Impiego industriale dei panelli proteici derivanti da semi oleaginosi

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Capitolo 1 
 
1. Introduzione 
La crescente richiesta di metaboliti di origine  vegetale (quali proteine, fenoli, grassi, 
vitamine, fibre ecc) in campo alimentare e in altri settori , ha portato i ricercatori a 
esplorare  nuove fonti naturali di sostanze industrialmente utili. Numerosi studi sono 
stati condotti con l’obiettivo di trovare una risorsa economicamente sostenibile di 
integratori alimentari a base proteica con caratteristiche salutistiche e funzionali. Negli 
ultimi anni la produzione di semi oleaginosi ha subito un notevole incremento con il 
conseguente aumento della produzione mondiale di olio di semi. Dopo il processo di 
estrazione, il materiale vegetale residuo può essere   utilizzato  come fonte di proteine e 
altre sostanze utili per varie tipologie di impiego.  
Produzione semi 08/09 09/10 10/11 11/12 Previsione ‘13 
Semi di Soia  211.96  260.85 264.18 259.22 257.00 
Semi di Colza 48.50   57.81 60.39 59.84 60.28 
Semi di Girasole 33.25  31.63 32.82 37.21 38.94 
Produzione Meal 08/09 09/10 10/11 11/12 Previsione ‘13 
Meal Soia 151.93  165.24 174.24 180.94 180.60 
Meal Colza 30.81  33.57 34.88 34.19 34.21 
Meal Girasole 12.78  12.93 13.02 14.17 14.68 
Uso Domestico 08/09 09/10 10/11 11/12 Previsione ‘13 
Meal Soia 152.39  160.83 170.17 177.83 177.43 
Meal Colza 30.81  33.48 34.61 33.72 33.74 
Meal Girasole 12.10  12.50 12.42 13.15 13.86 
Tabella 1 statistiche sulla produzione mondiale relativa ai semi oleaginosi. da: USDA (2012) 
Come mostrato in tabella-1 la produzione mondiale di olio di semi offre una mole di 
residuo vegetale la cui composizione chimica (tabella-2) permette di ipotizzare l’impiego 
di tale matrice in diversi ambiti tra cui quello alimentare. Attualmente la quasi totalità 
del meal prodotto viene destinata alla fertilizzazione del terreno ed in alcuni casi 
all’alimentazione animale. Tali impieghi non  sfruttano al meglio le potenzialità di questo 
prodotto che potrebbe essere utilizzato per vari altri tipi impieghi, quale l’alimentazione 
umana, andando incontro alle richieste da parte dei consumatori che esigono sia qualità 
alimentare in particolare riguardo a salubrità e sicurezza, concetto che va oltre alla 
semplice soddisfazione del cliente stesso, ma punta piuttosto alla tutela della salute 
pubblica, sia trasparenza relativamente all’origine e a tutti gli step del processo che
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portano all’ottenimento del prodotto finito (vedi http://it.wikipedia.org/wiki/HACCP). 
Questa volontà da parte dei consumatori è testimoniata dal sentimento di condanna da 
parte dell’opinione pubblica di sostanze di sintesi e di proteine di origine animale, 
utilizzate per l’alimentazione animale, a causa degli episodi di contaminazione legati a 
questi prodotti, quali l’encefalopatia 
spongiforme (mucca pazza) o l’aviaria 
che sono stati causa di un elevato 
numero di decessi. Attualmente il D.M. 
del 16 ottobre 2003 riguardante misure 
sanitarie di protezione contro le 
encefalopatie spongiformi trasmissibili 
indica le norme di produzione, controllo 
e immissione nel mercato delle carni 
bovine, ovine e caprine impedendo 
l’alimentazione di questi capi con 
mangimi ottenuti dai resti delle carcasse 
macellate di tali specie lasciando spazio 
all’impiego di proteine vegetali. L’olio di 
semi viene estratto da semi oleaginosi di 
piante come soia, mais, girasole, lino, 
cartamo o colza e le sue applicazioni sono svariate; oltre all’utilizzo in ambito alimentare 
come olio per fritture dato il suo alto punto d’ebollizione (circa 200°C), l’olio di semi 
costituisce una fonte, necessaria per la dieta, di acidi grassi omega 3 e polinsaturi che, in 
studi precedenti, hanno dimostrato il loro effetto benefico contro malattie 
cardiovascolari (Tolkachev, 2000). L’industria olearia può sfruttare due principi per 
l’estrazione dell’olio: il sistema tradizionale in cui si raggiungono alte temperature e si 
sfrutta l’estrazione con solvente, oppure il processo meccanico con spremitura a freddo; 
tali processi saranno confrontati in seguito. Al termine del processo industriale si ottiene 
il prodotto principale: l’olio e il sottoprodotto il così detto meal di semi. I panelli 
costituiti da semi macinati sono composti da un 10% circa di olio residuo ed un 30% circa 
di proteine grezze che rappresentano la parte più interessante di tale matrice insieme ad 
Tabella-2 Gonzalez et al. 2007; Composizione chimica 
semi di girasole
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altre sostanze quali lignani e fibre. Tale composizione ci permette di considerare questo 
sottoprodotto come fonte di proteine naturali di origine vegetale con la prospettiva 
futura di ottenere un prodotto in grado di sostituire la farina di soia che presenta alcuni 
inconvenienti quali l’utilizzo di solventi organici nell’attuale processo produttivo e che 
viene estratta da materie prime OGM, in molti paesi non consentite. In ambito 
