Nanoemulsioni Omega-3 Super Stabili? Il Segreto Potrebbe Essere nelle Proteine del Latte e negli Acidi Fenolici!

Ciao a tutti, appassionati di scienza e cibo! Oggi voglio parlarvi di una sfida affascinante nel mondo della nutrizione e della tecnologia alimentare: come possiamo sfruttare al meglio i preziosi acidi grassi omega-3, come l’acido α-linolenico (ALA), senza che si degradino rapidamente? Questi grassi fanno benissimo alla salute, ma sono anche terribilmente delicati, specialmente quando li inseriamo negli alimenti sotto forma di emulsioni. L’ossidazione è sempre dietro l’angolo, pronta a rovinare tutto.

Ma se vi dicessi che abbiamo esplorato una strada innovativa che combina le proteine del latte con composti naturali chiamati acidi fenolici per creare delle “nano-armature” super protettive? Sembra interessante, vero? Seguiteci in questo viaggio alla scoperta delle nanoemulsioni e di come renderle più stabili e potenti.

Il Tesoro Nascosto del Lepidium Sativum (Garden Cress)

Prima di tutto, da dove prendiamo il nostro prezioso olio ricco di omega-3? Abbiamo puntato i riflettori su una pianta forse poco conosciuta ma dalle grandi potenzialità: il Lepidium sativum, comunemente noto come crescione inglese o garden cress. È una pianta erbacea commestibile, coltivata fin dai tempi degli antichi Egizi, e i suoi semi contengono un olio (dal 18% al 21% circa) che è una vera miniera di acido α-linolenico. Nel nostro studio, l’olio estratto ne conteneva ben il 31,26%, insieme a un buon 20,85% di acido oleico. Un profilo davvero interessante, con un rapporto omega-6/omega-3 molto basso (0,36), considerato benefico per la salute. Abbiamo verificato la freschezza dell’olio: valori di acidità e perossidi bassissimi, pronti per l’esperimento!

Nanoemulsioni: Piccole Gocce, Grandi Sfide

Ora, cosa sono esattamente le nanoemulsioni? Immaginate di disperdere minuscole goccioline di olio (parliamo di dimensioni nanometriche, tra 100 e 600 nanometri) in acqua. Sono sistemi instabili per natura, ma incredibilmente utili per veicolare composti idrofobici (che non amano l’acqua) come vitamine, antiossidanti, aromi e, appunto, i nostri omega-3. Uno dei metodi più usati ed efficienti per crearle è l’ultrasonificazione: semplice ed economica.

Il problema, come accennato, è che queste micro-goccioline hanno una superficie enorme esposta all’ambiente circostante. Questo le rende molto vulnerabili all’ossidazione, un processo chimico che degrada i grassi, producendo sapori sgradevoli (rancido) e riducendo i benefici nutrizionali. È la sfida principale quando si lavora con oli ricchi di acidi grassi polinsaturi come l’ALA.

La Soluzione Innovativa: Proteine del Latte e Acidi Fenolici Fanno Squadra

Ed ecco che entra in gioco la nostra idea. E se potessimo creare un “super-emulsionante” che non solo stabilizzi le goccioline d’olio ma le protegga anche dall’ossidazione? Abbiamo pensato di combinare le ben note proprietà emulsionanti delle proteine del latte (come il caseinato di sodio, NaCa, e le proteine concentrate del siero del latte, WPC) con le capacità antiossidanti degli acidi fenolici (nello specifico, l’acido caffeico – Caff – e l’acido pirogallico – Pyr).

L’ipotesi era che creando dei complessi stabili tra queste proteine e gli acidi fenolici, avremmo ottenuto molecole “ibride” capaci di:

• Posizionarsi all’interfaccia tra olio e acqua, stabilizzando l’emulsione (grazie alla parte proteica).
• Neutralizzare i radicali liberi proprio lì dove si innesca l’ossidazione (grazie agli acidi fenolici “ancorati” alla proteina).

Una doppia funzione in un’unica soluzione!

Mettiamoci all’Opera: Come Abbiamo Creato e Testato i Complessi

Abbiamo quindi preparato quattro diversi tipi di complessi: NaCa/Caff, NaCa/Pyr, WPC/Caff e WPC/Pyr. Il processo prevedeva di sciogliere la proteina e l’acido fenolico in acqua, aggiustare il pH prima a valori basici (pH 10) e poi acidi (pH 3.5) per favorire l’interazione, e infine riportare a pH neutro (pH 7). Abbiamo poi purificato i complessi per eliminare gli acidi fenolici non legati.

Per essere sicuri che il legame fosse avvenuto, abbiamo usato la spettroscopia FTIR, una tecnica che analizza le vibrazioni molecolari. I risultati hanno mostrato cambiamenti negli spettri dei complessi rispetto alle molecole di partenza, suggerendo che si fosse formata un’interazione (probabilmente elettrostatica e legami idrogeno, forse anche qualche legame covalente favorito dal pH basico iniziale).

Successivamente, abbiamo testato l’attività antiossidante *in vitro* di questi complessi, confrontandola con quella degli acidi fenolici puri, usando due saggi comuni: DPPH (capacità di neutralizzare un radicale specifico) e FRAP (potere riducente del ferro). Sorprendentemente, in questi test *in vitro*, gli acidi fenolici da soli (specialmente l’acido caffeico nel DPPH e l’acido pirogallico nel FRAP) hanno mostrato un’attività antiossidante leggermente superiore rispetto ai complessi. Questo poteva sembrare un passo indietro, ma la vera prova sarebbe arrivata nelle nanoemulsioni reali.

