Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
Newsletter 1
I coloranti naturali: nuove prospettive per l'agricoltura e l'industria agroalimentare
Il Progetto Biocolor, che è impegnato nella sperimentazione di tecniche per il recupero di coloranti
ed estratti naturali da scarti di origine vegetale, quali per esempio, bucce e scarti del pomodoro e da
colture algali, apre nuove vie per l’integrazione del reddito aziendale delle imprese agricole e
agroalimentari.
I coloranti naturali, di origine vegetale o animale,
sono stati impiegati per millenni nel settore tessile,
cosmetico, alimentare e in quello artistico (dai
dipinti su tela e tavola ai tessuti e arazzi, alla
miniatura).
La maggior parte di essi è stata soppiantata verso
la fine del XIX secolo con l'avvento di quelli sintetici, caratterizzati da una maggiore uniformità
e costi più contenuti.
Recentemente nei Paesi industrializzati si sta assistendo a un crescente interesse verso i prodotti di
origine naturale, e tra questi i coloranti vegetali, percepiti come più salubri e più rispondenti alle
Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
esigenze di un consumatore, oggi maggiormente attento alla qualità della vita e alla tutela
dell’ambiente.
Le caratteristiche di maggiore biodegradabilità e compatibilità ambientale che caratterizzano i
coloranti di origine naturale stanno aprendo nuove opportunità di impiego in diversi settori
industriali che tradizionalmente si rivolgono a materie prime provenienti da sintesi chimica.
L’impiego dei coloranti nei diversi settori produttivi, è oggi disciplinato da normative ben precise
che indicano le sostanze consentite. Tali disposizioni di legge sono dettate dalla necessità di
proteggere il consumatore da sostanze non controllate dal punto di vista dell’innocuità.
La legislazione attuale si basa su alcune direttive dell’Unione Europea, recepite in Italia senza
particolari modifiche, tuttavia la normativa comunitaria sui coloranti è in continua evoluzione
soprattutto per quanto riguarda la non tossicità e l'innocuità nei diversi settori d’impiego.
Noi europei possiamo considerarci all’avanguardia in quanto a sicurezza degli ingredienti e degli
additivi utilizzati negli alimenti.
Il Progetto Biocolor prevede l’estrazione di sostanze coloranti da due fonti: gli scarti
(principalmente bucce) della lavorazione del pomodoro e la coltura in appositi impianti di
microalghe Spirulina.
Entrambi i coloranti sono additivi alimentari. L’Unione Europea ha sottoposto gli additivi a un
processo di valutazione della sicurezza prima di essere autorizzati per l'uso alimentare. La
valutazione viene eseguita dall'Agenzia per la Sicurezza Alimentare (EFSA). Essi sono definiti
come:
"qualsiasi sostanza normalmente non consumata come alimento in quanto tale e non utilizzata
come ingrediente tipico degli alimenti, indipendentemente dal fatto di avere un valore nutritivo, che
aggiunta intenzionalmente ai prodotti alimentari per un fine tecnologico nelle fasi di produzione,
trasformazione, preparazione, trattamento, imballaggio, trasporto o immagazzinamento degli
alimenti, si possa ragionevolmente presumere che diventi, essa stessa o i suoi derivati, un
componente di tali alimenti, direttamente o indirettamente" (Direttiva del Consiglio 89/107/CEE).
Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
Quindi gli additivi sono delle “aggiunte” migliorative, che si possono a loro volta suddividere in:
•
•
•
Additivi che aiutano a preservare la freschezza degli alimenti: conservanti, che rallentano la
crescita di microbi, e antiossidanti, che prevengono i fenomeni di irrancidimento.
Additivi che migliorano le caratteristiche sensoriali degli alimenti: coloranti, addensanti,
emulsionanti, dolcificanti, esaltatori di sapidità.
Additivi tecnologici, usati per facilitare la lavorazione degli alimenti ma che non hanno una
specifica funzione nel prodotto finale (definiti anche adiuvanti): agenti antischiuma,
antiagglomeranti ecc.
