Green26 Completo (300dpi)

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LA NUTRACEUTICA

DELLOLIO EVOI beneci dellextravergine

STORIADELLAMIANTO

Tra utilit e letalit

NANOTECNOLOGIEE MEDICINA

Dal drug-delivery ai MEMS

OLIMIPIADI

DELLA SCIENZAConclusa la 6aedizione

green

la Scienza al serviziodellUomo e dellAmbiente

www.green.incaweb.org

Sfruttamentodelle microalghetra realt e prospettive

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APRILE 2012


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EditorialEdi Fulvio Zecchini

Green 2.0

EditorialE

http://incaweb.org/green/pgsVIIed/index.htm

PartEciPatE numErosi!

Cari lettori,

primavera, tempo di rinascita, ed ec-coci qui a presentarvi il primo numerodel nostro giornale realizzato con lenuove modalit che vi avevamo gianticipato.Innanzitutto ora viene realizzata lasola versione online in pdf, per questopotremmo parlare di Green 2.0, comefosse una sorta di nuova versione di unsoftware open source, aperto a tutti siaa livello di consultazione che di con-tribuzione. Negli ultimi tempi abbia-mo ricevuto molte proposte di articoliattraverso il nostro sito, alcune dellequali hanno trovato spazio su questonumero. Chi fosse interessato puconsultare la sezione Collabora connoi al link: http://incaweb.org/green/autori/index.htmLa periodicit ora quadrimestrale(tre numeri allanno) e la distribuzio-ne diventa gratuita, tutta la rivista sarscaricabile da www.green.incaweb.orgA breve cominceremo a rendere di-sponibili online tutti gli articoli deinumeri pubblicati partendo dal 25 deldicembre 2011 per poi arrivare al n. 8del settembre 2007, mentre per quellidall1 al 7 gi disponibile il downlo-ad libero di tutti i pezzi.

Per quantoc o n c e r n el i n s e r t oaccademicodi cui si parlava

nel n. 25, esso appa-re gi in questo nume-ro, ma ben mimetizzato.Il segreto presto svelato:trattasi del pezzo sulle proprie-t nutraceutiche dellolio extra-vergine doliva, il quale rappresentaun adattamento a Green della pub-blicazione dei risultati di alcuni studidellUnit di Ricerca Palermo 2 (chi-mica agraria) del Consorzio INCA, ilnostro editore.Un altro contributo eccellente arriva

dallEnea, lAgenzia nazionale per lenuove tecnologie, lenergia e lo svi-luppo economico sostenibile. Si parladei possibili utilizzi delle microalghea partire dal loro uso come integratorialimentari, passando per la mangimi-stica in acquacoltura, per arrivare allaproduzione di energia. Questultimapotenziale applicazione attualmente resa impossibile dallo svantaggiosocosto tra rese e costi.Completano il numero uninteressante

pez-z o

sullamian-to, molto utiliz-

zato in passato e oggibandito per la sua perico-

losit, e una panoramica sullin-trigante uso delle nanotecnologie incampo medico.Finiamo poi con il resoconto dellacerimonia di premiazione della se-sta edizione delle Olimpiadi dellaScienza - Premio Green Scuola (a.s.

2010/2011), col quale vogliamo ancherendere giusto merito allimpegno ditutti coloro che hanno inviato un pro-getto per la competizione, a tutti lorova il nostro sentito grazie. Cogliamoloccasione per invitarvi a partecipa-re alledizione in corso, anche se lascadenza per linvio degli elaborati molto vicina: il 31 maggio 2012.

Buona lettura

aperto il bando della settima edizione delleOlimpiadi della Scienza - Premio Green Scuola(a.s. 2011/2012):Prevenire meglio che curare. La tutela dellambiente e dellasalute attraverso lanalisi del ciclo di vita dei composti chimici edei processi produttivi.

Tutte le informazioni e la documentazione necessaria su:

Scadenza invio eleborati: 31 maggio 2012


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la Scienza al servizio dellUomo e dellAmbiente

Periodico quadrimestrale on-line dinformazione

edito dal Consorzio Interuniversitario Nazionale

La Chimica per lAmbiente (INCA)

in collaborazione con

la Societ Chimica Italiana (SCI)

Direttore responsabile

Fulvo Zecchini

Consorzio INCA

Comitato scienticoAgeo Albini(Universit di Pavia)Consiglio Scientifco del Consorzio INCAe Coordinatore del Gruppo Interdivisionaledi Green Chemistry della SCI

Vcezo bAROnE(Scuola Normale di Pisa)Presidente della SCI

Armadodorao biAnCO(Universit La Sapienza di Roma)Past-President della SCI sezione Lazio

Fraco CECCHi(Universit di Verona)Presidente del Consorzio INCA

Gova SARTORi(Universit di Parma)Consiglio Scientifco del Consorzio INCA

Corrado SARZAnini(Universit di Torino)Presidente della Divisione di ChimicadellAmbiente e dei Beni Culturali della SCI

Ferrucco TRiFiR(Universit di Bologna)Direttore de La Chimica e lIndustria

edita dalla SCIlug CAMPAnEllA(Universit La Sapienza di Roma)Consulente esterno, Coordinatore delConsiglio Scientifco del Consorzio INCA

Direzione, redazione e amministrazioneRvsta Gree c/o Cosorzo inCAVa dee idstre, 21/830175 Veeza - MargheraTe.: (+39) 041 532-1851 t. 101Fax: (+39) 041 259-7243Registrazione al Tribunale di Venezia

n 20 del 15 luglio 2006

Progetto graco e impaginazionePueo [email protected]

Dstruzoe gratuta

Per [email protected]: (+39) 041 259-7243

Consorzio INCA, 2006 - 2012Tutti i diritti sono riservati.La presente pubblicazione, tutta o in parte, non pu es-

sere riprodotta o trasmessa in nessuna forma e con nes-

sun mezzo, senza lautorizzazione scritta delleditore.

ledtore, eamto dee egg s copyrght, a d-sposzoe deg avet drtto che o s soo pottrtraccare.

SOMMARIOgreen

Quando luomomigliora la naturaUn bellissimo cultivar di marghe-

rita africana del genere Osteo-spermum, denominato Pink

whirls, spirali rosa. un ecla-tante esempio di come luo-

mo modichi ori e pianteper adeguarli ai propriscopi; una pratica di cui

oggi conosciamo nonsolo i beneci, ma an-che i potenziali pericoli

per lambiente e la salute.

[Immagine: Jon Sullivan,Wikipedia Commons,2003]

26APRILE 2012

La nutriceutica dellolio evo 4Le propriet nutrizionali e beneche

dellolio extravergine doliva

Lamianto, quando utilit 13fa rima con letalitLa storia di un prodotto naturale di vasto impiego

che si rivelato fatale

Sfruttamento delle microalghe: 19tra realt e prospettive

I possibili usi delle microalghe,in particolare nel settore energetico

Nanotecnologie e medicina: 29dal drug delivery ai MEMSEcco alcune fra le pi promettenti applicazioni

nanotech per la tutela della salute

Quando i giovani diventano 35amici della chimicaSi conclusa ledizione 2010/2011 delle

Olimpiadi della Scienza - Premio Green Scuola

News - Futuro & Futuribile 44 E se il cioccolato ci aiutasse a restare in forma?

Il superlaser che accende la fusione


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Xxxx Xxx

Le propriet nutrizionali e benechedellolio extravergine doliva

La nutraceutica

dellolio evod Garea btera e Aa Mcazz

Lolio extravergine doliva, nelle ricette spesso abbreviatocome olio evo (o EVO), rappresenta uno degli alimentipi antichi la cui preparazione consiste nella semplicespremitura del frutto della pianta Olea europaea originaria

del medio Oriente. A partire dal 5000 a.C. e no al 1400a.C. circa, la coltivazione delle olive si diusa dal medioOriente no a Creta, alla Siria, alla Palestina e a Israele, perpoi arrivare in tutti i paesi del Mediterraneo.In questo ultimo secolo allolio extravergine doliva sonostate attribuite in numero sempre crescente eccezionalipropriet nutritive che accompagnate dallalta digeribilite dalle comprovate propriet salutistiche lo hanno elettoalimento principe della dieta mediterranea.In questo articolo discuteremo assieme come le nuove

tecnologie della chimica analitica ci aiutano a descriverele sue caratteristiche nutraceutiche in maniera sempre picompleta e approfondita.


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La nutraceutica dellolio evo I beneci dellextravergine

I primi studi sulle

propriet nutraceutiche

Le indagini sulle propriet nutraceutiche(vedi box) dellolio extravergine dolivacominciano alla ne degli anni Cinquanta,

quando il biologo e siologo statunitenseAncel Benjamin Keys (1904-2004) condusseuno studio comparativo dei regimi alimenta-ri in sette nazioni, intitolata semplicementeSeven Countries Study (Stati Uniti, Italia,Olanda, Grecia, Finlandia, Giappone ed exIugoslavia). Esso mise in luce che gli abitantidellisola di Creta (Grecia) erano quelli conil pi basso indice di mortalit per malattiecoronariche. Questo fenomeno venne mes-so in relazione con lutilizzo - praticamenteesclusivo - dellolio extravergine doliva perla cottura e il condimento dei cibi, a discapito

degli altri oli di origine vegetale e del burro,ampiamente usati nelle diete di altre popola-zioni come per esempio quella anglosassone.Ci indusse ricercatori di tutto il mondo ad

ampliare le conoscenze per comprendere, inogni loro aspetto, le eccezionali proprietnutraceutiche dellolio evo. Oggi la grandemole di risultati, ottenuta da rigorosi studiscientici, conferma i suoi importanti bene-ci per la salute. Diverse propriet sono ri-conducibili a specici componenti dellolio,

ma alcune delle pi importanti derivano dalconsumo dellalimento nella sua interezza.Lolio extravergine doliva contrasta lin-vecchiamento cellulare, esercita una mode-sta azione preventiva sullinsorgenza dellatrombosi, inibisce la secrezione acida dellostomaco, stimola la secrezione pancreaticaed esercita un effetto colecistocinetico neldrenaggio della bile. Inoltre molto impor-tante per la maturazione delle bre nervosedi nuova formazione e nella crescita del-le ossa lunghe. Inne gli stata attribuitauna discreta attivit antiinammatoria, ri-conducibile a meccanismi che inibisconola formazione di molecole con unelevataattivit immunologica e inammatoria.

lA nuTRACEuTiCAIl termine nutraceutica, derivato dalla fusione di nutrizione e farmaceutica, sta-to coniato nel 1989 dal Dr. Stephen L. DeFelice, fondatore e presidente della Founda-tion of Innovation Medicine(New Jersey, Usa) e si riferiva originariamente allo studiodi alimenti che hanno una funzione beneca sulla salute umana. Oggi la denizionesi riferisce a prodotti isolati e puricati dagli alimenti, solitamente venduti in forma

farmaceutica/erboristica, con provati beneci per lorganismo o propriet protettivecontro linsorgere di patologie croniche. Per estensione sono deniti nutraceutici queicibi che associano certe caratteristiche nutrizionali a comprovate propriet terapeuti-che di alcuni principi attivi in essi naturalmente contenuti.

