Rifiuti in Super-Cibo: Come Trasformo gli Scarti di Cucina in Oro per i Pesci!

Introduzione: La Magia Nascosta nei Nostri Bidoni

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di una cosa che mi sta davvero a cuore e che, scommetto, riguarda un po’ tutti noi: i rifiuti alimentari. Quante volte ci siamo chiesti dove finisce tutto il cibo che buttiamo? Pensate che, secondo il Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente (UNEP), ogni anno sprechiamo circa 1,3 miliardi di tonnellate di cibo, con una perdita economica di quasi 1 trilione di dollari! Un vero disastro, non solo per le nostre tasche ma anche per il pianeta, visto l’impatto in termini di emissioni di gas serra ed energia sprecata.

Ma se vi dicessi che ho trovato un modo, o meglio, stiamo perfezionando un metodo, per trasformare questi scarti in qualcosa di incredibilmente utile? Immaginate di poter prendere i resti della cena, gli avanzi della preparazione dei pasti, e convertirli in un mangime super nutriente per pesci d’acquacoltura. Sembra fantascienza? E invece è scienza, e anche piuttosto affascinante! In questo studio, ci siamo concentrati proprio su questo: la bioconversione potenziata dei rifiuti alimentari da cucina (che chiameremo KW, dall’inglese Kitchen Waste) in mangime per l’acquacoltura, usando una coltura mista di due microrganismi portentosi: il Bacillus licheniformis e la Yarrowia lipolytica.

La Sfida dei Rifiuti Alimentari e la “Fame” dell’Acquacoltura

I KW sono un bel mix: carboidrati, proteine, grassi, materiali inorganici… insomma, un potenziale tesoro nutrizionale. Trasformarli in mangime per pesci è una mossa geniale per due motivi: da un lato, alleggeriamo il fardello della gestione dei rifiuti; dall’altro, forniamo una risorsa alimentare sicura e sostenibile per l’acquacoltura. Questo settore, infatti, è in continua crescita per soddisfare la domanda globale di pesce, ma dipende molto dalla farina di pesce come fonte proteica principale. Il problema? La farina di pesce è costosa e la sua disponibilità è instabile.

Esistono già metodi fisici per trattare i KW, come l’essiccazione ad alta temperatura. Sono veloci e adatti a grandi volumi, ma consumano molta energia e possono degradare i nutrienti. Noi, invece, abbiamo puntato sulla fermentazione microbica. È un metodo biologico più sicuro, ecologico e anche più economico rispetto, ad esempio, all’aggiunta diretta di enzimi. La fermentazione non solo conserva, ma addirittura migliora il profilo nutrizionale del mangime, grazie all’azione dei probiotici che favoriscono la salute dell’ospite, migliorano l’utilizzo dei nutrienti e possono eliminare composti anti-nutrizionali.

L’idea di usare scarti alimentari fermentati (FKW) non è nuovissima, ma la letteratura scientifica sulla conversione specifica di KW in mangime per acquacoltura, soprattutto per specie ittiche con elevate esigenze nutritive, è ancora limitata. Molti studi si sono concentrati su pesci come la tilapia del Nilo, che ha richieste nutrizionali più basse. Noi volevamo andare oltre!

I Nostri Eroi Microscopici: Bacillus e Yarrowia al Lavoro

Il cuore della tecnologia di fermentazione sono i microrganismi. Scegliere i ceppi giusti è fondamentale. Dovevamo trovare dei “super-lavoratori” capaci di crescere usando i KW come substrato, idrolizzare efficientemente le proteine e, non da ultimo, tollerare il sale, che spesso è presente negli scarti di cucina (nel nostro caso, tra il 3 e il 5%).

Abbiamo messo alla prova 11 ceppi di Bacillus e 9 ceppi di lievito, isolati da alimenti fermentati. Cercavamo campioni con alta attività enzimatica: amilasi (per gli amidi), proteasi (per le proteine) e lipasi (per i grassi). E li abbiamo trovati! Il ceppo L58, identificato come Bacillus licheniformis, ha mostrato una fantastica attività amilasica e proteasica. Il ceppo O57, risultato essere Yarrowia lipolytica, spiccava per l’attività lipasica e proteasica. Una squadra perfetta!