Vediamo qui di seguito quali sono gli additivi raggruppati per categorie:
• Coloranti
• Conservanti
• Antiossidanti e regolatori di acidità
• Addensanti, stabilizzanti ed emulsionanti
• Regolatori di acidità e anti-agglomeranti
• Esaltatori di sapidità
• Vari
• Altri prodotti
Come si vede, ognuna delle categoria comprende numerose sostanze, ciascuna classificata e testata
dall'Agenzia per la Sicurezza Alimentare. Abbiamo “esploso” i due colori che interessano il
progetto: il rosso e il verde.
100-109 – gialli
110-119 – arancione
120-129 – rossi
130-139 – blu e violetti
Clorofille e clorofilline
140-149 – verdi
E 140
i) clorofille
ii) clorofilline
100-199
Coloranti
150-159 – marroni e neri
Caroteni
E 160a
i) Caroteni misti
ii) Beta-carotene
160-199 – altri
E 160b
Annatto, Bissina, Norbissina
E 160c
Estratto di paprica, Capsantina, Capsorubina
E 160d
Licopina
E 160e
beta-apo-8’-carotenale (C30)
E 160f
Estere etilico dell’acido Beta-apo-8’-carotenico
Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
(C30)
200-209 – sorbati
210-219 – benzoati
220-229 – solfuri
200-299
Conservanti
230-239 – fenoli e formiati
240-259 – nitrati
260-269 – acetati
270-279 – lattati
280-289 – propionati
290-299 – altri
300-309 – ascorbati (vitamina C)
310-319 – gallati e eritorbati
320-329 – lattati
300-399
Antiossidanti
e regolatori di acidità
330-339 – citrati e tartrati
340-349 – fosfati
350-359 – malati e adipati
360-369 – succinati e fumarati
370-399 – altri
400-409 – alginati
410-419 – gomma naturale
420-429 – altri agenti naturali
400-499
Addensanti, stabilizzanti e
emulsionanti
430-439 – derivati del poliossietilene
440-449 – emulsionanti naturali
450-459 – fosfati
460-469 – derivati della cellulosa
470-489 – derivati degli acidi grassi
490-499 – altri
500-509 – acidi e basi inorganiche
510-519 – cloruri e solfati
500-599 Regolatori di
acidità e anti-agglomeranti
520-529 – solfati e idrossidi
530-549 – sali dei metalli alcalini
550-559 – silicati
570-579 – stearati e gluconati
580-599 – altri
620-629 glutammati
600-699 Esaltatori di sapidità
630-639 inosinati
640-649 – altri
900-999 Vari
900-909 – cere
Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
910-919 – glasse
920-929 – agenti ausiliari
930-949 – gas per confezionamento
950-969 – dolcificanti
990-999 – schiumogeni
1100-1599 Altri prodotti
Sostanze che non rientrano nelle classificazioni sopra indicate
I coloranti sono sostanze largamente usate nelle bevande che si trovano in commercio, nei dolciumi,
nei gelati, sciroppi di frutta, frutta candita, marmellate, alimenti sott'olio e sott'aceto e in generale
nei prodotti preconfezionati.
I coloranti possono essere naturali o sintetici.
I coloranti naturali ottenuti dai processi di estrazione del Progetto Biocolor corrispondono alla
produzione di due tipi di sostanze naturali:
• LICOPENE:
il licopene (o licopina) è il carotenoide presente principalmente nel pomodoro e nei prodotti
da esso derivati (salse, sughi, concentrati, etc.).
Esso è responsabile della loro colorazione rossa, ed è caratterizzato da un'energica attività
antiossidante (E160 d)
Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
• CLOROFILLA: la clorofilla è un pigmento verde che si trova negli organismi fotosintetici.
E’ presente nei grani dei cloroplasti delle cellule vegetali, o negli organismi procarioti che
realizzano la fotosintesi clorofilliana. E’ responsabile della colorazione verde (E140).
La grande maggioranza dei prodotti alimentari che acquistiamo e consumiamo contiene additivi
alimentari. È sufficiente leggere con attenzione dell’etichetta dei prodotti che acquistiamo.
