B-Ficoeritrina: Il Segreto Rosa Shocking delle Microalghe per Colorare il Cibo (in Modo Naturale!)

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa di veramente affascinante che sta rivoluzionando il mondo dei coloranti alimentari. Siamo onesti, quanti di noi leggono le etichette e storcono un po’ il naso davanti a sigle chimiche indecifrabili usate per dare colore ai nostri cibi? C’è una crescente voglia di naturale, di prodotti più sani e sostenibili, e l’industria alimentare lo sa bene. È quella che potremmo chiamare “chemofobia”, una sorta di rifiuto per tutto ciò che suona troppo “chimico”.

Ed è qui che entrano in gioco le vere superstar di questa storia: le microalghe! Sì, avete capito bene, quegli organismi unicellulari, spesso trascurati, sono delle vere e proprie fabbriche biologiche. Crescono velocemente, non rubano terra fertile all’agricoltura, possono usare acqua non potabile e, soprattutto, trasformano la CO2 in biomassa ricca di tesori: proteine, lipidi e… pigmenti!

Il Tesoro Nascosto: La B-Ficoeritrina

Tra questi pigmenti, ce n’è uno che mi ha particolarmente colpito: la B-Ficoeritrina (B-PE). Immaginate un rosa intenso, vibrante, quasi fluorescente. Ecco, questa meraviglia è prodotta da alcune alghe rosse (rodofite), come la nostra protagonista, la Porphyridium cruentum. La B-PE non è solo bella da vedere; è uno dei pochi pigmenti rosa naturali esistenti e ha un potenziale enorme come colorante alimentare. Pensate a yogurt, caramelle, bevande… tutto tinto di un rosa naturale e accattivante! E non finisce qui: studi suggeriscono che abbia anche proprietà benefiche per la salute – antiossidante, anti-infiammatoria… insomma, un vero toccasana. Il mercato se n’è accorto, tanto che si prevede una crescita costante nei prossimi anni.

La Sfida: Ottenere un Rosa Puro e Stabile

Sembra tutto bellissimo, vero? C’è un “ma”, ovviamente. Estrarre e purificare la B-PE non è una passeggiata. Il suo valore commerciale dipende moltissimo dal grado di purezza. Pensate che si distinguono diversi livelli:

• Grado alimentare: purezza > 0.7
• Grado cosmetico: purezza > 1.5
• Grado reagente: purezza > 3.0
• Grado analitico: purezza > 4.0

I prezzi della B-PE purificata possono essere altissimi (fino a 150 US$ al milligrammo!), anche se esistono polveri meno pure a prezzi più accessibili. Il vero collo di bottiglia sono i costi di produzione e la mancanza di processi di purificazione e stabilizzazione efficienti e scalabili. Molti metodi usati finora (precipitazione, cromatografia, ultrasuoni) funzionano in laboratorio ma sono difficili da applicare su larga scala industriale. E diciamocelo, se vogliamo davvero portare questo colore naturale sulle nostre tavole, serve qualcosa di più pratico.

La Nostra Soluzione Semplificata: Due Passaggi Chiave

Ed è qui che entra in gioco il nostro lavoro! Abbiamo pensato: perché non semplificare le cose? Abbiamo sviluppato un metodo in due fasi, pensato per essere efficiente, scalabile e più sostenibile, utilizzando una tecnologia promettente: le membrane di ultrafiltrazione.

Fase 1: L’Estrazione “Delicata”
Il primo passo è stato estrarre la B-PE dalla biomassa della nostra Porphyridium cruentum. Abbiamo usato un metodo basato sullo shock osmotico: in pratica, abbiamo messo le alghe in una soluzione tampone (fosfato a pH 5.5) che, per differenza di pressione, fa rompere le cellule e rilasciare il prezioso pigmento. Niente solventi aggressivi o trattamenti drastici. Con questo sistema siamo riusciti a recuperare ben l’84% della B-PE contenuta nelle alghe! Fantastico, no? Beh, quasi. L’estratto ottenuto era ancora piuttosto “grezzo”, con una purezza inferiore a 0.29, troppo bassa per l’uso alimentare. C’erano ancora troppe altre proteine e molecole mescolate.

Fase 2: La Magia dell’Ultrafiltrazione Tangenziale
Qui arriva il bello: l’ultrafiltrazione tangenziale (UF). Immaginate un filtro super tecnologico con pori piccolissimi, misurati in base al peso molecolare che riescono a trattenere (espresso in KiloDalton, kDa). Abbiamo fatto passare il nostro estratto grezzo attraverso queste membrane. L’idea è semplice: la B-PE, che è una proteina abbastanza grande (circa 240 kDa nella sua forma principale), viene trattenuta dalla membrana (nel retentato), mentre le impurità più piccole (altre proteine, sali, ecc.) passano attraverso i pori (nel filtrato) e vengono eliminate.