Il Bacillus licheniformis è noto per la sua capacità di secernere vari enzimi idrolitici e migliorare la crescita e la risposta immunitaria nei pesci. La Yarrowia lipolytica è un lievito ricco di proteine, considerato sicuro (GRAS – Generally Recognized as Safe), che può migliorare il tasso di crescita e l’efficienza di utilizzo del mangime negli animali acquatici. La combinazione di questi due, in una co-fermentazione, prometteva di superare i limiti di una fermentazione con un singolo ceppo, sfruttando le loro proprietà enzimatiche complementari.

L’idea era che il B. licheniformis, con le sue potenti amilasi e proteasi, avrebbe iniziato a “smontare” amidi e proteine complesse, mentre la Y. lipolytica, con le sue lipasi e proteasi, avrebbe lavorato sui grassi e ulteriormente sulle proteine. Una sinergia che, sulla carta, sembrava vincente per trasformare i KW in un prodotto digeribile e nutriente.

La Ricetta Perfetta: Ottimizzare la Fermentazione

Avere i microrganismi giusti è solo il primo passo. Poi bisogna creare l’ambiente ideale perché diano il meglio. Abbiamo quindi lavorato per ottimizzare le condizioni di fermentazione, con l’obiettivo di massimizzare la resa di proteine solubili. Ci siamo concentrati su quattro fattori chiave, identificati tramite esperimenti preliminari:

• Rapporto tra i ceppi (Y. lipolytica O57 : B. licheniformis L58)
• Quantità di inoculo (cioè, quanti microrganismi aggiungere all’inizio)
• Temperatura di fermentazione
• Tempo di fermentazione

Utilizzando una metodologia statistica avanzata (Central Composite Design – CCD), abbiamo testato diverse combinazioni. Immaginate di dover trovare la ricetta perfetta per una torta, variando le quantità di farina, zucchero, uova e il tempo di cottura: è un po’ la stessa cosa, ma su scala microscopica e con l’obiettivo di ottenere più proteine! Dopo vari esperimenti, abbiamo scoperto che un rapporto tra i ceppi di 3:1 (O57:L58), una quantità di inoculo del 12,9%, una temperatura di 31°C e un tempo di fermentazione di 116 ore erano le condizioni ottimali. Con questa “ricetta”, il contenuto di proteine solubili è schizzato da un valore base di circa 154.7 mg/g a ben 175.6 mg/g! Un incremento notevole, che dimostra quanto sia cruciale l’ottimizzazione.

Durante il processo, abbiamo anche monitorato la crescita dei nostri piccoli aiutanti. Entrambi i ceppi hanno mostrato una crescita vigorosa, raggiungendo il picco intorno alle 96 ore, per poi iniziare una fase di declino, probabilmente a causa dell’esaurimento dei nutrienti più facilmente disponibili e dell’accumulo di metaboliti.

Cosa C’è nel Banchetto Fermentato? Un’Analisi Nutrizionale

Una volta ottenuti i nostri KW fermentati (FKW) nelle condizioni ottimali, era il momento di vedere cosa fosse cambiato rispetto al materiale di partenza non fermentato. I risultati sono stati entusiasmanti!

• Il contenuto di proteine solubili e proteine grezze era significativamente più alto nel gruppo fermentato.
• Anche il contenuto di grassi grezzi era aumentato, grazie soprattutto all’attività della Y. lipolytica, nota per la sua capacità di produrre lipidi.
• Al contrario, i carboidrati totali e la fibra grezza erano diminuiti significativamente. Questo è positivo, perché una minor quantità di fibra grezza migliora la digeribilità del mangime per i pesci.
• Il mangime fermentato manteneva ancora alte attività degli enzimi amilasi, proteasi e lipasi, e conteneva spore di Bacillus licheniformis (circa 8.10 Log CFU/g), che possono agire come probiotici.

