Fondamenti Scientifici

Ogni sostanza pura assume uno stato di aggregazione specifico, cioè solido, liquido o gassoso, a seconda delle condizioni di temperatura e pressione in cui si trova. Il diagramma di stato di una sostanza permette di conoscere lo stato fisico in cui si trova la sostanza stessa per ogni coppia di valori di pressione e temperatura.

Sulla linea di equilibrio che parte dal punto triplo, ove coesistono le tre fasi, e arriva al punto critico, si ha una fase gassosa in equilibrio con una fase liquida, distinguibili tra loro anche per la differenza di densità. Man mano che si percorre la linea bifasica liquido-vapore e ci si avvicina al punto critico la differenza di densità tra le due fasi diminuisce notevolmente ed al punto critico le due fasi hanno la stessa densità e non sono più distinguibili tra loro. Per pressioni maggiori della pressione critica (Pc) e temperature maggiori della temperatura critica (Tc) si ha un unico fluido opaco, omogeneo e lattiginoso: il fluido supercritico. Si definisce, dunque, fluido supercritico, una sostanza o una miscela in condizioni di temperatura e di pressione superiori a quelle relative al suo punto critico. I valori di Tc e Pc sono specifici per ogni sostanza.

I tradizionali metodi di estrazione utilizzati per ottenere gli ingredienti che possono essere utilizzati in prodotti nutraceutici e cosmeceutici presentano diversi svantaggi: sono lunghi, laboriosi, hanno bassa selettività e/o bassi rendimenti di estrazione. Inoltre, queste tecniche tradizionali impiegano grandi quantità di solventi tossici. Attualmente, tra i metodi di estrazione più promettenti in grado di superare gli inconvenienti sopra menzionati sono l’estrazione con fluidi supercritici (SFE). Queste tecniche di estrazione forniscono selettività più elevate, tempi di estrazione più brevi e non utilizzano solventi organici tossici.

Quando un fluido viene portato a una pressione e una temperatura superiori al suo punto critico, diventa un fluido supercritico. A causa delle sue proprietà fisico-chimiche, SFE offre diversi vantaggi operativi rispetto ai metodi di estrazione tradizionali. La bassa viscosità e la diffusività relativamente elevata dei fluidi supercritici consentono un trasporto migliori dei liquidi, una diffusione facilitata attraverso i materiali solidi e migliori rese di estrazione.

Una delle principali caratteristiche di un fluido supercritico è la possibilità di modificare la densità del fluido cambiando la sua pressione e/o la sua temperatura. Poiché la densità è direttamente correlata alla solubilità, alterando la pressione di estrazione, è possibile modificare il capacita solvente del fluido.

Fluido Super Critico

Il fluido supercritico ha caratteristiche intermedie tra quelle di un gas e quelle di un liquido ed infatti, come un liquido, ha elevata densità e bassa comprimibilità, mentre la sua elevata diffusività e bassa viscosità sono quelle tipiche dei gas. Il fluido supercritico comunemente impiegato è costituito da anidride carbonica (CO2). Il diagramma di stato del biossido di carbonio visualizza le varie fasi (solido, liquido, vapore) in funzione della pressione e della temperatura. Il biossido di carbonio, alla temperatura di 31,1°C e pressione di 73,8 bar, si trova nello stato supercritico, in cui non c’è distinzione fra fase vapore e fase liquida (v. sequenza fotografica seguente).

I vantaggi

Il vantaggio di questa tecnica è che alla fine dell’estrazione il solvente, il biossido di carbonio, viene allontanato sotto forma di gas, dando la possibilità di recuperare i composti estratti concentrati.  Nei processi industriali, la CO2 può essere riciclata minimizzandone il consumo. Questa tecnica trova numerose applicazioni quali ad esempio, l’estrazione di olio da semi, della caffeina dal caffè, della nicotina dal tabacco etc., ed è particolarmente conveniente a livello industriale.

Chiaramente la creazione di un impianto prototipale per l’estrazione di OMEGA-3 da scarti della lavorazione dei prodotti ittici richiede una complessa rete di tecnologie accessorie. In primo luogo l’area di lavoro sarà fornita di un sistema di analisi prototipale tramite Gas Cromatografia-Spettrometria di Massa (GC-MS), per verificare la composizione molecolare e le eventuali contaminazioni dei sottoprodotti in entrata e dei prodotti in uscita dal processo di estrazione. L’intera linea di produzione sarà composta da attrezzature prototipali che agiranno su un unico processo comprendente l’eviscerazione, la triturazione, l’estrazione, le analisi, il confezionamento, il trattamento delle acque reflue. Tali sistemi saranno appositamente realizzati per avere la massima resa qualitativa e la migliore integrazione tecnologica, usando le più recenti innovazioni nel campo della domotica applicata alla realtà industriali. L’intero sistema seguirà un innovativo programma di automazione capace di armonizzare la totalità dei tempi e delle funzioni di lavoro. Ogni aspetto della sicurezza sarà monitorato continuamente da una rete di sensori fisici, chimici e biologici gestibili da posizione remota. L’innovazione di processi, prodotti e tecnologie riceverà accurata certificazione secondo gli standard internazionali.