Esempi di alimenti nutraceutici naturali sono lolio extravergine doliva, grazie alla pre-senza di grassi insaturi e polifenoli, diversi tipi di frutti rossi, come i gelsi, che conten-gono antociani e polifenoli, i pomodori per il loro apporto di licopene. I polifenoli e levitamine di questi vegetali hanno una potente attivit antiossidante che protegge lenostre cellule dallo stress ossidativo dovuto ai radicali liberi. Esistono inoltre ortaggi aiquali negli ultimi anni stato riconosciuto un ruolo chiave nella prevenzione di alcunitipi di cancro; i pi noti sono i membri della famiglia Cruciferae cui appartengono, tragli altri, cavoli, broccoli e cavoletti di Bruxelles.

Tra gli alimenti di origine animale opportuno citare il salmone e il pesce azzurroricchi di acidi grassi omega-3 e omega-6. Questi ultimi vengono deniti essenzialipoich non possono essere sintetizzati dallorganismo e devono necessariamente es-sere introdotti con la dieta.

Distribuzione dellolivo nel baci-no del Mar Mediterraneo

Frutti in maturazione di Olea eu-ropea L.[Immagine: H. Zell, Wikipedia

Commons, 2010]Frutti maturi di Olea europea L.[Immagine: H. Zell, WikipediaCommons, 2011]

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Composizione e

caratteristiche

nutrizionali

Oggi per limportanza commerciale che

ha assunto lolio extravergine doliva e pergarantire al consumatore la sua qualit e ibeneci derivanti dal consumo, una serie dirigorose norme ne regola la produzione e lecaratteristiche.Per essere denito tale, lolio extraverginedoliva deve essere estratto solo con mezzimeccanici (spremitura) e non deve subiremanipolazioni o aggiunte di additivi chi-mici; in questo processo non deve esseresoggetto a riscaldamento e il suo grado diacidit libera non deve superare il valoremassimo di 0,8 g per 100 g di olio. Inoltre

deve possedere alcuni requisiti di sapore earoma a cui viene assegnato un punteggio

ai sensi dellallegato XII del regolamento(CE) N. 640/2008 che riporta il metododel consiglio oleicolo internazionale per lavalutazione organolettica degli oli dolivavergini.Lolio evo costituito da due componen-ti: una a concentrazione decisamente pielevata di natura lipidica apolare (circa il99% del contenuto totale), laltra di naturapolare rappresentata principalmente da

tocoferoli, polifenoli, carote-noidi, clorolla e alcoli.La frazione lipidica costi-tuita da trigliceridi e steroli.I trigliceridi sono formatidallunione di un alcool a treatomi di carbonio, il glicero-lo, e da acidi grassi in nume-ro variabile che differisconoper lunghezza e presenza omeno di doppi legami nellaloro catena, in base alla qualevengono deniti rispettiva-

mente insaturi e saturi. Que-sti possiedono caratteristiche

diverse, tra cui la consistenza e la digeri-bilit che dipende strettamente dallincom-patibilit della loro natura idrofobica con

lambiente digestivo. Soltanto gli acidigrassi a catena corta riescono ad essere as-similati, allallungarsi della catena aumen-ta lidrofobia e lassorbimento intestinalediminuisce.Lacido grasso pi abbondante nellolioextravergine doliva lacido oleico (mo-noinsaturo) che rappresenta pi del 70%dellintera frazione lipidica. Esso sembraavere un ruolo importante nel contrastarelinsorgenza dellischemia cardiovascola-re; studi recenti hanno messo in luce che unbasso livello di acido oleico nelle piastrinecircolanti sempre associato a questa pato-logia. Seguono, in percentuali decrescentidi abbondanza, diversi acidi grassi saturi epolinsaturi: lacido palmitico, lacido stea-rico, lacido linoleico e lacido linolenico(vedi tabella qui sotto). Questi due ultimiacidi grassi appartengono rispettivamentealla categoria degli acidi omega-6 e ome-ga-3. Si tratta di composti che devono per-tanto essere obbligatoriamente assunti conla dieta, indispensabili per la produzionedi energia, la formazione delle membranecellulari e la sintesi di emoglobina. Inoltre,inuenzano laggregazione piastrinica, lavasodilatazione, la costrizione delle arte-rie coronariche e la pressione del sangue.Inne lacido linoleico e lacido linolenicohanno un ruolo determinante per la funzio-ne delle prostaglandine, la produzione e ilcorretto equilibrio ormonale. La carenza diquesti acidi produce astenia, pelle secca,decit immunitario, ritardo della crescita,sterilit. Lalto contenuto in acidi grassi

monoinsaturi nellolio extravergine doliva la principale caratteristica che lo differen-zia dagli altri grassi di origine vegetale.Gli steroli rappresentano la seconda com-ponente lipidica dellolio extraverginedoliva. Sono sintetizzati in natura a partiredallo squalene. Sono presenti in notevolequantit: da 110 a 265 mg per ogni 100g di olio. Oltre il 94-97% degli steroli rappresentato da -sitosterolo; altri stero-li peculiari dellolio extravergine dolivasono campesterolo e stigmasterolo. La loroanalisi fondamentale per lindividuazio-

ne di frodi alimentari mediante tagli conoli diversi, la loro composizione permette


Schema esemplicativo dellastruttura di un ipotetico triglice-ride. La parte cerchiata in rossoa sinistra il glicerolo da cui

si dipartono tre catene di acidigrassi. Dallalto in basso tro-viamo: acido palmitico, oleico e -linolenico.

Principali acidi grassi dellolioextravergine doliva e loro dige-ribilit

nome C:D*Preseza

(%)Dgert

(%)

Acidooleico C18:1 70-83 84

Acidopalmitico C16:0 5,7-18,6 48

Acidostearico C18:0 0,5-4,0 20

Acidolinoleico C18:2 3,5-20,0 90

Acido

linolenicoC18:3 0,1-0,6 96

*: C:D indica il numero di atomi di carbonio seguito da quello deidoppi legami, questi ultimi sono assenti negli acidi grassi saturi

Inorescenza di olivo della specieOlea europea L.,Creta, Grecia.[Immagine: H. Zell, WikipediaCommons, 2010]

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di individuare laggiunta di olio di colza ocartamo, mentre valori di-sitosterolo inferiori a quelli caratteristicisono solitamente indice di miscelazionecon oli di semi.

Fitosteroli e polifenoli:

i paladini del benessere

Studi sperimentali ed epidemiologici han-no dimostrato che una dieta ricca di to-steroli offre una buona protezione verso itumori del colon, del seno e della prostata.Numerose ipotesi sono state avanzate sulmeccanismo dazione di queste moleco-le nei confronti della proliferazione dellecellule tumorali. In particolare, lazione

del -sitosterolo sulle cellule neoplastichesembra manifestarsi mediante un aumento

dellapoptosi, cio della morte program-mata della cellula. Negli ultimi anni stato evidenziato anche il ruolo protettivodei tosteroli nei confronti delle malattiecardiovascolari, attraverso la riduzionedellassorbimento intestinale del coleste-rolo. Inne, recentemente, stata eviden-

ziata una funzione di stimolo da parte del-sitosterolo sul sistema immunitario, inparticolare sulla proliferazione dei linfoci-ti, anche se ancora non noto il meccani-smo dazione.Lequilibrata composizione in acidi gras-si e la presenza di sostanze antiossidanticonsentono allolio extravergine doliva dimantenere una buona stabilit.I componenti minori dellolio extraverginedoliva svolgono un ruolo molto importan-te sia dal punto di vista nutraceutico che or-ganolettico. Inoltre rappresentano un pre-zioso riferimento analitico per il controllodi eventuali sosticazioni a carico del pro-dotto. Il gruppo pi importante in tal senso sicuramente quello dei polifenoli. stato dimostrato che la componente po-lifenolica, in cui sono stati individuati al-meno 36 composti, possiede importantipropriet antimicrobiche, antiossidanti eantiinammatorie sia in vitro che in vivo,motivo per cui questi composti sono digrande interesse per la salute umana. Lastruttura e la concentrazione delle singolemolecole dipendono da numerosi fattoriquali il tipo di cultivar, la regione in cuigli alberi crescono, la tecnica agronomicautilizzata, il livello di maturit delle oli-ve al raccolto e la tecnica di produzionedellolio.Un altro parametro importante, da prende-re in considerazione per valutare gli aspettisalutari dei vari tipi di olio evo, la bio-disponibilit di questi composti, ovvero illoro grado di assorbimento, metabolizza-zione, distribuzione a livello dei tessuti edeliminazione da parte del corpo umano. Idue composti fenolici dei quali stato di-mostrato un elevato livello di assorbimento

(40-94%) da parte dell organismo umanosono lidrossitirosolo e il tirosolo.La stabilit di queste molecole come -daltra parte - quella degli acidi grassi, strettamente dipendente dalle condizionidi conservazione dellolio; quelle ottima-li prevedono basse temperature e ridottaesposizione alla luce e allossigeno. Il pe-riodo di conservazione, entro il quale laconcentrazione dei polifenoli rimane stabi-le, stato stimato sui 12-18 mesi.Molti di questi composti possiedono pro-priet antimicrobiche, cio inibiscono la

crescita di determinati microorganismi. Tradi essi troviamo la carbossimetil oleuro-

Gli steroli peculiari dellolio ex-travergine doliva: a) - sitoste-rolo, b) stigmasterolo, c) campe-

sterolo.

I composti fenolici dellolio ex-travergine doliva pi studiati inambito nutraceutico: a) idrossiti-rosolo; b) tirosolo; c) oleocanta-le; d) oleuropeina aglicone.[Da Cicerale et al., CurrentOpinion in Biotechnology, 2011.23:1-7]

a)

)

c)

a) )

c) d)

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peina aglicone e loleocanthal. Lidrossiti-rosolo e il tirosolo si sono rivelati potentiagenti in vitro contro numerosi ceppi bat-terici responsabili di infezioni intestinali erespiratorie, quali E.coli 0157:H7, Liste-ria monocytogenes, Salmonella enteriti-dis edHelicobacter pylori.La presenza di

questultimo patogeno associata allin-sorgenza dellulcera peptica e allo sviluppodel cancro allo stomaco. Pare che la loroazione sia sinergica, cio che si abbia unamaggiore efcacia antimicrobica del loroinsieme rispetto a quella delle singole mo-lecole.