alimentare, è sempre più frequente la domanda di cibi senza grassi e ricchi in fibre e 
proteine; la ricchezza in questi composti dei panelli dell’industria olearia ci permette di 
prevedere un utilizzo che soddisfi tali richieste. Le proteine che contengono tali panelli 
hanno evidenziato proprietà funzionali utili per i processi alimentari simili a quelle di 
agenti emulsionanti, schiumogeni e addensanti grazie alle caratteristiche delle albumine 
e globuline che conferiscono ai panelli di semi di lino, girasole, cartamo e colza proprietà 
simili a quelle degli estratti di soia (Gonazlez et al., 2007). In pasticceria, per proprietà 
funzionali di questa matrice, le proteine dei semi di lino sono state studiate come 
sostituto delle uova nella produzione casalinga di cibi cotti al forno indicati per 
consumatori vegani (Rabetafika et al., 2011). A livello nutrizionale i panelli di semi 
possono essere utilizzati come fonte di fibre naturali o di antiossidanti come nel caso del 
girasole o del lino che contengono peptidi bioattivi e carotenoidi con proprietà 
benefiche contro le malattie della vista e che rallentano l’irrancidimento dei cibi 
contenenti grassi (Franke et al. 2010); ma la caratteristica più importante a livello 
nutrizionale è data dalla composizione amminoacidica delle proteine che hanno 
dimostrato essere facilmente digeribili (Bos et al. 2011) ed essere una fonte importante 
di amminoacidi essenziali come gli AA solforati. Tali caratteristiche rendono le proteine 
dei panelli additivi nutrizionali per alimenti senza glutine. A questi benefici nutrizionali 
va aggiunta anche l’attività antitumorale e contrastante il carcinoma della prostata di 
alcuni peptidi biologicamente attivi e le proprietà benefiche degli acidi grassi polinsaturi 
(Tolkachev et al. 2000). La composizione amminoacidica in linea con il pattern FAO 
(FAO/WHO/UNU 1985) conferisce a questa matrice, oltre i valori nutrizionali già elencati, 
anche caratteristiche interessanti in ambito farmaceutico grazie alla  presenza di 
amminoacidi ramificati e al basso contenuto in amminoacidi aromatici che determina, in 
particolar modo per le proteine dei semi di lino, proprietà di tipo antitumorale, 
anticolesterolemico, antimicrobico e antinfiammatorio. Inoltre alcune delle proteine 
isolate hanno evidenziato effetti stimolanti sul sistema immunitario che sembrano
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dipendere dalla  presenza, nella catena amminoacidica, di arginina, glutammina ed 
istidina (Rabetafika et al., 2011). L’organizzazione mondiale per la salute, WHO World 
Health Organization, con il documento FAO/WHO/UNU 1985 (WHO, 1985) indica la 
composizione amminoacidica da rispettare nella produzione alimentare indicando dei 
limiti diversi per classe di consumatore in base all’età e al sesso. L’utilizzo soprattutto in 
campo alimentare delle proteine dei panelli di semi presenta alcune problematiche che 
non vanno trascurate tra cui la più rilevante è dovuta alla presenza di fattori anti-
nutrizionali; i prodotti che più evidenziano questo difetto sono i meal di semi di cartamo 
e colza a causa della presenza di glucosinolati che ne impediscono l’impiego per 
l’alimentazione umana (Verkerek et al. 2009) ; questo problema si manifesta anche per 
gli altri semi ma in maniera meno rilevante. Anche i semi di girasole presentano alcuni 
fattori anti-nutrizionali dovuti alla presenza di composti fenolici quali l’acido clorogenico; 
mentre i semi derivanti dall’estrazione dell’olio della colza contengono altri esteri di 
acidi fenolici, la cui concentrazione è circa 30 volte maggiore di quella dei semi di soia, 
che causano il colore scuro ed il sapore amaro delle farine oltre che a rendere le 
proteine a cui si legano meno digeribili. Altro componente dei panelli indesiderato è 
l’acido fitico, che formando ioni fitato con alcuni cationi, diminuisce la disponibilità di 
elementi minerali oltre a legarsi con l’amilasi inibendone l’attività. E’ comunque 
possibile ovviare a tali problematiche prevedendo, nel processo di estrazione, una fase 
che elimini i fattori anti-nutrizionali tramite estrazione con solvente. Un’altra 
problematica che s'incontra nell’impiego dei semi di scarto dell’industria olearia è la 
denaturazione a cui vanno incontro le proteine durante l’estrazione dell’olio causata 
dalle elevate temperature a cui viene effettuato il processo; questo problema ha 
impedito l’impiego di tale prodotto per l’alimentazione dell’uomo favorendo l’impiego 
dei panelli come mangime animale. In questo lavoro si analizzeranno le possibilità 
d’impiego dei panelli di scarto dell’industria olearia, indicati anche come meal in vari 
campi industriali. Al momento l’utilizzo di questi residui è nullo o si limita al loro utilizzo 
per l’alimentazione animale e all’uso come fertilizzante organico agricolo. Saranno 
inoltre analizzati i vari metodi di estrazione dell’olio in modo da valutare se, con le nuove 
tecniche oggi utilizzate, possono essere  allargati i campi di impiego dei panelli proteici.