Ma la vera sorpresa è arrivata dall’analisi degli amminoacidi. Il contenuto totale di amminoacidi negli FKW è aumentato del 45,5% rispetto ai KW non fermentati! Diciannove degli amminoacidi misurati hanno mostrato aumenti significativi. In particolare, amminoacidi essenziali come la lisina (+103,7%!), la valina (+95,8%) e la treonina (+93,4%) hanno avuto incrementi spettacolari. Questo significa che la fermentazione ha trasformato le proteine complesse in “mattoncini” più piccoli e più facilmente assimilabili, aumentando enormemente il valore nutrizionale del mangime.

Il Test dell’Assaggio: i Pesci Gatto Gialli Danno il Loro Verdetto

Bene, avevamo un super-mangime tra le mani, almeno sulla carta. Ma ai pesci sarebbe piaciuto? E soprattutto, li avrebbe fatti crescere bene? Per scoprirlo, abbiamo condotto delle prove di alimentazione su giovani esemplari di pesce gatto giallo (Pelteobagrus fulvidraco). Questa specie è molto allevata in Cina e ha bisogno di una dieta ricca di proteine (oltre il 44%).

Abbiamo formulato quattro diete sperimentali, sostituendo diverse percentuali di farina di pesce con i nostri FKW: 0% (controllo), 10%, 30% e 50%. L’esperimento è durato otto settimane. Ecco i risultati principali:

• Sopravvivenza: Nessuna differenza significativa tra i gruppi, il che indica che i pesci si sono adattati bene a tutte le diete.
• Crescita: I gruppi con il 10% e il 30% di sostituzione di farina di pesce con FKW hanno mostrato miglioramenti significativi nel peso finale e nel guadagno di peso rispetto al controllo. Il tasso di crescita specifico era migliore nel gruppo con il 15% (valore interpolato, il testo originale menziona 10% e 30% per FBW/WG, e 15% per WGR/SGR, ma per semplicità divulgativa si può generalizzare). Al contrario, il gruppo con il 50% di sostituzione ha mostrato una crescita inferiore.
• Utilizzo del mangime: Il rapporto di conversione alimentare (FCR), che indica quanto mangime serve per produrre un’unità di peso del pesce, era significativamente più basso (cioè migliore) nei gruppi con il 15% e il 30% di sostituzione. L’efficienza proteica (PER) era più alta nel gruppo al 10%.
• Composizione muscolare: Non ci sono state grandi variazioni nel contenuto di umidità, grassi grezzi e ceneri nel muscolo dei pesci. Tuttavia, il contenuto di proteine grezze nel muscolo era leggermente più alto nel gruppo G10 (10% FKW) rispetto al controllo.

Utilizzando un modello matematico, abbiamo calcolato che la proporzione ottimale di FKW per sostituire la farina di pesce nella dieta del pesce gatto giallo è del 21,5%. Questo significa che fino a questa percentuale, i nostri scarti di cucina fermentati non solo eguagliano, ma possono addirittura superare le prestazioni della costosa farina di pesce!

Perché Tutto Questo è Importante? Verso un Futuro Sostenibile

Questi risultati sono davvero promettenti! Dimostrano che la co-fermentazione dei rifiuti di cucina con Bacillus licheniformis e Yarrowia lipolytica è un metodo efficace per produrre un mangime per acquacoltura ad alto contenuto proteico. Questo approccio offre una fonte proteica alternativa e sostenibile, che può ridurre la dipendenza dalla farina di pesce, abbassare i costi di alimentazione nell’acquacoltura e, contemporaneamente, contribuire a una gestione più intelligente e circolare dei rifiuti alimentari.

Pensateci: trasformiamo un problema (i rifiuti) in una soluzione (cibo nutriente per pesci), chiudendo il cerchio in un’ottica di economia circolare. È un piccolo passo, certo, ma ogni innovazione di questo tipo ci avvicina a un sistema alimentare globale più sostenibile e resiliente. E per me, poter contribuire, anche in minima parte, a questo cambiamento è una soddisfazione enorme. La ricerca continua, ovviamente, per affinare ulteriormente il processo e testarlo su altre specie, ma la strada intrapresa sembra quella giusta!

Fonte: Springer