ATTiViT FenOLicA DeLLOLiO eXTRAVeRGine DOLiVA

Attvt Target

Antimicrobica

Helicobacter pylori, Escherichia coli, Clostridium perfringens,Bacteroides spp,Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus,Listeria monocytogenes, Yersinia spp,Salmonella enterica,

Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis, Shigella sonnei,Candida albicans

AntiossidanteAttivit antiossidante totale del plasma, GSH, GSH-Px, ossidazio-ne delle cellule intestinali, renali e del sangue, ossidazione deigrassi, OxLDL, ROS, F2- isoprostanes, GSSG

Antiinammatoria Caspasi-3, p53 (Ser15), NFB, COX, INOS, TNF, IL-1, p90rsk,ERK1/2

Fonte: Cicerale et al., Current Opinion in Biotechnology, 2011. 23:1-7

Da molti anni si studiano la propriet an-tiossidanti esercitate dai polifenoli nei con-fronti dei radicali liberi responsabili dellostress ossidativo a carico di importantimolecole biologiche. Questo indotto dauno squilibrio fra la produzione di speciechimiche altamente reattive, i radicali li-beri, e gli antiossidanti, le armi di difesadella siologia umana. Questo processogioca un ruolo fondamentale nellinvec-chiamento ed correlato allinsorgenza dimalattie croniche, quali quelle malattie car-diovascolari e il diabete. Il danno cellulareinizia a livello della membrana lipidica,per poi condurre ad unalterata formazionedelladenosintrifosfato (ATP, la molecola

di riserva energetica cellulare per eccel-

lenza), no ad arrivare a modicazionidel Dna. Il danneggiamento ossidativodi questultimo alla base della cance-rogenesi.Le specie reattive dellossigeno (HO,radicale idrossile; O2-, anione superos-sido; H2O2, perossido di idrogeno; 1O2,ossigeno singoletto) hanno un ruolofondamentale nellinsorgenza del dan-no tissutale. Quello prodotto in mag-gior concentrazione lanione superos-sido, il quale reagisce con il perossidodi idrogeno H2O2 (acqua ossigenata)

per formare il potente radicale ossidrile(o idrossile), HO. La formazione questi

composti incrementata da diversi agentiendogeni ed esogeni, quali linammazio-ne, lo stress psicosico, il fumo di sigaretta,le radiazioni ultraviolette in genere, lele-vato consumo di alcool, lesposizione adambienti inquinati, lattivit sica intensa,una dieta eccessivamente ricca di proteine

e di grassi animali e labuso di farmaci.Lorganismo siologicamente predispo-sto per fare fronte allazione nociva deiradicali liberi, difendendosi con un propriosistema anti-radicali. Questo prevede siameccanismi enzimatici che lintervento disostanze attive che possono essere intro-

dotte con la dieta. Gli enzimi implicati inquesto meccanismo sono la superossidodi-smutasi, la catalasi e il glutatione ridotto.Tra le sostanze attive vi sono la vitaminaE, la vitamina C, i carotenoidi, i polifeno-li e le antocianine. Quando la quantit diradicali liberi (indicati genericamente conR) prodotta superiore a quella neutraliz-zabile dal nostro sistema antiossidante, siinnesta lo stress ossidativo a carico dellecellule, che inizia con lattacco da parte deiradicali liberi ai lipidi poliinsaturi presentinelle membrane biologiche. Ci determi-na lavvio della perossidazione lipidica(vedi box), un processo di deterioramentoossigeno-dipendente che porta alla distru-zione delle membrane biologiche e alla

formazione di lipoproteine ossidate, conproduzione di perossidi lipidici e di sot-toprodotti come le aldeidi. Queste ultimemolecole sono caratterizzate da elevatestabilit e reattivit che le rendono dannoseverso altri costituenti presenti nella cellula,come gli acidi nucleici e le proteine, alte-rando cos la funzionalit cellulare. Il prin-cipale prodotto della perossidazione degliacidi grassi polinsaturi la malondialdei-de, CH2(CHO)2, in grado di reagire con ladeossiadenosina e deossiguanina nel Dna,formando composti mutageni, precursori

della carcinogenesi.Diversi studi hanno dimostrato che nelluo-


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mo lassunzione di olio evo caratterizzatoda una concentrazione fenolica superiore ai592 mg/kg, determina in vivouna diminu-zione del danno ossidativo al Dna superio-re al 30%.

Importanti effetti antiossidanti sono statidimostrati anche nei confronti dei lipidi.Lossidazione delle lipoproteine a bassadensit (LDL, low-density lipopotroteins,note anche come colesterolo cattivo, incontrasto con le HDL, high-density lipo-proteins,il colesterolo buono) conside-rata uno dei maggiori fattori di rischio per losviluppo di malattie cronico-degenerativecome laterosclerosi. Sono stati individuatidiversi meccanismi con i quali i polifenolilegano le LDL, sottraendole allossidazio-ne da parte dei radicali liberi; inoltre studi

in vivocondotti sulluomo hanno dimostra-to un decremento nellossidazione delleLDL associato allincremento dei consumi

di olio extravergine doliva. Vi sono, inol-tre, numerosi studi che sembrano metterein luce anche unattivit antinammatoriada parte di questi composti (vedi tabella apagina precedente).

Altri componenti

Tra i componenti polari dellolio extraver-gine doliva troviamo i tocoferoli e gli al-coli. I primi sono antiossidanti naturali cheinibiscono il processo di irrancidimentodel prodotto. Sono presenti in diverse for-me; quella biologicamente pi attiva, notacome vitamina E, costituisce circa il 90%del totale. Gli alcoli presenti nellolio sonosia alifatici che triterpenici (i terpeni sonoderivati dellisoprene, idrocarburo naturaledel metabolismo vegetale con cinque atomidi carbonio e due doppi legami, con formu-

la bruta C5H8). Rivestono importanza ana-litica per la distinzione dei prodotti ottenutimediante pressatura meccanica delle oliveda quelli estratti con solventi.Una piccolissima frazione della compo-nente minoritaria dellolio extraverginedoliva costituita da cere, aldeidi, esteri,chetoni e pigmenti colorati. Alcuni di essisono composti coinvolti nella valutazioneorganolettica del prodotto, in quanto ne in-uenzano la nota aromatica e laspetto.

Le frodi alimentariLa sosticazione dellolio extraverginedoliva rappresenta oggi una delle princi-pali frodi alimentari a livello comunitario;oltre a comportare ingenti perdite econo-miche, espone i consumatori a gravi peri-coli per la salute. Esiste tutta una serie dicaratteristiche chimico-siche la cui dif-formit dai valori di legge, rilevabili conopportune tecniche analitiche chimiche, indice di sosticazione.Il regolamento (CE) n. 2568/91 e succes-

sive modiche, relativo alle caratteristichedegli oli doliva e di sansa doliva, indivi-dua i parametri da misurare e i metodi dianalisi ad essi attinenti, riportati nei variallegati della normativa. Questi prevedonolutilizzo di particolari tecniche analitiche,tra le quali le pi utilizzate sono la spettro-fotometria UV e lanalisi gascromatogra-ca. La prima permette di rilevare la presen-za di composti con due (dieni, come l1,3butadiene, C4-H6), tre (trieni) o pi legamidoppi coniugati (cio doppi legami tra car-boni separati da uno singolo: -C=C-C=C-),valutando la K232 e K270, rispettivamentelassorbanza alla lunghezza donda di 232e 270 nanometri che indica leventuale

lA PEROSSiDAZiOnE liPiDiCAI tre stadi della perossidazione lipidica e relativa inibizione ad opera degli agenti an-tiossidanti.

a) Nella fase di iniziazione un radicale libero (ROO) agisce sul gruppo metilenico co-niugato ad un doppio legame nella catena dellacido grasso insaturo (LH) staccandoun atomo di idrogeno; come conseguenza sull atomo di carbonio corrispondente si

forma un radicale (L

).b) Nella fase di propagazione, i radicali L reagiscono velocemente con lossigenomolecolare O2, originando i radicali perossidici LOO che, a loro volta, sottraggonoun atomo di idrogeno ad unaltra molecola di acido grasso insaturo per formare unidroperossido (LOOH) e un altro radicale L.

c) In fase di terminazione, i radicali liberi prodotti durante il processo di perossidazio-ne reagiscono tra loro a formare prodotti non radicalici (PNR) inattivi.

d) possibile inibire lintero processo intervenendo nello stadio di propagazione conlaggiunta di antiossidanti (IH) che vanno a reagire con i radicali perossidici LOO, in-terrompendo le catene radicaliche. Un antiossidante, in genere, agisce donando ato-mi di idrogeno, con conseguente formazione di radicali liberi (I ) relativamente stabili.

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presenza di dieni e trie-ni a seguito di ossidazione

o rafnazione dellolio. Un altroparametro da analizzare il K, lentitdellassorbanza a 270 nm rispetto alla cur-va di assorbanza UV, che risulta elevatanegli oli rafnati.La spettrofotometria UV permette, quindi,di determinare se un olio doliva sia vergi-ne o provenga da un processo di rafnazio-ne. Nellevo ottenuto dalla sola spremitura,i doppi legami degli acidi grassi insaturi

non sono mai vicini, ovvero non ci sonodoppi legami contigui; ma se si effettua unprocesso di rafnazione si possono veri-care cambiamenti nella struttura dellacidograsso. Per esempio nel processo di deaci-dicazione mediante laggiunta di idrossi-do di sodio (la comune soda, NaOH) si puvericare lo slittamento dei doppi legami.Nella decolorazione su terre attive di olilampanti (acidit > 2,0%, inadatti al consu-mo umano) perossidati si ha la formazionedi trieni coniugati e di composti chetoni-ci, la cui curva di assorbanza presenta tre

massimi a K270. Lo slittamento dei doppilegami dovuto alla rafnazione comportaun assorbimento caratteristico allultravio-letto: il parametro K270presenta un picco inpresenza di olio retticato per la presenzadi dieni formatisi per slittamento dei doppilegami (olio di sansa e semi). Lindividua-zione di caratteristici acidi grassi, quali illinoleico e il linolenico, molto importanteal ne di distinguere lolio vergine da quel-lo rafnato, in quanto questi hanno assorbi-menti caratteristici allUV dovuti rispetti-vamente ai due e tre doppi legami presenti.

Altri trattamenti non soltanto danno unprodotto adulterato, ma anche deleterio perla salute umana. Nei trattamenti termici dideodorazione e di decolorazione con terreacidicate si verica la conversione dellacongurazione degli acidi grassi, con for-mazione di isomeri trans.Le conseguenze per la salute umana di chiconsuma un prodotto ricco di acidi grassitrans sono molteplici e negative; tra le pigravi vi sicuramente lalterazione dellepropriet siologiche delle membrane cel-lulari, con conseguente compromissione

dei processi di trasporto e di uidit. Nonmeno importante la diminuzione di acidigrassi essenziali con effetti negativi sulla

produzione di prostaglandine. Queste ulti-me regolano il tono muscolare delle paretiarteriose, la pressione del sangue, le fun-zioni renali e giocano un ruolo importantecontro i processi inammatori. Inoltre gliacidi grassi trans causano alterazioni nelledimensioni e nel numero delle cellule adi-pose, nella composizione degli altri acidigrassi e accrescono i livelli sierici delleLDL (il colesterolo cattivo).La tecnica analitica utilizzata per indivi-duare la presenza di isomeri trans negli oli

extravergine doliva la gascromatograa,cui si fa ricorso per la determinazione dieventuali contraffazioni che si rivelanoa carico di diversi componenti dellolio.Lanalisi degli acidi grassi (trasformati neirelativi esteri metilici) permette di ottenereun cromatogramma con picchi ben visibiliper tutti gli acidi grassi, anche per quellipresenti in tracce. Ci molto importanteperch un olio extravergine doliva presen-ta un caratteristico prolo cromatogracoe la sua eventuale variazione indice dicontraffazione del prodotto. Per esempio,

la presenza di un picco associato allacidoelaidinico dopo quello oleico indice di unolio prodotto non solo con spremitura mec-canica (un semplice processo sico di pres-sione), ma anche tramite processi chimicipartendo da estericati o da oli retticati.Al pari della spettrometria UV, anchelanalisi gascromatograca degli sterolipermette lindividuazione di frodi alimen-tari dovute allaggiunta di olio di colza ocartamo nellolio extravergine doliva, coscome valori pi bassi di -sitosterolo indi-cano la presenza di oli di semi.