Dalla Teoria alla Pratica: La Nascita delle Nanoemulsioni

È arrivato il momento clou: preparare le nanoemulsioni! Abbiamo preso il nostro olio di Lepidium sativum (10%), un po’ di Tween 80 (un comune emulsionante alimentare, usato in piccola quantità), e la nostra soluzione acquosa contenente uno dei complessi proteina-acido fenolico (oppure, per confronto, solo l’acido fenolico o solo il Tween 80 come controllo). Abbiamo miscelato il tutto e poi usato un potente sonicatore per 10 minuti, mantenendo il campione in un bagno di ghiaccio per evitare il surriscaldamento.

Abbiamo così ottenuto diverse formulazioni di nanoemulsioni, pronte per essere analizzate.

Stabilità Sotto la Lente: Dimensioni, Carica e Resistenza all’Ossidazione

Cosa abbiamo scoperto analizzando queste nanoemulsioni?

• Dimensioni delle Goccioline: Le dimensioni medie variavano tra 102.3 e 221 nanometri. Valori tipici per le nanoemulsioni. L’indice di polidispersità (PDI), che indica quanto le dimensioni siano uniformi, era abbastanza alto (tra 0.420 e 0.850), suggerendo una certa eterogeneità, cosa non insolita.
• Carica Superficiale (Potenziale Zeta): Questo parametro è cruciale per la stabilità fisica. Indica la carica elettrica sulla superficie delle goccioline. Un valore elevato (in valore assoluto, positivo o negativo) significa che le goccioline si respingono tra loro, prevenendo l’aggregazione. La maggior parte delle nostre nanoemulsioni, specialmente quelle con i complessi a base di caseinato (NaCa/Caff e NaCa/Pyr), mostrava un potenziale zeta fortemente negativo (superiore a -30 mV), un ottimo segno di stabilità elettrostatica! Le eccezioni erano quelle con solo acido caffeico o con il complesso WPC/Pyr.
• Stabilità Ossidativa (Test TBARS): Qui arriva la parte più interessante! Abbiamo indotto artificialmente l’ossidazione usando solfato ferroso (FeSO4) e misurato i prodotti di ossidazione. I risultati sono stati netti: le nanoemulsioni stabilizzate con i complessi proteina-acido fenolico hanno mostrato una percentuale di ossidazione significativamente inferiore rispetto a quelle stabilizzate solo con gli acidi fenolici puri. In particolare, i complessi WPC/Caff e NaCa/Caff sono stati i più efficaci nel proteggere l’olio. Questo dimostra che, nonostante l’attività antiossidante *in vitro* fosse leggermente inferiore, una volta incorporati nell’emulsione, i complessi funzionavano meglio! Probabilmente perché posizionavano l’antiossidante (l’acido fenolico) proprio dove serviva: all’interfaccia olio-acqua.

La Prova del Tempo: Stabilità Fisica e Uno Sguardo al Microscopio

Oltre all’ossidazione, un altro nemico delle emulsioni è la separazione delle fasi nel tempo, nota come “creaming” (affioramento). Abbiamo monitorato le nostre nanoemulsioni conservate a 4°C per 16 giorni. Ancora una volta, i complessi hanno fatto la differenza. Le emulsioni con solo gli acidi fenolici hanno iniziato a separarsi in modo significativo dopo 8 giorni. Invece, quelle con i complessi sono rimaste molto più stabili. Addirittura, la nanoemulsione stabilizzata con NaCa/Caff non ha mostrato alcuna separazione visibile per tutti i 16 giorni! Un risultato eccezionale.

Per avere una conferma visiva della struttura, abbiamo usato la Microscopia Elettronica a Trasmissione (TEM). Le immagini hanno confermato la presenza di goccioline di dimensioni nanometriche, generalmente sferiche ma con una certa variabilità dimensionale (confermando i dati di PDI). Le emulsioni stabilizzate con caseinato sembravano avere particelle leggermente più piccole e regolari.

Cosa Abbiamo Imparato e Prospettive Future

Questo studio ci ha mostrato qualcosa di molto promettente: creare complessi tra proteine del latte e acidi fenolici è una strategia efficace per produrre nanoemulsioni di oli ricchi di omega-3 (come quello di Lepidium sativum) che siano contemporaneamente stabili fisicamente e protette dall’ossidazione. Il complesso NaCa/Caff (caseinato di sodio e acido caffeico) è emerso come un candidato particolarmente brillante, agendo da eccellente emulsionante e stabilizzatore antiossidante.

È affascinante vedere come l’unione di ingredienti naturali possa portare a soluzioni tecnologiche così efficaci. Certo, c’è ancora da studiare, ad esempio per capire meglio come il pH influenzi la forza e la natura del legame tra proteine e fenoli. Ma i risultati sono incoraggianti e aprono la porta a nuove possibilità per fortificare alimenti e bevande con preziosi omega-3 in modo sicuro e stabile. Chissà, forse presto troveremo questi “super-complessi” in salse, bevande o condimenti!

Fonte: Springer