Riciclo scarti ittici: molecole bioattive

Il documento evidenzia l'enorme quantità di scarti prodotti dall'industria ittica, un problema di crescente importanza a causa dell'aumento della popolazione mondiale e del consumo di pesce. Questi scarti, che possono rappresentare fino al 70% del pesce lavorato (FAO, 2018), includono pelle, teste, squame, visceri e altri ritagli. Lo smaltimento di questi rifiuti comporta costi elevati sia dal punto di vista ambientale che economico. Inoltre, si perde la possibilità di recuperare preziose sostanze chimiche ancora contenute negli scarti, rappresentando un mancato guadagno per l'industria. A titolo di esempio, la chitina, prodotta in grandi quantità da organismi marini, è una sostanza che potrebbe essere utilizzata per produrre polimeri ad alto valore aggiunto, se solo fossero sviluppate procedure di estrazione economicamente sostenibili. Il problema è amplificato dalla crescente dipendenza delle importazioni di pesce in Europa, con Paesi come il Canada che esportano circa il 75% della loro produzione. Si stima che circa il 50% del pesce allevato o pescato non venga consumato direttamente, evidenziando l'urgente necessità di soluzioni per trasformare gli scarti in nuove risorse. La valorizzazione di questi scarti è quindi essenziale non solo per il settore alimentare, ma anche per l'industria farmaceutica, cosmetica e dei biomateriali.

Lo scarico diretto nell'ambiente degli scarti ittici genera notevoli problemi ambientali. L'elevato carico enzimatico e microbico di questi rifiuti, costituiti da testa, coda, pelle, viscere, pinne e lische, li rende suscettibili a un rapido degrado. I batteri aerobi presenti nell'acqua provocano un abbattimento della materia organica, causando una notevole riduzione dell'ossigeno. La conseguente condizione anaerobica porta al rilascio di gas nocivi come acido solfidrico, ammoniaca, acidi organici e gas serra (anidride carbonica e metano). Questo sovraccarico di azoto, fosforo e ammoniaca altera il pH dell'acqua, aumenta la torbidità e provoca la decomposizione delle alghe (Ghaly et al., 2013). La quantità di scarti dagli impianti di trasformazione del pesce è stimata in circa 20 milioni di tonnellate, pari al 25% della produzione mondiale di pesca marina (Ghaly et al., 2013). È quindi evidente che la gestione inadeguata degli scarti ittici rappresenta una seria minaccia per gli ecosistemi marini e la qualità dell'acqua. La tempestiva raccolta e un opportuno trattamento iniziale sono fondamentali per preservare la qualità degli scarti e renderli riutilizzabili come materie prime per prodotti ad alto valore aggiunto.

Nonostante i problemi ambientali, gli scarti ittici rappresentano una preziosa fonte di molecole bioattive, aprendo nuove prospettive per la ricerca e lo sviluppo. La loro valorizzazione offre infatti la possibilità di creare prodotti ad alto valore aggiunto, destinati non solo al settore alimentare, ma anche ad altri settori come quello farmaceutico, cosmetico e nutraceutico. Il consumo di prodotti ittici in Italia, ad esempio, è aumentato di circa il 10% tra il 2014 e il 2018, soprattutto per i prodotti trasformati, sottolineando l'importanza di una gestione più sostenibile della filiera. L'utilizzo dei sottoprodotti della pesca sta attraendo sempre più l'attenzione di ricercatori e aziende, aprendo la strada alla produzione di composti come chitina, collagene, peptidi e carotenoidi, utili come ingredienti nutraceutici o additivi in vari settori industriali. Il recupero di queste sostanze dagli scarti ittici non solo contribuisce alla riduzione dell'impatto ambientale, ma offre anche opportunità di innovazione e crescita economica per il settore.

Il documento descrive i metodi tradizionali di estrazione di componenti bioattivi dagli scarti ittici, focalizzandosi sull'estrazione con solvente e sull'idrolisi enzimatica. L'estrazione con solvente, sebbene sia un metodo comune per estrarre sia la frazione proteica che quella lipidica, presenta diversi svantaggi: scarsa funzionalità, elevati costi di produzione, presenza di tracce di solvente nel prodotto finale e odori sgradevoli. Per l'estrazione lipidica, è cruciale lavorare a basse temperature per evitare l'ossidazione. L'idrolisi enzimatica, invece, è ampiamente utilizzata per il recupero di olio e proteine, offrendo in alcuni casi rese migliori rispetto all'estrazione con solvente, soprattutto per le sostanze lipidiche (Ivanovs e Blumberga, 2017). Tuttavia, anche questo metodo presenta limitazioni: basse rese, costi elevati delle preparazioni enzimatiche e la possibilità di inattivazione degli enzimi a causa di idrolisi, calore o variazioni di pH. L'estrazione enzimatica delle proteine viene condotta a pH controllato per preservare le qualità nutritive, evitando la degradazione dovuta, ad esempio, alla reazione di Maillard. Ghaly et al. (2013) sottolineano l'importanza di questo aspetto, soprattutto per l'utilizzo di proteine idrolizzate in diete speciali per lattanti o persone con specifiche esigenze fisiologiche o patologiche.