Un altro parametro utile per scoprire even-tuali frodi il tenore di cere. Quando unolio doliva, venduto per extravergine,viene prodotto mediante processi di estra-zione delle sanse con esano (alcano line-are con formula C6H14), si sciolgono nelsolvente le cere presenti nelle bucce delleolive che possono essere rilevate mediantegascromatograa. Per evitare ci, talvol-ta si cerca di rimuoverle con acetone, maquesto processo rilascia sostanze caratte-ristiche nellolio, le quali possono essereindividuate con questa tecnica analitica,

smascherando luso di questo trattamentovietato per legge.

Isomeria cis/trans delle moleco-le organiche con doppi legami.

Non essendo in grado di ruota-re, il legame C=C presenta ge-ometria piana. Nelle molecoleorganiche come il 2-butadienequi rappresentato, o negli acidi

grassi oggetto della nostra di-scussione, possono formarsi duestereoisomeri, con caratteristichechimico-siche talvolta molto di-verse: quelli dove i due sostituen-ti dellidrogeno dei carboni 1 e 4

si trovano entrambi dallo stessolato del legame, detti cis (inalto), e quelli dove sono sui latiopposti, trans (in basso).

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Tecniche antifrode

innovative:

la rilassometria FFC-NMR

Per evidenziare le contraffazioni sempre

pi sosticate degli oli doliva, da anni sistudiano nuovi metodi analitici da afan-care a quelli ormai consolidati e previstidalla normativa comunitaria per la lottaalle frodi alimentari. Tra le tecniche piinnovative vi la risonanza magnetica nu-cleare in rilassometria, la quale permettedi ottenere informazioni diverse e comple-mentari rispetto alla spettroscopia in riso-nanza magnetica nucleare (NMR). Infatti,mentre la prima permette di conoscere lastruttura delle molecole (vedi Greenn. 20,pagg. 10-15 e n. 21, pagg. 32-37), la rilas-

sometria NMR consente di conoscerne ladinamica. Per esempio, studi condotti contecniche di rilassometria a ciclo di campo(FFC-NMR, vedi box alla pagina succes-siva) su oli extravergine doliva hannoindividuato la presenza di aggregati supra-molecolari in cui i trigliceridi, i maggioricostituenti dellolio extravergine doliva,sono disposti in micelle inverse, legati traloro da deboli interazioni quali forze di vander Waals e legami a idrogeno (vedi gu-ra). Questi studi hanno messo in evidenzacome le code apolari degli acidi grassi sia-

no disposte verso lesterno, mentre le testepolari dei trigliceridi siano rivolte versolinterno della micella e siano coinvolte inlegami a idrogeno con i componenti mino-ri dellolio extravergine doliva di naturapolare, quali i polifenoli, i carotenoidi e leclorolle. Proprio questultimo tipo di le-game contribuisce signicativamente allastabilit della struttura supramolecolare.Questi risultati hanno aperto le porte a stu-di su altri oli vegetali, la cui struttura su-pramolecolare a micelle inverse del tuttosimile a quella dellolio doliva, nel tenta-tivo di trovare applicazioni di questa tec-nica nella lotta alle frodi alimentari e nellavalutazione della qualit degli alimenti.Per esempio, nel caso degli oli di pistac-

chio - molto usati nellindustria dolciaria- stato possibile differenziare tra quelliottenuti da cultivar differenti e, nellambitodella stessa variet, sono stati riconosciutioli ottenuti da piante coltivate in condizionipedoclimatiche differenti. La rilassometriaFFC-NMR ha persino evidenziato diffe-

renze nella dinamica molecolare di oli dipistacchio ricavati da semi seccati con tec-niche differenti: allaria o in stufa, a diver-se temperature.Tali risultati suggeriscono che le proprietdinamiche degli oli dipendono dalla visco-sit cinematica, la quale - a sua volta - associata alle dimensioni degli aggregatidei componenti di tale matrice alimentare.Queste ultime, inne, dipendono dalle tec-niche di produzione, dalle cultivar e dallecondizioni pedoclimatiche.Sembra evidente, quindi, che la rilassome-tria FFC-NMR possa essere consideratauno strumento promettente per una rapidaed efcace valutazione della qualit deglioli alimentari, con lenorme vantaggio dinon richiedere lunghe e dispendiose proce-dure di estrazione e puricazione dei cam-pioni, in quanto essi vengono analizzatital quali. Inoltre, questa tecnica potrebbediventare un importante strumento di con-trollo nella verica dei prodotti a marchiogarantito (DOP, IGP ecc.).

Potenziali applicazioni

dellolio evoDa quanto nora riportato, evidente che larilassometria FFC-NMR pu essere moltoimportante per capire i processi di assorbi-mento degli alimenti e il loro metabolismonel corpo umano.Potremmo in qualche modo compararela struttura supramolecolare dellolio allastruttura terziaria della proteina? La struttu-ra terziaria la disposizione tridimensionalenello spazio della catena polipeptidica. Sonole sequenze amminoacidiche a differenziare

una proteina dallaltra, ma un enzima nonpotrebbe mai svolgere la sua funzione senon fosse disposto spazialmente in un deter-minato modo, non potrebbe mai accogliere

Struttura delle micelle inverse, ti-piche degli oli vegetali, e loro in-versione per effetto delladdizio-ne di acido acetico. A: aggregati

supramolecolari di trigliceridiorganizzati in micelle inverse. B:micelle di trigliceridi dopo addi-

zione di acido acetico. C: compo-nenti idrole (polari) degli oli.

[Immagine: Conte et al., Fre-senius Environmental Bulletin,2010, 19 (9b) 2077-2082, per

gentile concessione degli autori]


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il suo ligando se la sua struttura terziarianon fosse rispettata. Le micelle inverse for-mate dai trigliceridi dellolio evo, graziealla loro particolare congurazione spazia-le, potrebbero trovare un uso ipotetico come

contenitore per veicolare sostanze polaridentro una matrice lipidica. Si aprirebberonuovi scenari per applicazioni farmaceuti-che e cosmetiche; lextravergine, alimentonutraceutico per eccellenza, potrebbe essereaddizionato con laggiunta di sostanze idro-solubili importanti per la salute umana, au-mentando ancora le sue propriet beneche.Naturalmente questa applicazione potrebbeessere estesa anche ad altri oli alimentari etrovare largo uso nel campo della cosme-tica. Le creme, infatti, sono generalmentecostituite da emulsioni, ovvero miscele

eterogenee di due liquidi immiscibili di cuiuno (fase interna o dispersa) disperso sot-

to forma di piccolissime gocce in un altro(fase esterna o disperdente), il tutto vienestabilizzato dallaggiunta di opportuni ten-sioattivi o emulsionanti.Esistono due tipi di emulsioni: il tipo olio inacqua (O/A), in cui vi una fase continuaidrosolubile ed una o pi fasi liposolubili di-

sperse, e il tipo acqua in olio (A/O) in cui lafase continua liposolubile e la fase dispersa costituita da una o pi fasi idrosolubili. Lecreme cosmetiche sono generalmente costi-tuite da emulsioni A/O con una componentelipidica elevata, che le rende pi afni allolio

per quanto riguarda la loro azione depuran-te ed emolliente e, data la loro consistenzacremosa, sono di pi facile applicazione, eforniscono una protezione pi elevata grazieal carattere idrofobico. Alla luce di quantodetto, appare evidente che in ambito cosme-tico e farmaceutico lutilizzo di emulsioni legato dallesigenza di veicolare in un soloprodotto sia molecole polari che apolari,adattando nel contempo il pH alle condizionisiologiche della pelle (4,5-5,5), medianteaggiunta di acido lattico o acido citrico. Unesempio sono le vitamine, oggi largamenteutilizzate nei prodotti cosmetici e farma-ceutici. Tra quelle liposolubili, le pi usatesono le vitamine A, D, E e K; mentre laci-do ascorbico, la riboavina, il pantenolo, labiotina, lacido folico e la vitamina B12sonole pi utilizzate tra quelle idrosolubili (vediGreenn.18 pagg. 36-49).Poich mezzi a base lipidica sono pi ido-nei per la realizzazione di creme e pomatead uso cosmetico, grazie alla miglior azio-ne depurante ed emolliente, potrebbe esse-re molto interessante provare a introdurredirettamente in oli con micelle invertite -come lolio di mandorla dolce o di altri semigi largamente impiegati in ambito cosmeti-co - i principi attivi di diversa natura, evitan-do cos luso di tensioattivi o emulsionanti.Un altro esempio di sostanze idrosolubiliche potrebbero essere introdotte in lozio-ni oleose, quali per esempio quelle per lacura delle mani, sono i condensati di pro-

teine (formati essenzialmente da miscele diproteine e basi detergenti) che proteggonola pelle dalle irritazioni dovute ad alcunicomponenti di detersivi per stoviglie; essiinoltre stimolano la pelle a ricostituire itessuti e gli aminoacidi dello strato corneoe sono meno aggressivi sulla cute, non pre-sentando un potere fortemente sgrassantecome quello dei tensioattivi a base di sol-fati o solfonati.

Gabriella ButeraAnna Micalizzi

Unit di Ricerca Palermo-2Consorzio INCA


Tipico prolo FFC-NMR di unolio extra vergine di oliva. Siriporta il valore della velocitdi rilassamento longitudinale

(ovvero dellinverso del tempodi rilassamento longitudinale) infunzione dellintensit del campomagnetico applicato. Linterpo-lazione dei punti sperimentaliconsente di ottenere il tempo dicorrelazione che viene denitocome il tempo necessario per lari-orientazione molecolare (ov-vero il tempo necessario a cheuna molecola ruoti di 1 rad o

percorra una distanza pari allasua lunghezza).

lE bASi TEORiCHE DEllFFCnMRLa rilassometria a ciclo di campo, abbreviata in rilassometria FFC-NMR dallanglosas-sone fast eld cycling NMR relaxometry, una tecnica che ha trovato grande applica-zione nello studio della mobilit dei sistemi liquidi viscosi o connati in mezzi porosi.

Le molecole che compongono i liquidi sono soggette a movimenti casuali inuenzatidalle interazioni intermolecolari con altre molecole nello stato liquido o con le super-ci dei mezzi porosi in fase solida. La distribuzione delle frequenze del movimentodelle molecole in fase liquida dipende dallomogeneit e dalla forza con cui si modu-lano le interazioni appena citate. Per esempio, un liquido connato in pori di piccoladimensione pi limitato nei movimenti di quello che si muove liberamente in spazipi ampi. Le distribuzioni dei campi magnetici (DCM) generati dalle uttuazioni mo-lecolari sono responsabili della dispersione dei tempi di rilassamento longitudinale(detto anche rilassamento spin-lattice o spin-reticolo, T1) che si verica quando ognifrequenza del DCM corrisponde alle frequenze di Larmor (L) dei nuclei osservati.

Il liquido, sia in fase liquida che assorbito nei mezzi porosi, pu interagire anche con si-stemi paramagnetici. La modulazione del campo magnetico dipolare locale generatodal paramagnetismo contribuisce ulteriormente al rilassamento spin-lattice. In parti-colare, se una molecola immobilizzata il suo rilassamento longitudinale risulter piveloce rispetto a quello di una molecola analoga con un numero maggiore di gradi dilibert traslazionali e rotazionali.

