Azioni

Estrazione di princìpi attivi (work package 1)
I PF presenti nelle AVG rappresentano la maggior frazione rispetto a quelli originariamente presenti nella polpa delle olive, in quanto trattasi di sostanze relativamente polari e quindi più propense al passaggio nella fase acquosa piuttosto che alla permanenza in quella oleosa. Nelle AVG la componente PF subisce una rapida alterazione dovuta a cause meccaniche come il riscaldamento delle paste durante molitura e gramolatura, a cause chimiche come l’incremento dell’acidità durante lo stesso processo, che causa idrolisi di esteri e glicosidi, ma soprattutto cause biologiche e in particolare l’azione dell’enzima polifenolossidasi, che si libera durante la frangitura e attacca rapidamente soprattutto gli o-difenoli. Le antocianine, presenti esclusivamente nelle AVG ottenute da frutti invaiati o maturi, cui conferiscono il caratteristico colore violaceo, sono molto polari e quindi non si ritrovano nell’olio se non in tracce insignificanti, e quindi passano integralmente nella fase acquosa. Tuttavia sono rapidamente alterate, a meno di acidificare le AVG stesse, col che si stabilizzano al punto da poter essere agevolmente estratte e caratterizzate. Nel corso del presente progetto, si metterà a punto un metodo di estrazione della componente PF delle AVG, che si caratterizza per le notevoli proprietà antiossidanti e nutraceutiche. L’estrazione con opportuni solventi compatibili con le tecnologie alimentari permetterà di destinare una parte delle AVG, prodotte dalle normali lavorazioni in frantoio, alla preparazione di estratti ad alto titolo in PF pregiati, da proporre come integratori alimentari antiossidanti e nutraceutici, o come componenti di preparazioni cosmetiche. In un prossimo articolo saranno descritti alcuni particolari del metodo di estrazione proposto nel progetto.

Umificazione e compostaggio (work package 2)
Uno dei metodi proposti nel presente progetto si basa su idee già sperimentate in Spagna e soprattutto in Andalusia per venire incontro alle difficoltà economiche, tecniche e logistiche di piccoli e medi impianti oleari del sud della Penisola Iberica. Tali studi si sono estesi non solo alle AVG (alpechín in Spagnolo) ma anche alle cosiddette sanse umide, ossia al fluido poltaceo (alperujo) proveniente dai sistemi di frangitura più moderni, nei quali la fase acquosa non viene separata delle sanse. Le sanse umide sono se possibile anche più problematiche delle AVG propriamente dette, per varie ragioni: a) la concentrazione di sostanza organica è naturalmente ben superiore rispetto a quella già molto notevole delle AVG, pertanto la biodegradazione è ancora più lenta e difficoltosa; b) l’umidità presente è talmente elevata rispetto a quella contenuta nelle sanse tradizionali da rendere antieconomico l’uso come combustibile. Le sanse umide sono anche rifiutate usualmente dai sansifici a causa della grande difficoltà di estrazione dell’olio residuo mediante solventi organici, determinata a sua volta dall’impossibilità di rompere le emulsioni formatesi per effetto dell’elevato tenore di mucillagini. In Spagna la ricerca applicata sul tema è molto avanzata e già produce risultati che sono liberamente disponibili sul web:

http://www.compostandociencia.com/2013/08/compost-de-alperujo.html/.

Ci ripromettiamo, con la consulenza indispensabile di un esperto spagnolo del campo, il Prof. Juan Cegarra Rosique, di adattare l’esperienza iberica alle piccole realtà produttive isolane, cercando di individuare le condizioni minime da un punto di vista quantitativo per la preparazione di un compost di alta qualità, ben umificato e stabile, che possa essere impiegato senza controindicazioni in agricoltura, eventualmente usufruendone per la concimazione organica degli uliveti.

Il compostaggio di materiali organici diversi, solitamente sottoprodotti e scarti di attività agricole e/o agroindustriali, ha come finalità la produzione di ammendanti agricoli di qualità, privi di componenti tossiche e incapaci di dar luogo a fermentazioni e/op putrefazioni. Il risultato si consegue mediante diverse modalità, tra le quali interessa nel presente contesto quella adatta a trattare modeste quantità di AVG o di sanse umide, senza necessità di interventi costosi e di macchinari complicati. Idealmente, la procedura dovrebbe svolgersi interamente in apposito spazio da ricavare in stretta vicinanza con gli stessi frantoi, in modo da rendere irrilevanti i costi per il trasporto dei reflui; l’unico costo importante, ma ottimizzabile, dovrebbe essere quello necessario al rivoltamento della massa fermentante.

