Estrazione di carotenoidi da scarti della lavorazione del pomodoro tramite Deep Eutectic Solvent = Extraction of carotenoids from tomato processing waste using Deep Eutectic Solvent

Gli scarti di una lavorazione industriale sono rifiuti molto spesso ricchi di molecole bioattive richieste da altri processi industriali. La loro valorizzazione permette di evitare la sintesi chimica delle molecole di interesse e inoltre consente di ridurre il quantitativo di rifiuti prodotti nell’ottica del concetto di economia circolare. Dalla trasformazione del pomodoro si scartano i cascami, costituiti da bucce, semi e frutti non idonei, che contengono carotenoidi in grandi quantità. L’estrazione con solvente è un processo che permette di recuperarli, ma i solventi abitualmente usati sono tossici sia per l’uomo che per l’ambiente. Gli scarti ottenuti dalla produzione casalinga di passata di pomodoro sono stati caratterizzati e utilizzati per le estrazioni. Mirando alla sostenibilità si è optato per solventi di estrazione sostenibili, validi aspiranti sono i Deep Eutectic Solvent (DES) che godono di proprietà ricercate quali biocompatibilità, stabilità chimica, biodegradabilità, non-infiammabilità e basso costo. A partire da mentolo e vari acidi grassi (acido butirrico, acido esanoico, acido caprilico, acido laurico e acido palmitico) sono stati sintetizzati i DES in diversi rapporti molari (1:1, 1:2, e 2:1). Essendo composti da sostanze naturali essi si definiscono anche Natural Deep Eutectic Solvent (NaDES). Di questi DES è stata misurata la densità, la viscosità e i loro spettri IR, ed è stata confermata l’alta viscosità. Grazie ad uno screening è stato possibile analizzare le capacità estrattive dei DES nelle medesime condizioni operative. Il solvente migliore per questo tipo di estrazioni è risultato essere la miscela Mentolo-Acido butirrico con rapporto molare 1:2. Il Design Of Experiment (DOE) è usato per individuare le condizioni ottimali di estrazione, variando temperatura (25-65°C), tempo (10-50 min) e rapporto biomassa/solvente (1:10-1:30). La resa ottimale dell’estrazione, individuata dal metodo della superficie di risposta (RSM) corrispondente a 65°C e 50 minuti, risulta 204,11 ± 6,43 µg/g. Essa si è rivelata superiore a quella ottenuta con i tipici solventi organici utilizzati: acetone ed etere di petrolio. Ottimizzato il processo si è studiata la cinetica di estrazione per individuare il tempo di estrazione per il quale si raggiungono le condizioni di saturazione della concentrazione di carotenoidi nell'estratto. I carotenoidi estratti hanno un importante valore commerciale a causa delle loro proprietà coloranti e antiossidanti. Con l’analisi HPLC sono stati quantificati β-carotene e licopene, quest’ultimo il cui contenuto è 52,38 ± 12,05 µg/g trova numerose applicazioni cosmetiche e nutraceutiche. Inoltre, è possibile determinare il potere antiossidante dei carotenoidi contenuti. Essendo i DES di origine naturale, il surnatante può essere utilizzato come tale per gli scopi successivi senza necessità di dover separare il solvente. I DES sono quindi ottimi candidati per l’estrazione di carotenoidi dai cascami di pomodoro, realizzando un’estrazione completamente sostenibile che garantisce rese elevate di molecole ad alto valore commerciale.