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La storia di un prodotto naturaledi vasto impiego che si rivelato fatale

di Carmen C. Piras

Lamianto,quando utilitfa rima con letalit

Lamianto (o asbesto, dal greco incorruttibile) un

minerale strutturato in forma di lunghe bre, essibili,morbide, adatte alla latura e alla tessitura. ignifugo eisolante, resistente al calore, agli agenti chimici, sici e aglisforzi meccanici e, proprio in virt di queste propriet, statoampiamente utilizzato in passato, in dierenti campi, per larealizzazione di oltre 3.500 prodotti.Oggi nella maggior parte dei Paesi bandito, in quanto si rivelato essere la causa di patologie respiratorie che hannoprovocato la morte nei decenni scorsi di numerosi lavoratoriesposti, soprattutto tra i minatori e gli addetti alla produzione

dei manufatti contenenti asbesto: un altro caso in cui lanatura non ci stata amica.


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Oltre 4.500 anni di storia

Con amianto, o asbesto, si indica una seriedi minerali silicati di origine naturale (veditabella) che possono presentare strutturaasbestiforme: cristalli in forma di lunghebre con rapporto spessore/lunghezza di

circa 1:20. Il vasto utilizzo di questo ma-teriale nel recente passato per applicazionicivili e industriali si deve al suo assorbi-mento acustico, alla sua resistenza alla tra-zione, al fuoco, al calore, alla degradazionechimica, alle propriet di isolante elettricoe termico e, non ultimo, al basso costo.Dallantichit a oggi ci sono giunte nume-

r o s etestimonianze riguardanti luso

di questo materiale, che ha trovato stori-camente una vasta gamma di impieghi perle sue peculiari propriet chimico-fsiche. Ilprimo utilizzo risale, infatti, al 2500 a.C.in Finlandia, dove lamianto (antollite)di un deposito locale veniva adoperato perrinforzare utensili di argilla e manufatti inceramica.Anche gli antichi Romani e i Persiani, sep-pero sfruttare le propriet di questo ma-teriale che veniva utilizzato per otteneredelle ceneri pi pure e chiare con cui av-volgere i cadaveri da cremare.

Tra i vari impieghi, pu vantare anchequelli per scopi terapeutici, il medico Boe-zio nel 1600 lo includeva nella formulazio-ne di unguenti per la cura delle ulcerazionidelle gambe, la scabbia e le vene varicose.Alla ne del diciassettesimo secolo, inRussia venne avviata la fabbricazione di

sottili fogli di amianto (crisotilo) estrattodai Monti Urali e furono, inoltre, indivi-duati numerosi depositi in Sud Africa, Ca-nada e Russia.Proprio da questo periodo cominci luti-lizzo industriale dellasbesto su larga scala;negli Stati Uniti come isolante termico e inItalia per la produzione di tessuti.Nel 1901, grazie allaustriaco Ludwig

Hotschelk, nacque il cemento-amianto, ma-teriale che ha trovato applicazione in nume-

rosi ambiti, forse pi noto con il nome com-merciale di eternit(dal latino aeternitas,eternit).La Seconda guerra mondiale apr nuovestrade alluso dellamianto che trov mol-teplici applicazioni anche in ambito belli-co, grazie alle sue propriet di materialeignifugo e di isolante termico.Negli anni successivi, lasbesto divennevia via sempre pi diffuso come ignifugoe isolante termoacustico e per la realizza-zione di tegole, lastre ondulate o piane percoperture, serbatoi, silos, raccordi, gron-

daie, canne fumarie, comignoli, condottedaria, rivestimenti di tubature, pavimen-

Storia dellamianto Tra utilit e letalit

nome Forma chmca Orge de ome

Actinolite Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 dal greco: pietra raggiata

Amosite (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2dallabbreviazione di Asbestos Minesof South Africa, nome commerciale deiminerali grunerite e cummingtonite

Antollite (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2 dal greco: garofano

Balangeroite (Mg,Fe3+,Fe2+,Mn2+)42Si16O54(OH)40da Balangero, localit in Provincia diTorino, in cui veniva estratto

Crisotilo Mg3Si2O5(OH)4 dal greco: bra doro

Crocidolite Na2Fe2+3Fe3+2Si8O22(OH)2 dal greco: occo di lana, variet brosadel minerale riebeckite

Tremolite Ca2Mg5Si8O22(OH)2 dal nome della Val Tremola, in Svizzera

Fonte dati: Wikipedia (it)

Fibre ottenute dalla lavorazionedellamianto.

Minerale di crisotilo estratto nel-lo Swaziland (Sud Africa); iltipo di amianto pi utilizzato perapplicazioni civili e industriali.[Immagine: Aangelo, WikipediaCommons, 2007]

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ti, mezzi di trasporto(nelle frizioni, freni,guarnizioni e comerivestimento di treni,navi, autobus), quadri

elettrici, pareti, tetti, funi,corde, avvolgimenti, tes-suti, tute, grembiuli, guanti

protettivi (destinati a cate-gorie professionali esposte a

elevate temperature e aventi lapossibilit di venire in contatto con

parti infuocate), coperte, tappezzerie, tap-peti, tende, materassi, imbottiture, vernici,

mastici, carta, cartoni di rivestimento, ltri,

elettrodomestici (asciugacapelli, forni, stu-fe, ferri da stiro).

La pericolosit

dellamianto

La prima morte documentata dovuta allusodi amianto risale al 1906. Fu per solo neglianni Sessanta che diversi studiosi comincia-rono a intravedere una relazione tra lespo-sizione professionale a questo materiale e lacomparsa di gravi patologie polmonari, inmassima parte a carico dei minatori e degliaddetti alla produzione dei manufatti che locontengono. A dimostrarlo per la prima vol-ta il medico statunitense Irving J. Selikoff(1915-1992), che, dopo aver condotto unostudio su 17.800 lavoratori, riusc a confer-mare lipotesi che lesposizione allasbesto

provocasse linsorgenza di patologie a ca-rico dellapparato respiratorio. Oltre allabrosi interstiziale parenchimale (negli ani-mali il parenchima rappresenta i tessuti fun-zionali di un organo), o asbestosi, lamianto

pu causare tumori con diverse localizza-zioni e, nei casi pi gravi, mesotelioma (ilmesotelio uno strato cellulare con funzio-ne di epitelio che avvolge le grandi cavitsierose) e carcinoma polmonare.Linsidiosit delle patologie da amianto stanel fatto che i primi sintomi compaionosolo circa 10 anni dopo la prima esposi-zione e diventano ben evidenti solo dopo

20, quando risulta difcile, se non addi-rittura impossibile, intervenire con terapieefcaci. I fattori principali responsabili delrischio associato allesposizione a questomateriale sono: la concentrazione, la solu-bilit, la lunghezza, la forma e il diametrodelle bre inalate.Diversamente da quanto qualcuno possapensare, il danno da amianto di naturaprincipalmente meccanica, sica e nonchimica. I vari tipi di amianto possono pre-sentare bre con due differenti forme geo-metriche: troviamo i serpentini, che com-

prendono il solo crisotilo (dal greco bradoro), e gli anboli (dal latino amphi-bolus, ambiguo), a cui appartengono glialtri sei della tabella riportata ad inizioarticolo. Questi ultimi sono decisamentemeno diffusi rispetto al primo che rappre-senta la forma di amianto decisamente piutilizzata in passato dallindustria, ma sonoi pi pericolosi. Infatti, il crisotilo, avendouna struttura incurvata e meno rigida, rag-giunge pi facilmente le vie aeree, dallequali, per, viene pi facilmente rimossograzie allapparato mucociliare. Invece, gli

anboli, essendo meno essibili, vengonorimossi con maggior difcolt e, quindi,

PATOlOGiE POlMOnARi DA AMiAnTOLasbestosi una patologia respiratoria cronica caratterizzata da brosi interstizialepolmonare diusa e dalla presenza dei cosiddetti corpi asbestosici, costituiti da bredi asbesto ricoperte da materiale di natura proteica contenente ferro (probabilmenteoriginato dalla ferritina dei macrofagi), i quali derivano dal tentativo dei globuli bian-chi di fagocitare le bre di amianto.

Normalmente il processo di formazione della brosi inizia nelle vicinanze dei bron-chioli respiratori e dei dotti alveolari, per andare successivamente ad interessare alve-oli adiacenti. In questo modo viene alterata la normale architettura del polmone che,nelle zone interessate, assume un caratteristico aspetto a favo dapi. Da un punto di

vista sintomatologico, una delle prime manifestazioni della patologia la dispnea; ini-zialmente essa si presenta in seguito a sforzi o aaticamento, mentre - col progrediredella malattia - appare anche a riposo. La patologia pu poi restare stabile o evolversi,arrivando alla morte nei casi pi gravi.

Il mesotelioma maligno una patologia tumorale che interessa prevalentemente lapleura, la membrana sierosa di rivestimento dei polmoni, o il peritoneo, la membranadi rivestimento degli organi addominali. La sintomatologia causata da una compres-sione dei visceri a contatto con la massa tumorale e si presenta con un versamentoemorragico, aanno, tosse e febbre. Il decorso della malattia molto rapido e con-duce inevitabilmente al decesso. Questa malattia estremamente rara nella popola-zione generale ed strettamente associata allesposizione professionale allasbesto.

Il carcinoma polmonare si manifesta principalmente in lavoratori di industrie mine-rarie di asbesto e il fumo di sigaretta ne amplica notevolmente il rischio. Anche in

questo caso, il decorso rapido con esito, purtroppo, infausto.

Antollite, il primo amianto uti-lizzato a scopo manufatturiero dicui esiste documentazione stori-ca. Fibre di viste al microscopioelettronico a scansione.[Immagine: United States Geolo-gical Survey, 2006]

Aspetto macroscopico di mi-nerale di antollite ritrovato aVstmanland in Svezia.[Immagine: Didier Descouens,Wikipedia Commons, 2010]

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possono depositarsi a livello polmonare,dove innescano una sequenza di eventi in-ammatori e inducono, in alcuni casi, lini-ziazione del processo cancerogeno.Le bre con diametro inferiore a 0,5 m(micrometri) possono raggiungere gli alve-oli polmonari, dove causano lattivazione

del sistema immunitario locale e provoca-no una reazione inammatoria da corpoestraneo. I macrofagi le fagocitano e sti-molano i broblasti a produrre tessuto con-nettivo, causando una brosi interstiziale.In maniera simile pu essere danneggiatala pleura, la doppia membrana sierosa chericopre i polmoni.Generalmente bre di lunghezza di circa2 m possono provocare asbestosi; quellelunghe 5 m possono provocare mesote-lioma e bre pi lunghe di 10 m, cancropolmonare; le pi grandi sono lunghe noa 50 m circa.Normalmente le bre di asbesto si depo-sitano a livello della biforcazione dellepiccole vie aeree, dove viene stimolata larisposta del sistema immunitario. I macro-fagi, attivati da fattori chemiotattici e me-diatori brogenici, sono in grado di fago-citare completamente ed eliminare le brepi corte, mentre quelle pi lunghe vengo-no inglobate solo parzialmente. Questo fas che queste cellule dellimmunit, cosdanneggiate, non riescano pi a lasciare glialveoli polmonari, dove liberano mediatori

dellinammazione che attivano altre cel-lule immunocompetenti e stimolano la de-posizione di bre collagene causando, in-ne, inammazione interstiziale polmonaregeneralizzata e brosi interstiziale.La pericolosit dellasbesto dovuta anchealla liberazione di specie radicaliche tos-siche che si generano durante il processoinammatorio. A ci, possono contribui-re ulteriormente sostanze potenzialmen-te nocive adsorbite sulle bre di asbesto,quali, ad esempio, cancerogeni contenutinel fumo di tabacco; il rischio di contrarrecarcinoma polmonare in soggetti esposticongiuntamente ad amianto e fumo di siga-rette aumentato di ben 55 volte, rispetto aindividui esposti al solo amianto.La concentrazione di bre inalate un fat-tore determinante per il rischio di manife-stare le patologie sopra citate, specialmen-te se lesposizione prolungata nel tempo;tuttavia, teoricamente, una sola bra diamianto pu permettere linstaurarsi diprocessi patologici polmonari.

