Sottoprodotti dell’industria alimentare: il caso della lavorazione dell’ananas

Ormai è assodato, gli scarti dell’industria alimentare sempre più risultano essere dei sottoprodotti o, per meglio dire, delle vere e proprie materie prime utili per la produzione di nuovi prodotti, spesso ad alto valore aggiunto

Isabella Dellera

Tra gli scarti più studiati ed utilizzati ci sono quelli dell’industria enologica e del pomodoro, interessanti per la produzione di antiossidanti e di coloranti naturali, utili all’industria alimentare e farmaceutica. Molto sviluppata è anche l’attività di recupero di sottoprodotti da destinare al settore energetico, prevalentemente per la produzione di biometano, una versione più avanzata del biogas.

Ovviamente, le possibilità che gli scarti dell’industria alimentare possono offrire sono molteplici e, in particolare, possono giovarsi dei vantaggi di flessibilità, tipici delle attività di processo. Pertanto, con gli stessi scarti si possono ottenere prodotti diversi, articolando in modo adeguato i processi di trasformazione che si intendono realizzare.

Un esempio tipico di quanto sopra, è l’impiego alternativo degli scarti di ananas che possono essere impiegati per la produzione di energia, biometano e bioetanolo, ma possono essere anche destinati alla produzione di altri composti, come, ad esempio, l’aceto. In tale direzione, uno studio interessante è quello sviluppato presso l’Istituto di Enologia e Ingegneria Agro-Alimentare della Facoltà di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali dell’Università Cattolica del Sacro Cuore di Piacenza. L’argomento è oggetto di Tesi della dottoranda Arianna Roda e per saperne di più è stata intervistata congiuntamente alla tutor, dottoressa Milena Lambri, docente di Processi della Tecnologia Alimentare II.

Dottoressa Lambri, quali sono le motivazioni che hanno spinto lei e la dottoranda a sviluppare questo studio?

Lo studio si inserisce in un filone di ricerca attivo da anni che ha come obiettivo lo sviluppo di tecnologie alimentari destinate a Paesi in via di Sviluppo. Uno dei problemi maggiori, in questi Paesi, è che per ottenere un determinato prodotto non sempre esistono le materie prime normalmente utilizzate nel mondo industrializzato.

Inoltre, negli stessi Paesi è molto “sentita” la necessità del riutilizzo di sottoprodotti, le popolazioni locali non capirebbero, infatti, perché uno scarto dovrebbe essere considerato un rifiuto, quindi è più facile pensare allo sviluppo di processi alternativi in Paesi dove esiste già ben radicata la cultura del non spreco.

Perché proprio gli scarti di ananas e perché proprio l’aceto?

Stando ai più aggiornati dati FAO, la quota di produzione dei frutti esotici si attesta attorno al 44% (circa 630 milioni di tonnellate) sul totale della frutta. Se poi si considera che 90% circa dei frutti tropicali viene prodotto in Paesi in via di sviluppo, con un trend in continua crescita, risulta evidente che tale filiera produttiva può aiutare a creare occupazione, ad aumentare le entrate degli agricoltori e assicurare la sicurezza alimentare, riducendo i livelli di povertà, in queste aree più svantaggiate.

L’ananas, in particolare, è un frutto ampiamente coltivato in molti paesi tropicali, tra cui Thailandia, Filippine e Brasile. Nel 2014, ne sono stati prodotti 9,5 milioni di tonnellate a livello mondiale. Di tale ammontare, l’80% è stato destinato all’industria di trasformazione per produrre ananas in scatola e succo, mentre il 20% è stato venduto fresco. Durante il processo di trasformazione, gli scarti che vengono generati sono principalmente buccia, torsolo e residui della polpa, ricchi in frazione fibrosa e oligosaccaridica.

Questi sottoprodotti della lavorazione possiedono, quindi, un potenziale valore aggiunto se adeguatamente trasformati e processati. Numerosi studi scientifici, infatti, hanno convertito questi scarti in prodotti ad alto valore aggiunto come acidi organici, antiossidanti, bromelina, etanolo, metano e altri composti bioattivi. In particolare, questa ricerca intende ottenere aceto da buccia e torsolo dell’ananas, aceto visto non solo come condimento, ma anche come conservante alimentare e presidio igienico.

Da sottolineare la grande utilità e funzionalità che questo prodotto acquisirebbe in contesti e realtà sottosviluppate, sia per sopperire alla mancanza della catena del freddo, facilitando la conservazione e lo stoccaggio degli alimenti, sia come disinfettante di superfici, indumenti e igiene della persona.