Il compostaggio della materia organica avviene – semplificando un po’ – in due fasi: 1) Fermentazione (fase termofilica) e 2) Curaggio (fase di stabilizzazione).

Il processo richiede nel suo complesso una grande e contemporanea disponibilità di acqua e ossigeno. Quanto alla prima, sia le AVG sia le sanse umide ne sono ben fornite, ben oltre il 50% in peso che si considera di solito la soglia minima atta a permettere la proliferazione dei microorganismi responsabili del processo. Semmai, entrambi i reflui ne contengono troppa, il che impedisce il rispetto del secondo parametro, in altre parole una buona ossigenazione. Se non si adottano opportuni accorgimenti, il compostaggio fallisce e si tramuta in una banale – oltre che dannosa e fastidiosa – putrefazione. Gli aspetti tecnici del trattamento di compostaggio saranno estesamente discussi dal Consulente del progetto, il Prof. Juan Cegarra Rosique.

Coltivazione di funghi commestibili (work package 3)
La produzione di funghi commestibili a partire dalla AVG o anche dalle sanse umide è stata proposta e sperimentata in vari Paesi e sotto diverse condizioni operative. Per la presente ricerca si propone l’utilizzo del fungo basidiomicete Pleurotus (Lentinus) sajor-caju, simile in molti aspetti ai Pleurotus europei come P. ostreatus o P. cornucopiae e mediterranei in particolare come P. eryngii con la sua varietà ben nota ai sardi ferulae.

Pleurotus sajor-caju è oriundo del subcontinente indiano, dove vegeta al pari degli altri congeneri su residui lignocellulosici morti e viene coltivato a scopo alimentare sugli pseudofusti secchi di banano. Questo eccellente commestibile, morfologicamente simile a P. eryngii, se ne differenzia per l’optimum di temperatura, nettamente più elevato, potendo prosperare anche a 30C. P. eryngii sfortunatamente è di crescita comparativamente lenta, facile preda di microrganismi competitori, sensibile alle variazioni di temperatura. Le rese in sporocarpi, ossia in parte edibile, sono modeste, il che ne giustifica, insieme alle sfavorevoli caratteristiche di crescita, il prezzo assai elevato. P. ostreatus è molto più versatile e anche decisamente più produttivo, ma è anche qualitativamente inferiore da un punto di vista organolettico. P. sajor-caju possiede al contrario caratteristiche che lo avvicinano a P. eryngii come aspetto, aroma, e sapore, ma differisce nettamente da questo per le caratteristiche più termofile, per l’elevata virulenza che lo aiuta a colonizzare rapidamente i substrati più disparati, e l’alta produttività in materia edibile. Per tutte queste ragioni lo abbiamo scelto come microrganismo capace di degradare con successo le componenti tossiche delle AVG trasformandole in biomassa alimentare di alto pregio.

I PF contenuti nelle olive sono assai eterogenei come strutture chimiche e proprietà chimico-fisiche. Infatti solo quelli più lipofili (tocoferoli, tirosolo, oleocantale) tendono a concentrarsi nell’olio, mentre quelli più idrofili restano per la maggior parte nelle AVG. I PF idrofili presenti nella AVG (e ovviamente pure nelle sanse umide) si possono classificare in base alle loro strutture chimiche: troviamo idrossitirosolo, oleuropeina, diversi acidi fenolici, oleocianina e altri glicosidi cianidinici, responsabili del colore violaceo di molte varietà di olive mature. Molti di questi PF non restano a lungo come tali nelle AVG, ma per ossidazione enzimatica (fenolasi naturalmente presenti nelle olive) più o meno rapidamente scompaiono trasformandosi in pigmenti chinonici di incerta struttura, i quali a loro volta evolvono a dare aggregati macromolecolari di colore bruno scuro.