La messa al bando

Nonostante attualmente il rischio correla-to allesposizione allamianto sia perfet-tamente noto e diversi Paesi ne abbianodenitivamente bandito lutilizzo (Unioneeuropea, Arabia Saudita, Australia, Argen-tina, Cile, Giappone e molti altri), questo

Vecchia copertura ondulata pertetti in eternit.

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minerale viene ancora estratto e utilizzatoin diversi nazioni, prima tra tutte la Russia(con 925mila tonnellate prodotte nel 2005),Cina, Canada, India e Brasile.Inoltre, essendo stato lungamente impie-gato per una moltitudine di applicazioni,non stupisce la possibilit che lasbesto sia

tuttora presente, magari sotto forma di eter-nit, in edici, impianti industriali, cantierinavali. In questi casi, la sua presenza non di per s pericolosa; lo diventa, per, in se-guito al possibile deterioramento del mate-riale, con conseguente liberazione nellariadi bre che possono essere inalate.Nei suoi numerosi impieghi, lamianto stato utilizzato in diverse forme, a cui associato un diverso grado di rischio perla salute a seconda delle caratteristiche difriabilit del materiale:

eternit, o cemento-amianto, impiegatospecialmente per la realizzazione ditubi, tetti ondulati o piastre; contieneal massimo il 15% di amianto ed unmateriale compatto e poco friabile.

amianto occato,usato come materia-le ignifugo e isolante termoacustico;contiene amianto in percentuale va-riabile tra il 60% e il 100% e risultaessere friabile e poco compatto.

La friabilit, il cattivo stato di conservazio-ne, la facilit di accesso e la mancanza dirivestimenti e protezioni sono tra i princi-

pali fattori che accrescono la probabilit dirilascio di bre nellambiente.

Negli edici in cui tuttora sia presenteamianto, possibile intervenire con oppor-tune procedure di bonica. Il metodo dautilizzare viene stabilito in base a diversifattori: friabilit, spessore, peso, localizza-zione del sito. Le procedure per la bonicasono fondamentalmente tre:

- 1) Rimozione. il metodo pi sicuro,che permette di eliminare

ogni possibilit di suc-cessive esposizioni atale materiale. Tut-tavia, questa pro-cedura abbastanza

costosa e compor-ta la produzione digrosse quantit di

riuti tossici e poten-zialmente pericolosi.Si tratta, inoltre, di un

procedimento complessoche deve essere effettuato

da personale specializzato.Infatti, una rimozione non

corretta pu causare unul-teriore dispersione di bre

nellaria e, quindi, aumentare le proba-bilit di contaminazione dellambientee di contrarre patologie polmonari.

- 2) Confnamento. Viene effettuatomediante linstallazione di una bar-riera di separazione tra lamianto ele aree occupate delledicio. Questo

procedimento utile nel caso in cui sipossa accedere facilmente allamian-to, ma comporta la necessit di con-trollare regolarmente lintegrit dellastruttura protettiva.

- 3) Incapsulamento. Questo metodoprevede il trattamento dellasbestocon appositi materiali di rivestimentoche inglobino le bre evitandone la di-spersione. Generalmente viene utiliz-zato per materiali poco friabili. Anchein questo caso necessario vericareperiodicamente che lincapsulamento

rimanga in buono stato e non vengadanneggiato, ad esempio da inltra-zioni di acqua, le quali appesantisconoil rivestimento e ne facilitano il distac-co, o da altri fattori come le attrezzatu-re sportive installate nelle palestre.

La situazione in Italia

LItalia uno dei Paesi pi colpiti al mon-do da malattie da amianto, con un valoredi mortalit che si aggira attorno a 4.000

allanno; particolarmente elevati sono i de-cessi registrati nelle province di Genova,Gorizia, La Spezia, Livorno, Massa Carra-ra, Pistoia, Siracusa, Taranto, Trieste, sedidi porti e cantieri navali e, caso particola-re, Alessandria. Pur non essendo facciatasul mare, questultima provincia ospitavanei pressi di Casale Monferrato una dellemaggiori fabbriche produttrici di eternit,rimasta attiva per circa 80 anni. Purtrop-po, tenendo conto del fatto che le diversepatologie richiedono un lungo periodo dilatenza prima di manifestarsi (nel caso dei

tumori anche 25-50 anni), il picco massimodi mortalit non sembra ancora essere statoraggiunto.Fortunatamente il rischio legato allesposi-zione allamianto stato riconosciuto dainostri legislatori e il suo impiego statobandito nel 1992 (Legge n. 257/92, Nor-me relative alla cessazione dellimpiegodellamianto). Questa stata la prima leg-ge emanata a tutela dei lavoratori e ha por-tato beneci sia per quelli impiegati nelleminiere, sia per altri operatori che aves-sero contratto le tipiche patologie dovuteallesposizione.A seguire sono state emesse altre norma-tive relative alla dismissione dellamianto

Una semimaschera da lavoro conltro HEPA, un ltro assolutoatto a rimuovere microrganismi e

particolato.[Immagine: Haragayato, Wikipe-dia Commons, 2005]

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e alla tutela della salute. Tra queste il De-creto Ministeriale n. 248/04 del MinisterodellAmbiente e della Tutela del territorio(Regolamento relativo alla determinazio-ne e alla disciplina delle attivit di recuperodei prodotti e beni di amianto e contenentiamianto), il D.M. 14 Dicembre 2004 del

Ministero della Salute (Divieto di instal-lazione di materiali contenenti amiantointenzionalmente aggiunto) e il DecretoLegge 81 del 9 Aprile 2008 (Attuazionedellart.1 della Legge n123 del 3 Ago-sto 2007 in materia di tutela della salute edella sicurezza nei luoghi di lavoro, conparticolare riferimento al Capo III Pro-tezione dai rischi connessi allesposizioneallamianto, art. da 246 a 265).Grazie al quadro normativo attuale, lespo-sizione allamianto rimane un problemaperlopi limitato ai lavoratori delle impre-se di demolizione e agli addetti alla rimo-zione dellamianto. fondamentale chequesti lavoratori utilizzino appositi dispo-sitivi di protezione individuale, quali tute,galosce, guanti e maschere, sottoponendosia controlli medici periodici.

Sostituire lamianto

Dopo la messa al bando dellamianto si cercato di introdurre nuovi materiali natu-rali e sintetici che lo potessero sostituire

nelle sue innumerevoli applicazioni.Diversi tentativi sono stati fatti con ma-teriali quali bre di vetro e lana di roccia(isolamenti termici e acustici in campo edi-le, mezzi di trasporto, ltri), bre cerami-che (guarnizioni e tessuti antiamma), ma-teriali composti da bre di vetro e metalli,prodotti in bre di cellulosa o polimeri sin-tetici quali polipropilene, poliacrilonitrile,polivinilcloruro.Tuttavia, non sempre questi materiali sisono rivelati efcaci quanto lamianto e, inalcuni casi, i rischi derivati dallesposizio-

ne a lungo termine, ne hanno notevolmentelimitato lutilizzo come possibili sostitutidellasbesto.

Carmen C. PirasChimico


Amianto anche nellarte. Una scultura in eternitrafgurante una danzatrice attribuita ad Alexan-der Gonda (1967), conservata nei giardini dellaCasa di Eternit a Berlino.

[Immagine: Rolf Nemitz, Wikipedia Commons,2008].

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Xxxx Xxx

I possibili usi delle microalghe,in particolare nel settore energetico

Sfruttamentodelle microalghe:

tra realt eprospettive

di Fabio Barbato,Carlo AlbertoCampiotti, GerminaGiagnacovo,Vito Pignatelli,Dario Tumminelli,Corinna Viola,Estelle Silva Diorato

Nel panorama mondiale delle innovazionipi promettenti per il settore delle fonti

rinnovabili di energia, un ruolo di primopiano ricoperto dalla valorizzazionea ni energetici delle microalghe, connumerosi gruppi di ricerca pubblici e

privati, impegnati a migliorare i processiproduttivi connessi alla coltivazione di questa

categoria di microorganismi acquatici e al loro

impiego per la produzione di energia e/obiocombustibili.

Saline realizzate con bacini articiali lungo la South Bay di San Francisco in California. Quandolacqua evapora, microorganismi aloli di vario tipo possono diventare predominanti nelle varievasche, variandone il colore. Il verde determinato dalla presenza di microalghe della famiglia Ch-lorophyceae, il rosso da Dunaliella salina, membro della stessa famiglia, contenente elevate quantit

di beta-carotene ad alto valore commerciale.[Immagine: Doc Searls, Wikipedia Commons, 2009]


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Sfruttamento delle microalghe Tra realt e prospettive

Le microalghe destano linteresse di nu-merosi gruppi di ricerca (Garofalo, 2010)poich presentano una serie di prerogativemolto interessanti, le quali si accompagna-no, purtroppo, a diverse problematiche chehanno a tuttoggi impedito uno sfruttamen-to adeguato del loro potenziale, nonostante

diversi decenni di ricerca e sviluppo e larelativa pubblicazione di migliaia di lavoriscientici.

Fra i principali vantaggi vengono annove-rati:

la velocit di crescita molto elevata; la capacit di prosperare in acque ric-

che di nutrienti, e quindi di contribui-re a processi di depurazione di acquereue;

la propriet di assorbire CO2insufatanel mezzo di coltura e di trasformarla

in materia organica; la possibilit di crescita anche in climicaldi e in acqua salata, senza intacca-re le risorse di acqua dolce nelle zonedove queste sono limitate;

la possibilit di essere coltivate in areemarginali senza sottrarre superci allecolture agricole a ni alimentari o adaltre attivit economiche gi insediatenel territorio;

la produzione di una biomassa omo-genea, non suddivisa in componenticon caratteristiche differenti, come per

le piante terrestri (semi, frutti, foglie,fusto, radici).

Mentre le loro principali criticit sono: la necessit di essere separate dalla

fase liquida, dove crescono con densi-t piuttosto bassa;

luso, per ora praticamente universa-le, di colture monospeciche in cui vaevitata la contaminazione da parte dialtre specie microalgali indesiderate odi microrganismi, insetti e uccelli chese ne cibano o ne impediscono un cor-

retto sviluppo;

il contenuto energetico, che pu nonraggiungere livelli tali da superare leenergie spese per la loro coltivazione eper i processi di lavorazione necessariper il successivo utilizzo;

il fatto di richiedere diversi raccolti,quantitativamente ridotti, a brevi in-

tervalli di tempo, piuttosto che uno piabbondante limitato a una o due voltelanno.