Scopriremo che per moltissimo di essi l’elenco è lungo, comprendendo coloranti, addensanti,
conservanti, etc. Alcuni di essi sono ottenuti per sintesi chimica, altri, come il licopene e la
clorofilla sono di provenienza naturale.
Si può facilmente comprendere come l’impiego diffuso degli additivi alimentari abbia creato una
vasta economia parallela all’industria agroalimentare, con volumi di produzione e vendita in
costante crescita.
L’ambizioso obiettivo del Progetto Biocolor sta nello sperimentare un modello di produzione di
alcune di queste sostanze che avvenga all’interno della filiera ortofrutticola delle aziende. In fondo,
per la produzione di licopene occorrono bucce di pomodoro, risorsa ottenibile dalla lavorazione del
pomodoro a livello locale e regionale, mentre, per produrre alghe occorrono sostanzialmente due
cose: luce e caldo, entrambi presenti nelle serre e negli stabilimenti degli agricoltori.
Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
Se la sperimentazione avrà successo e l’analisi dei costi-benefici darà indicazioni di fattibilità
economica, si apriranno concrete possibilità di integrazione del reddito agricolo e saranno fatti
concreti passi avanti nel riutilizzo dei materiali di scarto ottenuti dai processi produttivi.
Per quanto riguarda il Licopene, un recente studio del Dipartimento Ingegneria, Chimica Materiali
Ambiente dell’Università La Sapienza di Roma ha mostrato come in Italia siano valutabili in
oltre100.000 t. ogni anno gli scarti solidi prodotti. E ciò a fronte della presenza negli scarti (bucce)
fino a cinque volte il contenuto di licopene presente nel pomodoro intero e che il licopene sia tra i
più̀ potenti antiossidanti naturali, sia indicato nella protezione di alcune gravi patologie (cancro,
malattie cardiovascolari) e che il suo mercato è in rapida espansione a livello mondiale nei diversi
possibili impieghi:
• integratori alimentari
• coloranti alimentari
• functional food (alimenti con azione preventiva sulla salute)
• cosmeceuticals (cosmetici con funzioni terapeutiche)
Secondo la ricerca la crescita di vendita del Licopene dal
1990 al 2009 è stata rapidissima negli USA, raggiungendo i
26 milioni di $, e altrettanto ci si attende in Europa, dove
un’indagine di Frost&Sullivan al 2009 stimava consumi pari
a 2, 5 ton/anno per un valore di circa 13, 8 milioni di euro.
Il licopene ottenuto da pomodori è autorizzato come colorante alimentare per alimenti e bevande
(E160d) dal 1997. Non è comunque consentito evidenziare la dicitura “contiene licopene” con
l’intento di suggerire eventuali benefici di tipo salutistico.
La normativa sui novel foods approvata dalla UK’s Food Standards Agency nel 2005 fornisce via
libera all’uso di licopene negli alimenti fino a 5mg per porzione, considerata la dose utile per avere
effetti benefici sulla salute.
Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
Prima era considerato nella legislazione sugli additivi unicamente come colorante. La DGA (dose
giornaliera ammissibile) è valutata fra 0-0,5 mg/kg dalla JECFA.
Per l’intensità della sua colorazione, il licopene è proponibile come colorante per alimenti e
bevande, ma l’effettivo impiego è limitato dall’elevato costo.
A causa delle positive proprietà, il licopene è interessante per un possibile impiego nell’industria
alimentare come integratore e trova applicazioni anche in combinazione con altri carotenoidi quali
beta-carotene e luteina.
Inoltre, i suoi benefici effetti sulla salute ne fanno prevedere un’applicazione nell’industria
farmaceutica. Il licopene agisce da antiossidante, come scavenger (sequestrante) dei radicali liberi
ed è considerato un prodotto con effetti decisamente positivi nella prevenzione di molti agenti che
possono causare forme tumorali.
Infine il licopene ha un effetto nella prevenzione delle cause che portano all’invecchiamento della
pelle e viene utilizzato a questo scopo nell’industria della cosmesi.