Caratteristiche della CO2 allo stato supercritico Vantaggi derivati dalle specifiche caratteristiche
Inodore, non tossica Non contamina il materiale o l’ambiente di lavoro
Gas presente nell’atmosfera e nei processi biologici che non lascia tracce e non contamina Consente valorizzazione dei prodotti di scarto come materia prima derivata o come altro prodotto
La temperatura critica e di processo è prossima a quella ambiente Possibilità di ottenere estratti termolabili senza alterazioni
Conserva l’elevata permeabilità alla materia di un gas Il tempo di estrazione è più breve di quello richiesto dall’estrazione con il comune solvente
Le variazioni delle condizioni di pressione e temperatura possono cambiare le proprietà solventi Elevata efficienza estrattiva e alta qualità del prodotto
Poco costosa, non brucia, non presenta i rischi connessi all’impiego di solventi organici Facilità d’impiego
Riciclaggio industriale semplice sia come materiale di consumo in altri processi (es. fotosintesi) e/o per lo stesso processo Risparmi nei costi di solvente ed energetici, i processi di ricircolo della CO2 applicati al processo industriale non alterano gli equilibri ambientali
Sviluppa in fase di depressurizzazione una notevole espansione (circa 600 volte rispetto al volume della miscela supercritica) La rimozione dell’estratto dalla matrice è completa, avviene in un’unica fase industriale molto rapida e non soggetta a surriscaldamento come in altre tecnologie. Ottimizzazione dei tempi di lavorazione.
Satura completamente la camera di estrazione Inibizione dei processi ossidativi
Flessibilità per l’impiego in diverse condizioni operative nei processi industriali di trasformazione per effetto delle sue caratteristiche chimico-fisiche Impiego in processi di estrazione, frazionamento, polimerizzazione e micronizzazione, pastorizzazione, purificazione, reazioni di sintesi ecc.

Gli Omega 3

Gli omega 3 sono grassi polinsaturi considerati essenziali. In particolare, il loro precursore (l’acido alfa-linolenico, ALA) non può essere sintetizzato dall’organismo, e per questo deve essere assunto per via alimentare.  Le loro principali fonti sono i pesci grassi, come le acciughe, le aringhe, lo sgombro, il salmone, le sardine, lo storione, la trota e il tonno, ricchi soprattutto degli omega 3 EPA (acido eicosapentaneoico) e DHA (acido docosaesaenoico). Fonti vegetali come le noci, i semi di lino e il loro olio e l’olio di soia sono invece ricche di ALA.

Recentissimi articoli scientifici pubblicati su riviste con il più alto impact factor hanno mostrato come l’azione sull’organismo umano degli acidi grassi omega-3 non si limiti ad un effetto preventivo verso le malattie

cardiovascolari, ma si riveli importante nei casi di riparazione cellulare dei tessuti ad esempio dopo un evento di infarto del miocardio, o nei casi di regressione della steatosi epatica non alcoolica (NAFLD). La rigenerazione di tessuti danneggiati è attualmente un obiettivo primario della ricerca biomedica mondiale, e gode di ingenti misure economiche per stimolarne progressi rapidi ed efficaci, da trasferire alla pratica clinica. Ovviamente i costi e la complessità di sperimentazione rendono arduo questo compito, ed è quindi consequenziale che il campo dei principi attivi naturali venga esplorato con attenzione, alla ricerca di molecole con le proprietà rigenerative richieste. Nel caso degli acidi grassi OMEGA-3 i risultati sono estremamente promettenti e del tutto in linea con l’esperienza empirica dei benefici della dieta mediterranea anche su soggetti affetti da gravi patologie cardiovascolari. La richiesta di olii ricchi in acidi grassi OMEGA-3 è quindi in rapida crescita, vengono già largamente utilizzati in integratori presenti in ogni farmacia in Italia ed all’estero, e consigliati da medici di base e specialisti. La prospettiva aperta da queste nuove ricerche si concretizza in un più ampio uso nell’ambito clinico, in nuove formulazioni terapeutiche che rispetto ai farmaci tradizionali sono di ben più semplice sperimentazione ed approvazione. Il settore della lavorazione dei prodotti ittici, può quindi espandere le sue prospettive verso prodotti ad alto valore commerciale e capillare diffusione, senza dover rinunciare alle sue attività tradizionali. Innovare nel solco della tradizione mediterranea significa quindi garantire alla generazione attuale ed a quelle future non la mera sopravvivenza del settore ma il passaggio a ben più remunerativi mercati, con mutuo beneficio di produttori e consumatori, e la creazione di nuovi e qualificati posti di lavoro.