Dottoressa Roda, gli studi condotti durante il suo dottorato, a quali risultati hanno portato?

I risultati conseguiti non riguardano solamente la produzione dell’aceto in sé, ma dati utili si sono ottenuti anche dai singoli stadi che riguardano il processo di trasformazione degli scarti dell’ananas in aceto.

In primo luogo, nella fase preliminare, ovvero quella di saccarificazione, si è considerata la possibilità di ottenere una significativa resa in zuccheri fermentescibili dal substrato fibroso, tale da consentire l’avvio della fermentazione senza che sia necessario zucchero supplementare. Questa è stata realizzata attraverso pre-trattamento fisico, allo scopo di disgregare la struttura lignocellulosica della matrice, e successiva idrolisi enzimatica per mezzo di enzimi cellulolitici e invertasi.

Questo trattamento preliminare ha permesso di ottenere una resa in zucchero superiore a 70 g di zucchero su kg di peso fresco (g/kg_pf). Con il mosto saccarificato si è avviata la seconda fase del processo, ovvero la fermentazione alcolica, con l’obiettivo di ottenere un “buon” vino dagli scarti dell’ananas. Le prove di fermentazione sono state condotte testando tre differenti ceppi del lievito Saccharomyces cerevisiae a diverse temperature, per una durata minima di 7 giorni. Il monitoraggio dei parametri principali ha evidenziato che la concentrazione di etanolo aumenta in modo significativo, raggiungendo più del 7% vol. entro 64 h. Inoltre, nei vini finali si sono riscontrate concentrazioni importanti di composti volatili attinenti alle classi aromatiche caratterizzanti i vini da frutta tropicale. Infine, la fermentazione acetica è stata realizzata mediante impianto pilota, inoculando Acetobacter aceti al vino d’ananas a una temperatura di 32°C per almeno 30 giorni.

I risultati indicano che il vino ottenuto dagli scarti dell’ananas ha prodotto una buona resa di acido acetico, superiore a 45 g/l, riportando, inoltre, valori di etanolo e acetaldeide residui inferiori al limite di legge. Inoltre, dal confronto dei composti volatili di vino e rispettivo aceto, si vede come tutte le classi aromatiche diminuiscono significativamente, fatta eccezione per gli acidi grassi volatili e per alcuni esteri etilici e alcoli. Inoltre, un esame dettagliato degli off-flavours, mostra che come atteso, l’acetoino aumenta, mentre i fenoli volatili si riducono in modo significativo nell’aceto. I risultati preliminari ottenuti mediante UHPLC-QTOF-MS, mostrano chiaramente come vi siano una serie di composti, ad esempio amminoacidi, che non mutano tra vino e aceto, e altri che, al contrario, aumentano o diminuiscono durante la fermentazione acetica.

Quindi, il processo è articolato in due fasi ben precise e, se vogliamo, distinte: in un primo momento si arriva alla produzione di etanolo che successivamente viene fermentato ad aceto. Ritiene possibile fermare il processo alla sola produzione di etanolo, o meglio di bioetanolo, per scopi energetici?

Esattamente. Il processo tradizionale consiste in una fermentazione in due fasi in cui prima l’alcol viene prodotto dal lievito (Saccharomyces cerevisiae) e in seguito il “mosto” viene inoculato con batteri acetici (Acetobacter aceti). Nulla vieta di concentrare l’attenzione sul prodotto della prima fermentazione, ovvero l’etanolo, come peraltro già ampiamente fatto il numerosi studi, soprattutto per la produzione di biocarburante.

Dottoressa Lambri, ritiene che questo studio possa portare alla realizzazione concreta di un processo produttivo?

Certamente si. Partendo da esperienze del passato che hanno consentito di realizzare in Burundi un impianto per la lavorazione dell’avocado, con produzione di olio di elevata qualità e riutilizzo degli scarti per produrre saponi, riteniamo che anche in questo caso si possa realizzare in qualche Paese dell’Africa o dell’America Latina, nei quali la lavorazione dell’ananas rappresenta una delle tecnologie più sviluppate e dove, pertanto, è facile trovare scarti facilmente riutilizzabili, uno o più impianti per produrre aceto, o semplicemente bioetanolo. La tecnologia è facilmente esportabile in questi Paesi e il prodotto potrebbe trovare largo impiego, come già chiarito, sia nel settore alimentare, sia in quello igienico-sanitario o, ancora, per produrre energia. Alcune ipotesi di intervento sono allo studio e non è escluso che nel corso del prossimo anno possano partire iniziative concrete.