I coloranti del gruppo E 140 estratti dalla Spirulina offrono prospettive commerciali rilevanti,
anche per la possibilità di ottenere una gamma di colore dal blu brillante al verde.
La Spirulina (Spirulina platensis) vive nel nostro
pianeta da più di 3 miliardi e mezzo di anni ed è una
microalga a forma di spirale di colore verde blu che si
riproduce grazie alla fotosintesi, come le piante.
Rispetto a carne, pesce e formaggi che contengono il
20% di proteine, legumi e uova che ne contengono il
13%, la spirulina vanta anche oltre il 65% di proteine,
già trasformate in aminoacido.
La Spirulina unisce infatti all'altissimo contenuto proteico a un'eccezionale concentrazione di
Vitamine (complesse B, D, E, K), Minerali (Calcio, Magnesio, Ferro, Potassio, Zinco, Rame,
Manganese, Cromo, Selenio), 8 Aminoacidi essenziali e Betacarotene.
Originaria dell'America Centrale, gli Atzechi la estraevano dai laghi della valle di Anahuacusata e
Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
la definivano Il Cibo degli Dei. In Africa, da secoli, le gestanti migrano verso i laghi dove cresce
spontaneamente, per garantire un cibo completo al feto.
Alcuni coloranti blu sono stati banditi dall’UE perché ritenuti tossici, come l’E130 Blu
antrachinone, blu d'indantrene R. vietato dal 1977. L’industria ha cercato coloranti sostitutivi, tra
cui la multinazionale Mars Inc, che ha ottenuto nel 2012 dalla FDA (USA Food and Drug
Administration) l’aggiornamento degli elenchi dei coloranti alimentari ammettendo il blu ricavato
da un estratto di Spirulina ottenuto da biomasse essiccate del cianobatterio Arthrospira platensis.
Il colorante potrà essere utilizzato nelle caramelle e nelle gomme da masticare.
Il suo uso è ammesso da tempo in molte legislazioni alimentari. Il
batterio contiene clorofilla e ficobilina, pigmenti che oltre a dare il
colore caratteristico alla microalga, assorbono la luce solare e
intervengono nella fotosintesi.
Poiché le quantità di coloranti usati negli alimenti sono autolimitanti,
FDA non ha introdotto un limite superiore di utilizzo per il colorante
blu e per le ficocianine in esso contenute.
L’agenzia ha però limitato, alle quantità previste dalle GMP, l’uso
dell’estratto di spirulina in caramelle e gomme da masticare; ha
indicato i limiti massimi ammessi per piombo, arsenico e mercurio apportati dall’estratto.
Ha inoltre richiesto l’assenza della microcistina, una tossina prodotta da alcune specie di
cianobatteri potenzialmente presenti nelle acque dove è coltivata e raccolta la A. platensis.
In effetti, la spirulina viene prodotta in paesi del mondo (attualmente la spirulina è coltivata in
diverse aree del mondo: i maggiori produttori sono Stati Uniti, Tailandia, India, Cina, Pakistan,
Taiwan, Cile e Myanmar) dove non sempre viene garantita la salubrità delle acque con cui si
effettuano le culture, fatto che provoca la possibilità di contaminazione.
Progetto: “Produzione ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari
fotosintetiche” – BIOCOLOR – CUP: G66D11000470009 - Progetto finanziato con fondi del PSR Sicilia 2007-2013 – Misura
124: Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello
forestale.
Il metodo di produzione utilizzato da Biocolor non prevede
l’impiego di coltivazione in vasca, ma impianti tubolari in grado di
eliminare alcuni inconvenienti tipici dei sistemi aperti quali
l’evaporazione e la contaminazione fisica e biologica delle colture
microalgali.
Accanto all’impiego come colorante naturale, le prospettive di
commercializzazione dell’estratto di spirulina interessa il vasto
campo della produzione di proteine a basso costo e basso impatto
ambientale e degli integratori alimentari. Quest’ultimo è un settore
che ha avuto in Europa e negli Stati Uniti un trend di sviluppo rapidissimo, occupando una
posizione di rilievo in quel settore.