Basandosi sull’osservazione che molti dei PF presenti nelle AVG hanno strutture chimiche che ricordano motivi tipici della lignina, e che i Pleurotus sono efficienti degradatori di polifenoli e di lignina, si è voluta verificare in un precedente studio preliminare la capacità di tali funghi di degradare effettivamente la componente PF delle AVG. I risultati a suo tempo ottenuti sono stati pienamente confermati nel corso del presente studio, e attualmente sono in corso le prove sperimentali per portare il processo di degradazione dalla scala di laboratorio a situazioni “reali” presso gli stessi frantoi produttori dei reflui. Le proprietà genericamente biocide delle AVG nei confronti di diversi microrganismi – ma non di Pleurotus – saranno sfruttate per testare la capacità di tali funghi di colonizzare le AVG opportunamente supportate su materiali adatti, tenendo testa efficacemente alla concorrenza da parte di microrganismi estranei. I primi risultati sono assolutamente lusinghieri e saranno oggetto di dettagliata descrizione in un prossimo articolo.

Ma come fanno i Pleurotus a degradare efficacemente i PF delle AVG senza esserne uccisi? Questi funghi appartengono a una classe (non in senso tassonomico, ma chemoecologico), detta dei funghi ligninolitici o anche funghi del marciume bianco. In verità moltissimi funghi sono in grado di crescere su materiali legnosi, ma solo quelli ligninolitici riescono a biodegradare la lignina, utilizzandola come nutrimento. La lignina, che come dice il nome è un componente caratteristico del legno (anche se si rinviene in quasi tutti i tessuti vegetali, sia pure a base concentrazioni), è la parte più difficile da biodegradare. E’ un polimero amorfo di colore bruno, insolubile in acqua e nei comuni solventi, che ha la funzione fondamentale di conferire ai tessuti vegetali che la contengono e in particolare al legno una grande resistenza meccanica, in particolare nei confronti delle forze di compressione. Il suo carattere idrofobico serve a regolare il flusso idrico tra le cellule vegetali, e impedisce quindi ingresso e fuoriuscita di acqua che provocherebbero nei casi estremi il rigonfiamento e poi lo scoppio delle cellule, o al contrario l’avvizzimento e la morte dei vegetali. I funghi del marciume bianco, tra cui appunto i Pleurotus, dispongono di un armamentario enzimatico extracellulare capace di aggredire e demolire chimicamente la lignina, trasformandola in piccole molecole solubili che il fungo può assorbire e assimilare. L’enzima più caratteristico di questi funghi è una proteina contenente rame chiamata laccasi, che utilizza l’ossigeno atmosferico per ossidare e decomporre i PF. La laccasi è un tipico enzima inducibile, ossia viene prodotto dal fungo solo quando necessario, quindi per esempio in presenza di lignina o composti analoghi. Alcune classi di PF contenuti nelle AVG sono effettivamente imparentati con la lignina, e si può supporre che non solo siano capaci di stimolare la produzione di laccasi da parte del fungo, ma che possano essere anche degradati dalla stessa laccasi. Entrambe le previsioni si sono dimostrate corrette: le AVG stimolano il P. sajor-caju a produrre laccasi, e tale laccasi ben presto distrugge i PF. Altri enzimi prodotti dal fungo concorrono alla demolizione dei chinoni responsabili della colorazione scura (le AVG, in una prima fase scurite dall’azione del fungo, vengono poi progressivamente decolorate fino ad assumere un colore giallo). Altri enzimi si occupano di demolire chimicamente le mucillagini e i polisaccaridi, col che scompare la torbidità e il refluo diviene a poco a poco limpido. Infine il fungo assimila i composti volatili maleodoranti presenti nel refluo, mentre produce nuovi composti aromatici che conferiscono alle AVG, ormai chiarificate e detossificate, un caratteristico e gradevole aroma di anice.

Uno degli obiettivi del progetto consiste nel mettere a punto un protocollo di trattamento delle AVG che ne consenta l’utilizzo presso gli stessi impianti di produzione, senza l’ausilio di apparecchiature complesse come le autoclavi, che richiedono inoltre la conduzione da parte di personale qualificato. L’idea è quella di sfruttare le proprietà generalmente biocide delle AVG nei confronti di numerosi microrganismi indesiderati, in modo da evitare il ricorso alla sterilizzazione termica dei substrati naturali sui quali far crescere i funghi. In caso di successo, sarà possibile definire le specifiche di piccoli impianti di produzione di funghi di alta qualità, assolutamente esenti da sostanze tossiche e/o da odori e/o sapori sgradevoli, decentrati presso le aziende olearie e richiedenti un investimento minimo sia in termini di impianto, sia in termini di conduzione. L’uso di substrati assolutamente naturali risolverebbe alla radice la necessità di lunghe, costose, e incerte trafile per ottenere gli attestati di legge di innocuità e commestibilità.