Il presente articolo si pregge di contribui-re alla conoscenza delle microalghe da par-te di un pubblico pi vasto di quello degliaddetti ai lavori, soprattutto per quantoriguarda gli aspetti legati allenergia, conun approccio divulgativo e non eccessiva-mente tecnico. Verranno comunque affron-tati brevemente anche aspetti pi generali,riguardanti le principali caratteristiche e

funzionibiologiche, sia nellambiente natu-rale che in quello di coltivazione, per luti-lizzo nellambito di iniziative commercialie di ricerca di vario genere.Inoltre, si riporter una descrizione dellat-tuale stato dellarte del settore a livelloglobale e un quadro delle sde future cheattendono gli sforzi dei ricercatori e deglioperatori economici interessati allo sfrutta-mento di questa risorsa.

Le microalghe

Le microalghe, anche note come toplan-cton, sono organismi microscopici uni-cellulari che vivono singolarmente o incolonie (catene o altri tipi di aggregati), inacque dolci e salate. A seconda della spe-cie, le loro dimensioni individuali possonovariare da pochi micrometri a qualche cen-tinaia (millesimi di millimetro, 10-6m). Laloro attivit fotosintetica fondamentaleper la vita sulla Terra, in quanto si stima cheproducano il 30-50% dellossigeno atmo-sferico, assorbendo contemporaneamente

anidride carbonica, il maggiore gas ad ef-fetto serra, per poter crescere e sintetizzarenuova sostanza organica (biomassa).La biodiversit delle microalghe enor-me e rappresenta una risorsa poco studiatae sfruttata; solamente 35.000 specie sonostate descritte rispetto a quelle esistenti,stimate essere fra 200.000 e 800.000, se-condo i dati della Wageningen University.Questi microrganismi producono comune-mente numerosissimi composti bioattivicome polisaccaridi, amido, proteine, acidigrassi, carotenoidi, antiossidanti, enzimi,

polimeri, peptidi, tossine e steroli; costitu-iscono potenzialmente una rilevante fontedi geni per percorsi di biosintesi particola-

GRuPPO ClASSE ESEMPi (GEnERi Pi DiFFuSi)

Alghe azzurre(cianobatteri) Cyanophyceae

Arthrospira (meglio nota comeSpirulina), Nostoc, Anabaena,Schizotrix, Microcystis

Diatomee BacillariophyceaeCyclotella, Coscinodiscus,Chaetoceros, Skeletonema, Nitzschia,Phaeodactylum

Alghe verdi Chlorophyceae Chlorella, Neochloris, Chlamydomonas,Scenedesmus, Dunaliella, Tetraselmis

Dinoagellati Dinophyceae Ceratium, Gymnodinium, Peridinium,Gonyaulax

Alghe dorate Haptophyceae Pavlova, Isochrysis, Chrysochromulina,Prymnesium

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ri, a volte unici.Semplicando, senza addentrarsi tropponella loro complessa sistematica, si pudire che le microalghe pi utili apparten-gono a 5 o 6 classi principali, distinguibiliper la loro morfologia, la loro pigmentazio-ne, il loro ciclo biologico e la loro struttura

cellulare come descritto nella tabella dellapagina precedente.

Potenzialit

delle microalghe

Funzioni nellambiente naturaleLe microalghe fungono da fonte energeticaprimaria per buona parte degli ecosistemi

marini, in quanto costituiscono il nutri-mento di numerosi animali, dal microsco-pico zooplancton ai molluschi e crostaceiltratori. Tali organismi rappresentano ilsuccessivo anello della catena alimentare esono poi a loro volta predati. Al toplan-cton stata attribuita addirittura la met ditutta lattivit fotosintetica della Terra e, diconseguenza, la produzione di buona partedella nuova biomassa (sostanza organica),con conversione dellenergia della radia-zione solare in energia chimica che staalla base delle reti troche. Da rimarcare

la velocit di crescita di determinate speciemicroalgali, che le pongono ai vertici dellaproduttivit tra gli organismi fotosintetici.Questo aspetto riscontrabile nelle cosid-dette oriture algali, bloom toplanctonici,come nel caso dei dinoagellati, tossici pergli animali acquatici e per luomo, sia percontatto diretto che per ingestione o inala-zione tramite aerosol.

Usi a scopi non energeticiLe microalghe del genere Spirulina, attual-menteArthrospira,sono state utilizzate per

secoli nellalimentazione di alcune popola-zioni africane, del lago Ciad e del CentroAmerica, ad esempio quelle del lago Tex-

coco in Messico (Hendrikson, 2009).Linteresse verso il loro uso a scopo ali-mentare si manifest intorno agli anni Cin-quanta del secolo scorso, quando emerse lapreoccupazione che laumento della popo-lazione mondiale potesse determinare unacarenza alimentare e le microalghe sem-

bravano poter rappresentare una fonte pro-teica a basso costo; questa pratica fu in se-guito abbandonata, visti i deludenti risultati

ottenuti dalle prime colture commerciali.Nel 1961, in Giappone la societ NihonChlorella inizi a coltivare microalghe sularga scala a ni commerciali, sfruttandosoprattutto il genere Chlorella (IwamotoH., 2004).Negli anni Ottanta, in Asia, erano presenti46 fabbriche che producevano pi di 1.000chili di biomassa al mese, in maggior partedi Chlorella(Kawaguchi, 1980). Nel 1986le strutture di produzione di Dunaliellasalina installate in Australia, per ottene-re -carotene, diventarono un altro polodellindustria microalgale nel mondo. Inseguito sono stati realizzati grandi impiantinel sudest asiatico, in California e alle Ha-waii, dedicati principalmente alla produ-zione di Spirulina.Agli inizi dello stesso decennio, in Giap-pone, nacque il concetto di cibo funzionaleo alimento funzionale. Questo genere dialimenti riveste un ruolo protettivo per la

salute del consumatore, contribuendo, intal modo, alla riduzione dei costi socialiper difendere la salute di una popolazionesempre pi numerosa e con una maggioreaspettativa di vita (Arai S., 1996).Oggi, dunque, non si pensa pi alle mi-croalghe come alla soluzione per risolve-re i problemi della fame nel mondo; essevengono, invece, studiate per applicazioniin diversi settori commerciali quali: pro-duzione di integratori alimentari, farmaci,cosmetici e mangimi.Per quanto concerne il consumo umano,

la pasta microalgale secca, in polvere o incompresse, di alcune specie (es. Chlorel-

Alcune microalghe viste al mi-croscopio ottico (ingrandimento400X circa).

A: Diatomee di acqua dolce, inalto Pennalessp., pi in basso adestra Centralessp.

B: Micractiniumsp.C: Dictyosphaeriumsp.

A b C

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la) contiene elevate quantit di carboidra-ti semplici e complessi, oltre a numerosicomposti descritti di seguito. Tipici dellemicroalghe sono i beta glucani, in gradodi potenziare la risposta del nostro siste-ma immunitario (Iwamoto, 2004). In altrespecie (es.Arthrospira) preponderante ilcontenuto in proteine, che le rende un in-tegratore indicato in stati di debilitazioneorganica o per gli sportivi.Dentifrici, lozioni, unguenti e alginati increme assimilabili attraverso la pelle sonoalcuni dei prodotti con sostanze di deri-

vazione microalgale pi comunementecommercializzati dalle industrie farma-ceutiche, principalmente in Giappone. Incampo medico vengono sfruttate le loropropriet antibatteriche, antivirali e antitu-morali (Iwamoto, 2004; Qiang Hu, 2004;Hendrickson, 2009).Le microalghe contengono quantit inte-ressanti di vitamine, tra cui la A, quelle delgruppo B inclusa la B12, la C, la D, la E,la K (Becker, W., 2004) che ne aumentanoil valore nutrizionale. La quantit prodot-ta dipende strettamente dalle condizioni di

crescita e da tutti i processi che vanno dallaraccolta al confezionamento della biomas-sa (Brown M.R. et al., 1999; Ben-Amotzet al., 2003).Fra i numerosi acidi grassi riscontrabili nel-le microalghe i pi importanti sono lacidodocosaesanoico (DHA, 22:6n-3), lacidoarachidonico (ARA 20:4n-6), lacido ei-cosapentaenoico (EPA 20:5n-3), lacidogamma-linoleico e lacido alfa-linolenico,collettivamente noti come PUFA, polyun-saturated fatty acids,gli acidi grassi poli-insaturi Omega-3 e Omega-6.

Notevoli sono anche le propriet antiossi-danti. Sono presenti svariate molecole at-tive in questo senso, tra cui i carotenoidi

astaxantina e beta carotene. Inoltre sonopresenti oligominerali nella loro formaorganica maggiormente assimilabile. Talicomposti possono o essere estratti dallabiomassa algale prima di altre utilizzazioni(uso indiretto), o assorbiti consumando lapasta microalgale tal quale, umida o secca(uso diretto).Nella tabella qui sopra si evidenzia leleva-to contenuto in proteine, carboidrati e lipi-di di alcune specie di microalghe rispetto aquello di alcuni alimenti pi comuni.Per contro, un fattore potenzialmente pre-

occupante per il consumo umano lele-vato contenuto in acidi nucleici di alcunespecie di microalghe, che pu favorire losviluppo di malattie del metabolismo qualigotta e calcolosi renali. Alcuni metodi diproduzione, sopratutto in aree inquinate,hanno fornito derivati con livelli di tossi-cit non trascurabili per il consumo umano,con conseguente sospensione della lavora-zione, come avvenuto, ad esempio, pressoil lago Texcoco. Consumi superiori ai 100grammi al giorno di sostanza secca posso-no indurre in alcuni casi effetti negativi,

quali dolori allo stomaco, nausea, vomito,costipazione (Becker, 2004).Le specie oggi maggiormente coltivate ani commerciali appartengono ai generi:Arthrospira, Chlorella, Dunaliella, Hae-matococcus, Nannochloropsis, Nitzschia,Crypthecodinium, Schizochytrium, Tetra-selmis, Skeletonema, Isochrysis, Chaeto-ceros.In acquacoltura le microalghe vengono uti-lizzate nelle avannotterie, sia come alimen-to per lo zooplancton destinato a nutrire lelarve di pesce, sia come elemento di sta-

bilizzazione chimica nelle vasche (tecnicadelle acque verdi). Inoltre vengono co-munemente impiegate anche negli schiu-

Coteto trzoae d ace spece d mcroaghe rspetto ad amet com

Materae Protee Carodrat lpd

Lievito per il pane 39 38 1

Carne 43 1 34

Latte 26 38 28

Riso 8 77 2

Soia 37 30 20

Chlorella vulgaris 51-58 12-17 14-22

Dunaliella salina 57 32 6

Porphyridium cruentum 28-38 40-57 9-14

Scenedesmus obliquus 50-56 10-17 12-14

Spirulina maxima 60-71 13-16 6-7

Synecochoccus sp. 63 15 11

Aphanizomenon osaquae 62 23 4-7

I contenuti sono espressi in percentuale sul peso secco. Fonte dati: Spolaore P. et al., 2006; Becker et al., 1994

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Spece d aghe sate come magme Spece aevate