Il documento introduce metodi di estrazione più innovativi e sostenibili, focalizzandosi sull'estrazione con fluidi supercritici (SFE) e sulla Microwave Assisted Extraction (MAE). L'SFE, ampiamente usata per estrarre composti come vitamine liposolubili, pigmenti naturali e oli essenziali, evita l'utilizzo di solventi organici e alte temperature, preservando l'integrità delle molecole target. Nel settore ittico, trova impiego per l'estrazione di olio e molecole antiossidanti. Al Khawli et al. (2019) dimostrano l'efficacia dell'SFE combinata con etanolo per l'estrazione di PUFA dalle teste di tonno, ottenendo una maggiore concentrazione di PUFA e riducendo l'impatto ambientale. L'SFE permette inoltre di ridurre il contenuto di grassi nella farina di pesce senza compromettere la qualità delle proteine. La MAE, invece, sfrutta l'energia delle microonde per riscaldare il campione in modo volumetrico, aumentando l'efficienza di estrazione. Sebbene il suo impiego nel recupero di molecole bioattive dagli scarti di pesce sia ancora in fase di sviluppo, la MAE si presenta come un metodo promettente, con potenziali rese simili o superiori alle tecniche tradizionali e la possibilità di lavorare su più campioni contemporaneamente. Tuttavia, la generazione di calore nel campione può causare l'ossidazione di acidi grassi insaturi (Al Khawli et al., 2019). L'utilizzo di acqua distillata come solvente nella MAE, nonostante tempi di estrazione leggermente più lunghi, garantisce una resa maggiore e si configura come una risorsa 'green' (Rahimi et al., 2017).

Il documento menziona brevemente l'estrazione assistita da ultrasuoni come un metodo aggiuntivo per l'estrazione di composti bioattivi dagli scarti ittici. Il meccanismo d'azione si basa sulla cavitazione ultrasonica, che aumenta la superficie di contatto tra solvente ed il materiale da estrarre, migliorando l'efficienza dell'estrazione. Álvarez et al. (2018) hanno dimostrato un significativo incremento del recupero di proteine utilizzando questa tecnica in combinazione con un altro metodo (ISP), ottenendo una maggiore interazione tra campione e solvente e, di conseguenza, una resa estrattiva più elevata. L'estrazione assistita da ultrasuoni si presenta come un metodo che può offrire vantaggi in termini di resa e velocità di estrazione, riducendo al contempo l'utilizzo di solvente. Tuttavia, ulteriori dettagli sull'applicazione specifica nel contesto degli scarti ittici non sono ampiamente descritti nel testo.

Le conclusioni del documento sottolineano la necessità di ulteriori studi e ricerche per ottimizzare le tecniche di estrazione sostenibile degli attivi dagli scarti ittici e per valutare attentamente l'aspetto tossicologico. Sebbene metodi alternativi come l'idrolisi enzimatica, l'estrazione con fluidi supercritici (SFE) e la Microwave Assisted Extraction (MAE) offrano potenziali vantaggi rispetto alle metodiche classiche, consentendo in molti casi rese simili o superiori con un minor impatto ambientale, è necessario approfondire diversi aspetti. In particolare, è fondamentale monitorare attentamente la presenza di eventuali sostanze xenobiotiche indesiderate estratte durante i processi e valutare le possibili modificazioni indotte sulle sostanze bioattive target a causa delle tecniche estrattive stesse. Solo attraverso una ricerca approfondita sarà possibile garantire la sicurezza dei prodotti ottenuti e ottimizzare l'impiego di queste tecniche su scala industriale, rendendo il loro scale-up economicamente sostenibile. L'obiettivo è raggiungere un'efficienza produttiva elevata, riducendo al contempo i consumi e l'impatto ambientale.

Il documento conclude affermando che la valorizzazione degli scarti ittici è fondamentale per la sostenibilità del settore, offrendo opportunità significative per l'industria. La trasformazione di questi rifiuti in prodotti ad alto valore aggiunto, destinati a settori come quello farmaceutico, cosmetico e nutraceutico, non solo riduce l'impatto ambientale, ma crea anche nuovi mercati e possibilità di profitto. La riduzione dell'inquinamento e dei rischi ambientali associati allo smaltimento improprio degli scarti rappresenta un beneficio significativo per l'ambiente. Inoltre, la possibilità di rivendicare in etichetta la presenza di ingredienti ricavati da scarti riciclati apre nuove prospettive per le industrie, consentendo loro di differenziarsi e promuovere prodotti con un'immagine più sostenibile e responsabile. In definitiva, la valorizzazione degli scarti ittici rappresenta una strategia vincente sia dal punto di vista ambientale che economico.