I principali acidi grassi del gruppo omega-3 sono

Acido Notazione Delta
acido esadecatrienoico (HTA) 16:3Δ7c,10c,13c
acido octadecatrienoico (ALA) acido α-linolenico 18:3Δ9c,12c,15c
acido octadecatetraenoico (SDA) acido stearidonico 18:4Δ6c,9c,12c,15c
acido eicosatrienoico (ETE) 20:3Δ11c,14c,17c
acido eicosatetraenoico (ETA) acido juniperonico 20:4Δ8c,11c,14c,17c
acido eicosapentaenoico (EPA) acido timnodonico 20:5Δ5c,8c,11c,14c,17c
acido eneicosapentaenoico (HPA) 21:5Δ6c,9c,12c,15c,18c
acido docosapentaenoico (DPA) acido clupanodonico 22:5Δ7c,10c,13c,16c,19c
acido docosaesaenoico (DHA) acido cervonico 22:6Δ4c,7c,10c,13c,16c,19c
acido tetracosapentaenoico 24:5Δ9c,12c,15c,18c,21c
acido tetracosaesanoico acido nisinico 24:6Δ6c,9c,12c,15c,18c,21c

Perché sono così importanti?

Omega-3 EPA / DHA / DPA: perché sono così importanti?

L’EPA (acido eicosapentaenoico) e il DHA (acido docosaesaenoico) sono classificati come acidi grassi polinsaturi essenziali. Tale definizione è correlata prevalentemente al fatto che essi sono fondamentali per il corretto funzionamento dell’organismo umano. Sfortunatamente, il nostro organismo non è in grado di produrre quantità sufficienti di questi acidi grassi Omega-3 da solo, in particolare nel contesto della dieta occidentale, caratterizzato da un regime dietetico ricco di grassi concorrenti, meno sani.

Di conseguenza, l’unica fonte per ottenere gli acidi grassi Omega-3 necessaria all’espletamento di diverse funzioni nell’organismo, risulta essere la nostra dieta. Questi due acidi grassi lavorano insieme per la salute umana. Il DHA interviene nei processi di crescita e di sviluppo, in particolar modo intervenendo nei processi di costituzione e mantenimento delle membrane cellulari. Studi hanno inoltre evidenziato che sia l’EPA che il DHA partecipano ai percorsi chiave del sistema immunitario. Insieme, quindi, forniscono una serie di importanti benefici per la salute per tutta la vita.

Vantaggi di Omega-3

I benefici per la salute degli Omega-3 EPA e DHA

Insieme, EPA e DHA svolgono un ruolo fondamentale nello sviluppo, nella crescita e nella manutenzione delle nostre cellule. Gli scienziati sono sempre più consapevoli dell’importanza che l’equilibrio esistente tra Omega-3 e Omega-6 sulla salute umana. Il basso consumo di Omega-3 e l’alto consumo di Omega-6 sono collegati allo stato di salute.

Gli Omega-3 EPA e DHA sono necessari per diverse importanti funzioni del corpo, in quanto:

  • Risultano essere elementi essenziali per il nostro cervello, occhi e nervi
  • Intervengono nei processi di costruzione delle membrane cellulari nel nostro cervello
  • Supportano del sistema immunitario
  • Supportano i normali profili lipidici nel sangue
  • Supportano la normale funzione cerebrale

Più di 39.000 articoli scientifici sottoposti a revisione scientifica mostrano i benefici per la salute correlati ad un corretto consumo di Omega-3 EPA e DHA. Molti di questi studi indicano che questi nutrienti vitali possono essere importanti da soli o in combinazione con altri nutrienti per supportare le normali funzioni del corpo:

  • Salute cardiovascolare
  • Funzioni del sistema immunitario
  • Sviluppo e funzione neurali

Le seguenti indicazioni sulla salute per EPA e DHA sono state approvate dal regolamento (UE) 1924/2006 e 432/2012 dell’Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA):

  • DHA ed EPA contribuiscono alla normale funzione del cuore (0,25 g al giorno).
  • DHA ed EPA contribuiscono al mantenimento della normale pressione sanguigna (3 g al giorno).
  • DHA ed EPA contribuiscono al mantenimento dei normali livelli di trigliceridi nel sangue (2 g al giorno).
  • DHA contribuisce al mantenimento dei normali livelli di trigliceridi nel sangue (2 g al giorno in associazione con EPA).
  • DHA contribuisce al mantenimento della normale funzione cerebrale (0,25 g al giorno).
  • DHA contribuisce al mantenimento della visione normale (0,25 g al giorno).
  • L’assunzione materna di DHA contribuisce al normale sviluppo cerebrale del feto di bambini allattati al seno (0,2 g di DHA più l’assunzione giornaliera raccomandata di acidi grassi omega-3 (EPA + DHA per gli adulti che è 0,25 g al giorno).