Abbiamo testato membrane con diverse “maglie”: 10 kDa, 50 kDa e 100 kDa. Quale ha funzionato meglio? I risultati sono stati chiari: la membrana con i pori più piccoli, quella da 10 kDa, ci ha dato le soddisfazioni maggiori! Con questa siamo riusciti a:

• Ottenere una purezza di 0.70, perfetta per l’uso alimentare!
• Recuperare l’84% della B-PE durante questa fase di filtrazione.
• Raggiungere una resa globale del processo del 71% (considerando entrambi i passaggi).
• Concentrare l’estratto di ben 14 volte, arrivando a 0.21 mg/mL.

Anche le membrane da 50 kDa hanno dato buoni risultati in termini di purezza, ma la resa complessiva era leggermente inferiore. La membrana da 100 kDa, invece, lasciava passare un po’ troppa B-PE, probabilmente perché alcune forme più piccole della proteina (monomeri o dimeri) riuscivano a sgattaiolare attraverso i pori più larghi. Abbiamo anche monitorato parametri tecnici come il flusso specifico e la resistenza alla filtrazione, importanti per capire l’efficienza del processo e prevenire problemi come l’intasamento delle membrane (il temuto “fouling”). I risultati suggeriscono che la membrana da 10 kDa, pur offrendo un po’ più di resistenza, è la scelta migliore per massimizzare il recupero del nostro prezioso pigmento rosa. La cosa più interessante? Questo approccio basato sulle membrane è facilmente scalabile per una produzione industriale.

La Sfida della Stabilità: Mantenere il Rosa Brillante

Ok, abbiamo il nostro estratto di B-PE puro e concentrato. Ma c’è un’altra sfida tipica dei coloranti naturali: la stabilità. Sono molto più “delicati” dei loro cugini sintetici e tendono a degradarsi con il tempo, la luce o il calore, perdendo il loro bel colore. Come fare per prolungare la “vita” del nostro rosa naturale?

Abbiamo deciso di testare l’effetto di due additivi alimentari comuni e sicuri: il glucosio (uno zucchero semplice) e il carragenano (un polisaccaride estratto da alghe rosse, spesso usato come addensante e stabilizzante). L’idea è che queste molecole possano interagire con la proteina B-PE, formando una sorta di “scudo” protettivo.

Abbiamo preparato diverse soluzioni di B-PE (con e senza additivi) e le abbiamo conservate a diverse temperature (4°C – frigo, 25°C – ambiente, 42°C – stress termico) per 40 giorni, monitorando quanto colore si perdeva nel tempo. Abbiamo calcolato il tempo di dimezzamento (t_1/2), cioè il tempo necessario perché la concentrazione di B-PE si riduca del 50%.

I risultati sono stati davvero incoraggianti!

• Senza additivi, a 25°C, la B-PE durava circa 40 giorni (t_1/2).
• Con l’aggiunta di glucosio, la durata a 25°C è salita a circa 75 giorni!
• Ma il vero campione è stato il carragenano: ha portato il tempo di dimezzamento a ben 133 giorni a 25°C! Un aumento incredibile di oltre il 300%!

Come previsto, la temperatura gioca un ruolo cruciale: più bassa è, meglio è. A 4°C, la B-PE (senza additivi) durava 63 giorni, mentre a 42°C solo 9 giorni. Gli additivi hanno migliorato la stabilità a tutte le temperature testate. Questo ci dice che conservare l’estratto al fresco e magari aggiungere un pizzico di carragenano può fare davvero la differenza per la sua durata.

Conclusioni e Prospettive Future

Allora, cosa abbiamo imparato? Che è possibile ottenere un estratto di B-Ficoeritrina di grado alimentare dalla microalga Porphyridium cruentum usando un metodo semplice, efficiente e scalabile basato su due fasi: estrazione per shock osmotico e purificazione/concentrazione tramite ultrafiltrazione tangenziale con membrane da 10 kDa. Siamo riusciti a ottenere una buona resa (71%) e la purezza desiderata (0.7).

Inoltre, abbiamo dimostrato che la stabilità di questo bellissimo pigmento rosa può essere notevolmente migliorata usando additivi alimentari sicuri come il carragenano e conservando il prodotto a basse temperature.

Questo apre scenari davvero interessanti! Il nostro metodo semplificato potrebbe facilitare la produzione su larga scala di B-PE, rendendo questo colorante naturale più accessibile per l’industria alimentare. Immaginate un futuro con cibi più colorati in modo naturale e magari anche con un pizzico di benessere in più grazie alle proprietà delle microalghe!

Ovviamente, la ricerca non si ferma qui. I prossimi passi saranno testare il potenziale colorante del nostro estratto direttamente in matrici alimentari reali (come yogurt, dolci o bevande) e valutarne la stabilità nel tempo una volta incorporato nel prodotto finito. Ma la strada è tracciata, e il futuro del colore alimentare sembra tingersi sempre più… di rosa naturale!

Fonte: Springer