale e gestione del processo. Tali processi consentono di realizzare separazioni in condizioni blande di temperatura, senza cambiamento di fase o uso di additivi chimici. Pertanto, risultano essere particolarmente adatti al trattamento di prodotti e sottoprodotti della filiera agro-alimentare.
La chiave: la filtrazione a membrana
Proprio nel contesto del progetto NUTRAGE – Nutrizione, Alimentazione e Invecchiamento Attivo, che ha dedicato una particolare attenzione al recupero e alla valorizzazione degli scarti del settore agroalimentare, un gruppo di ricercatori dell’Istituto per la Tecnologia delle Membrane “Enrico Drioli” del CNR (CNR-ITM) ha sviluppato una strategia sostenibile ed innovativa per valorizzare la biomassa di scarto proveniente dalla lavorazione del finocchio. Il processo sviluppato, in accordo ai principi della chimica verde, si basa sulla combinazione di una fase di estrazione a freddo degli scarti e di operazioni a membrana di microfiltrazione (MF) e nanofiltrazione (NF) operanti secondo un design sequenziale, per il recupero, la purificazione e la concentrazione di polifenoli di diverso peso molecolare.
A partire dagli estratti acquosi, il processo permette di ottenere un prodotto concentrato, proveniente dal processo di NF, arricchito in acido clorogenico, acido ellagico e catechina (molecole che sono altamente trattenute dalla membrana), e una frazione maggiormente arricchita in acido caffeico (permeato del processo di NF). Entrambe le frazioni presentano interessanti potenzialità di riutilizzo in diversi settori (ad esempio sviluppo di ingredienti funzionali, prodotti farmaceutici e cosmeceutici, ecc.) grazie al loro contenuto di composti bioattivi. Il processo proposto, in linea con i principi della chimica verde e dell’economia circolare, rappresenta un approccio promettente per aumentare il valore aggiunto degli scarti di finocchio, trasformandoli in risorse utili, riducendo al contempo l’impatto ambientale complessivo dell’intera filiera e generando nuove opportunità economiche per il settore [3].
Referenze:
[1] M.A. Crescenzi, G. D’Urso, S. Piacente, P. Montoro, LC-ESI/LTQOrbitrap/MS metabolomic analysis of fennel waste (Foeniculum vulgare Mill.) as a byproduct rich in bioactive compounds, Foods 10 (2021) 1893.
[2] L. Panzella, F. Moccia, R. Nasti, S. Marzorati, L. Verotta, A. Napolitano, Bioactive phenolic compounds from agri-food wastes: an update on green and sustainable extraction methodologies, Front. Nutr. 7 (2020) 60.
[3] C. Conidi, R. Morelli, A. Elia, A. Cassano, Towards a green process for recovering phenolic compounds from fennel wastes (Foeniculum vulgare Mill.): Identifying target molecules and assessing membrane nanofiltration for their separation, Sep. Purif. Technol. 35 (2025) 130293.
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