Un nuovo approccio green per il recupero e la stabilizzazione dell’aroma di Lavandula stoechas abbinando CO2 supercritica e solventi eutettici naturali profondi

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12443 (2023) Citare questo articolo

Questo lavoro ha studiato un approccio ecologico per ottenere e stabilizzare i composti organici volatili di Lavandula stoechas L. con caratteristiche aromatiche sensoriali utilizzando solventi alternativi, vale a dire anidride carbonica supercritica (scCO2) e solventi eutettici profondi (DES). Gli estratti di CO2 sono stati dispersi in diverse miscele DES (betaina:glicole etilenico (1:3), betaina:glicerolo (1:2) e glicerolo:glucosio (4:1)) e la loro stabilità è stata monitorata durante 6 mesi di conservazione a temperatura ambiente monitorando il profilo dello spazio di testa (HS). L'estratto di CO2 è stato utilizzato come controllo. Inizialmente è stato determinato che negli estratti era presente una presenza dominante di monoterpeni ossigenati (67,33–77,50%). Durante la conservazione si sono verificati cambiamenti significativi nell'HS dei campioni, come la diminuzione degli idrocarburi terpenici che ha influenzato anche la presenza di terpeni ossigenati, che in alcuni casi è aumentata. Inoltre, nel controllo è stata registrata la massima formazione di nuovi componenti, il che potrebbe essere un indicatore di una diminuzione della stabilità. I DES-CO2 erano più stabili del controllo CO2 e tra questi, la betaina:glicole etilenico si è distinta come il sistema più adeguato per mantenere la stabilità dei componenti HS di L. stoechas. Per la stima visiva delle somiglianze e delle dissomiglianze tra i campioni, sono stati applicati approcci di riconoscimento dei pattern chemiometrici, tra cui l'analisi dei cluster gerarchici, l'analisi delle componenti principali e la somma delle differenze di classificazione.

Vari composti organici volatili (COV) sono caratterizzati da proprietà aromatiche sensoriali e mostrano una varietà di odori e sono altrimenti noti come odoranti, fragranze o sapori. Questi COV vengono utilizzati nell'industria alimentare, delle bevande, chimica, cosmetica, dei profumi e farmaceutica1,2,3 e la domanda del mercato per i composti aromatici è in costante crescita. Secondo Grand View Research4, la dimensione del mercato degli aromi e delle fragranze a livello globale è stata stimata a 23,35 miliardi di dollari nel 2021 e si prevede che aumenterà a un tasso di crescita annuo composto del 4,3% nel periodo tra il 2022 e il 2030. Inoltre, c'è l'immensa necessità e aspirazione delle industrie di sostituire gli aromi sintetici con quelli naturali per mantenere la loro competitività sul mercato, che è condizionata dalla domanda dei consumatori di prodotti naturali e dalle normative. Inoltre, considerando che l’esperienza organolettica del prodotto è uno dei fattori chiave che ne determinano l’accettazione e l’utilizzo, i composti aromatici svolgono un ruolo importante nell’economia5. Oltre ad essere utilizzati per regolare le caratteristiche sensoriali dei prodotti, i composti volatili aromatici possiedono ulteriori attività rilevanti dal punto di vista medicinale. Pertanto, rappresentano composti biologicamente attivi e importanti.

Inoltre, la crescente domanda di componenti volatili di origine naturale crea la necessità di una ricerca che mira a stabilire soluzioni più efficienti, più economiche, più semplici ed ecologiche per il loro ottenimento, nonché a identificare nuove fonti rinnovabili di composti volatili aromatici naturali.

I metodi convenzionali per ottenere aromi e fragranze naturali come l'idrodistillazione e la distillazione a vapore, la macerazione, l'estrazione con solventi e l'enfleurage rappresentano processi con numerosi svantaggi come la necessità di purificazione, l'utilizzo inefficace dei materiali, la degradazione dei componenti e processi che richiedono tempo3. Per superare queste carenze è stata sviluppata l’estrazione con anidride carbonica supercritica (CO2), dimostrandone la superiorità rispetto ai metodi convenzionali6. L’estrazione supercritica della CO2 unisce diversi aspetti benefici e importanti precondizioni per l’implementazione industriale e per rimanere competitivi sul mercato: (i) l’ambiente: si ottiene un utilizzo più efficiente delle materie prime naturali e viene utilizzato un solvente sicuro per l’ambiente; (ii) si ottengano prodotti salubri e puliti senza la presenza di solventi organici tossici; (iii) profitto: ottimizzando i processi, si ottengono un utilizzo efficiente e il rendimento massimo con la minimizzazione delle spese di processo; le condizioni del processo possono essere manipolate e variate a seconda dello scopo e si può effettuare un frazionamento che può aumentare l'utilizzo del materiale vegetale7,8. Inoltre, l’estrazione con CO2 supercritica riduce la possibilità di degradazione che spesso può verificarsi, ad esempio, durante la distillazione a vapore9. Pertanto, l’odore degli estratti di CO2 è più simile a quello del materiale vegetale da estrarre. Inoltre, la stabilità e la maggiore durata di conservazione degli estratti di CO2 rispetto all'olio essenziale possono essere il risultato della coestrazione di componenti lipidici di peso molecolare più elevato che non partecipano alla formazione dell'odore ma possono avere un ruolo nella decelerazione e/o prevenzione dell'evaporazione dei COV aromatici3.