Famga: bacarophyceae

Skeletonema costatum B, B, D

Thalassiospira pseudo nana B, A, D

Phaeodactylum tricornutum, C. muelleri B, A, D, C, F

Chaetoceros anis, C. calcitrans B, A, D, F

Cylindrotheca closterium B

Bellerochea polymorpha D

Actinocyclus normanii D

Nitzschia closterium, N. paleacea F

Cyclotella nana F

Famga: Haptophyceae

Isochrysis anis galbana, I. tahiti B, A, D, C, F

Pseudaisochrysis paradoxa A, D, C

Dicrateria sp. D

Cricosphaera elongata DCoccolithus huxleyi D

Olisthodiscus luteus I

Pavlova lutheri, P. pinguis A, D, F, G

Famga: Chrysophyceae

Pyramimonas virginica A, D

Micromonas pussila D

Famga: Chryptophyceaea

Cryptomonas D

Rhodomonas salina A, D

Chroomonas salina DFamga: Xathopyceae

Olisthodiscus luteus D

Famga: Cyaophyceae

Spirulina (Arthrospira) platensis B, D, F, G

Famga: Chorophyceae

Tetraselmis suecica B, A, D, E, F, G

Chlorella sp. A, C, F, G, I

Scenedesmus obliquus, S. quadricauda I, G, F

Dunaliella tertiolecta D, F, G

Chlamydomonas khaki A, D, I, G, IChlorococcum sp. D

Brachiomonas submarina D

Spongiococcum excentricum A

Famga: Estgmatophyceae

Nannochloropsis oculata, N. gaditana D, G, H

Specie allevate:A, larve di molluschi bivalvi; B, larve di gamberi peneidi; C, larve di gamberod'acqua dolce ; D, postlarve di molluschi bivalvi; E, larve di abalone; F, artemia; G,rotiferi marini; H, copepodi marini; I, zooplancton dacqua dolce.

Microalghe usate per la produzione di mangimi

in acquacoltura [fonte dati: Becker 2004; De-Pauw & Persoone, 1988; Lavens & Sorgeloos,1996].

ditoi di molluschi, combinate in miscelemultispeciche pi o meno diversicate;questo per la loro diversa composizionespecica in proteine e acidi grassi essenzia-li, soprattutto quelli poliinsaturi (PUFA), alne di fornire un alimento il pi completopossibile (Kanazawa, 1985).

Microalghe

ed energia rinnovabile

Biocombustibili di prima e di secon-da generazione ormai accertato dalla comunit scienti-ca internazionale che la continua emis-sione nellatmosfera di anidride carbonicaprodotta dalle attivit umane, soprattuttoda quelle basate su combustibili derivatidal petrolio, stia velocemente cambian-do lintero ecosistema del pianeta Terra,modicando al rialzo gli equilibri termi-ci (IPCC). Pertanto da anni scienziati ericercatori sono impegnati nella difcilericerca di soluzioni in grado di risolvereconcretamente tale problema. Tra questedi primaria importanza sono i tentativi disostituire i combustibili di origine fossilecon altri di origine vegetale, tendenti al bi-lancio neutro della CO2. Si assume, infatti,che la biomassa fotosintetica durante il suoaccrescimento assorba la stessa quantit dianidride carbonica emessa quando viene

inne combusta; tuttavia sono da conside-rare anche i processi per la trasformazionedella biomassa, i quali possono inuire ne-gativamente sul bilancio totale.Attualmente, la produzione di biocombu-stibili ricavati da piante edibili, cosiddettidi prima generazione, ritenuta da pi partiuna pratica non sostenibile per la riduzionedelle superci agricole sfruttabili a ni ali-mentari e per lincremento del prezzo dellematerie prime (acqua, fertilizzanti ecc.),necessarie anche alla produzione di beni diprima necessit, quali frumento, mais, riso,

canna da zucchero. Inoltre, luso dei suoliattualmente coltivati potrebbe non bastarea colmare la scarsit di cibo che colpiscebuona parte della popolazione mondiale.Per questo motivo, oggi si punta alluti-lizzo di biomasse non edibili per produrrebiocombustibili, riducendo cos la concor-renza per le risorse tra settore energetico eagroalimentare.Alla luce di questa situazione, in diversiPaesi sono state attivate linee di ricerca -nalizzate a sviluppare e a mettere a puntonuove tecnologie eco-sostenibili per la pro-

duzione di energia pulita. Tali tecnologieutilizzano i cosiddetti biocombustibili di

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seconda o (di nuova) generazione, prodottida fonti rinnovabili eco-compatibili.Da alcuni anni stata presa in considera-zione anche nel nostro Paese la possibili-t di usare a tale scopo le microalghe, ingrado di produrre in modo sostenibile unaquantit di energia decisamente maggiore

per unit di supercie rispetto a quella otte-nuta dal mais o dalla soia e anche dalla pal-ma da olio tropicale (Benemann e Pedroni,2007; Tredici, 2010). Le microalghe posso-no infatti essere considerate a pieno titolouna coltura energetica di seconda genera-zione, in grado di evitare impatti dannosisul mercato agroalimentare e sulla biodi-versit terrestre; ci in quanto coltivabilisu terreni scarsamente produttivi altrimentiinutilizzabili, come le zone costiere aridee le zone paludose, con acque salmastre omarine. Per la loro crescita si potrebberosfruttare acque eutroche, ovvero ricchedi sali nutrienti di origine agricola o civile,ottenendo cos anche la loro depurazione.Le microalghe sarebbero capaci di produr-re 30 volte lequivalente in olio rispettoalla stessa area coltivata con specie terrestriconvenzionali, quali mais, soia e altro. Il li-mite teorico di produttivit, calcolato sullabase di considerazioni relative alla luce in-cidente e allefcienza fotosintetica, indicavalori di circa 280 tonnellate di biomassasecca per ettaro allanno alle latitudini delsud della Spagna; ipotizzando un contenu-to lipidico estraibile del 40%, si ottengonovalori di 115 m3di olio per ettaro per anno(Wageningen University).Tuttavia esistono ancora diversi punti cri-tici prima di poter realizzare produzionienergetiche economiche che vadano oltrestime pi o meno ottimistiche ottenute daesperienze realizzate su scala limitata o,peggio, solo da calcoli teorici. Su questiaspetti di ampliamento della scala operati-va si attendono ancora risultati consolidati

da parte del mondo della ricerca, anche intermini di denizione dei prodotti energeti-ci maggiormente convenienti.Di conseguenza, in un contesto come quel-lo italiano, puntare principalmente al bio-diesel come principale prodotto energeticoderivante dalle microalghe pu rivelarsi

una scelta non priva di rischi. Infatti le ca-pacit produttive medie di biodiesel da par-te delle 19 rafnerie nazionali sono moltoelevate, mediamente intorno alle 120.000tonnellate/anno ad impianto, un valore rag-giungibile solo utilizzando colture microal-gali molto estese (100-200 km2). Lutilizzodi tali superci da considerarsi impropo-nibile per una prima fase di sviluppo, spe-cialmente in mancanza, a livello mondiale,di tecnologie consolidate su larga scala perproduzioni intensive di biomassa micro-algale a basso costo. Nelle prime fasi, sa-rebbe probabilmente pi opportuno consi-derare impianti su piccola/media scala perla produzione di microalghe da destinarealla produzione di biogas, i quali presente-rebbero i valori aggiunti della depurazionedi acque eutroche/reue (Schenk et al.,2008), dellassorbimento di CO2 e dellaproduzione di O2 durante le ore di luce,(Park et al., 2011). Questo rappresenta unobiettivo di prodotto energetico ottenibi-le con processi pi semplici, minori inputenergetici e minori standard qualitativi del-la biomassa rispetto a quanto richiesto peril biodiesel (Barbato, 2011).Ovvio aspetto accessorio delle coltivazionimicroalgali il contributo alla riduzionedelle emissioni di CO2, in quanto questa vie-ne assorbita dalle microalghe sia dallariaatmosferica, sia nel caso in cui provenga dafonti quali fumi di combustione o biogas evenga insufata appositamente nel mezzodi coltura. Lassorbimento avviene median-te conversione fotosintetica del carbonio insostanza organica, attraverso una serie dipercorsi metabolici che possono condurrea diversi composti di accumulo energeticonella cellula microalgale, tra cui riveste

particolare interesse il bioolio, ovvero unasostanza oleosa con alta densit energeticache possibile impiegare, oltre che per laproduzione di biodiesel, anche direttamen-te per lalimentazione di generatori elettricidiesel, anche di piccola taglia. La biomas-sa residua dopo lestrazione dellolio dallemicroalghe pu essere comunque usata perla produzione di biogas.Oltre al biodiesel, agli oli combustibili eal biogas, altri prodotti energetici possonoessere ricavati dalle biomasse microalgali,sebbene con risultati operativi per ora meno

consistenti rispetto a quelli menzionati inprecedenza, come ad esempio idrogeno,

Metodologie produttive usate perottenere composti commercialidalle microalghe

LuceNutrienti

ALGHE

Opzionali

Acque reflue

Acque salateCO2da gas

di scaricoTerrenodegradato

Fotobioreattori

VascheBacini

Estrazione /Transesterificazione

Fermentazione

DigestioneAnaerobica

Biodiesel

Bioetanolo

Metano

Idrogeno

Co-combustione,combustibili specifici

Cibo, mangimi

Biomolecole

Gassificazione/Bio-idorgeno

Essiccazione/Gassificazione

Essiccazione

Essiccazione/Estrazione

Input Coltivazione Down-stream Prodotti

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tramite la microalga Chlamydomonas sp.in particolari condizioni di coltura, o bioe-tanolo per via fermentativa della cellulosae di altri carboidrati presenti nella biomas-sa di determinate specie microalgali.

Coltivare le microalgheColture di laboratorioOltre al mantenimento e alla caratterizza-zione delle specie e dei ceppi, le colturein laboratorio consentono la realizzazionedella ricerca di base per denirne le pro-priet funzionali. Quelle monospecichevengono avviate in provette da 10-50 ml,in condizioni ambientali controllate, inmezzi liquidi contenenti i nutrienti neces-sari alla crescita.Su scala di laboratorio il volume della col-

tura incrementabile mediante passaggisuccessivi no a qualche decina di litri. Atal ne possibile utilizzare capienti conte-nitori in PET trasparenti che devono esseresterilizzati per via chimica (Barbato e DeLuca, 2011).

Colture massiveAnche in questo caso si prefe-risce aumentare gradualmente ivolumi dei fotobioreattori, par-

tendo da 20-30 litri per passare avalori pi grandi, no ad arrivarein vasche o in veri e propri ba-cini di crescita. I passaggi ri-petuti permettono la riduzionedei tempi di crescita (le colturevengono a trovarsi sempre nellafase esponenziale), un controllopi accurato e uno sviluppo pifacilmente programmabile. Unavolta raggiunti i volumi di uti-lizzo, le colture possono esseremantenute in modo semi-conti-nuo, continuo o discontinuo.

Vasche aperte,open pondsOggi gran parte della produzione

mondiale avviene in vasche allaper-to in zone tropicali e sub-tropicali, dove possibile abbattere i costi utilizzando al me-glio la luce solare come sorgente di energialungo tutto il corso dellanno. Spesso perla coltivazione su larga scala vengono uti-lizzate vasche a rimescolamento poco pro-fonde, con

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