A comprehensive investigation on the properties of seaweed (Sargassum tenerrimum) protein isolates: Addressing the knowledge gap on drying methods
Questo studio dimostra che gli isolati proteici dell'alga *Sargassum tenerrimum*, quando processati tramite liofilizzazione, essiccazione sottovuoto o spray drying, producono proteine di alta qualità, sicure e bioattive con proprietà strutturali e funzionali distinte, dove lo spray drying offre capacità emulsionanti e schiumogene superiori mentre la liofilizzazione preserva un maggiore contenuto fenolico.
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In un mondo in cui la popolazione umana è destinata a raggiungere quasi dieci miliardi verso la metà del secolo, la ricerca di nuove fonti di cibo di alta qualità è diventata una questione di urgente necessità. Sebbene gli animali abbiano a lungo fornito la maggior parte delle proteine dietetiche, il costo ambientale dell'allevamento del bestiame sta spingendo gli scienziati a guardare verso l'oceano in cerca di alternative. Le alghe, le vaste foreste del mare, sono note per essere ricche di minerali, fibre e vitamine, ma il loro potenziale come fonte primaria di proteine è rimasto in gran parte inesplorato. La sfida risiede nel fatto che le alghe sono organismi complessi; le loro cellule sono resistenti e piene di composti che possono interferire con l'estrazione della proteina al loro interno. Inoltre, una volta estratta, la proteina deve essere essiccata per essere conservata e utilizzata, ma il metodo utilizzato per rimuovere l'acqua può alterare fondamentalmente la struttura della proteina, la sua capacità di mescolarsi con altri ingredienti e il suo valore nutrizionale. Comprendere come le diverse tecniche di essiccazione influenzino queste delicate proteine marine è la chiave per trasformare le alghe in una fonte di cibo sostenibile e praticabile per il futuro.
Ricercatori della Kerala University of Fisheries and Ocean Studies e del Central Institute of Fisheries Technology in India si sono posti l'obiettivo di risolvere questo specifico enigma utilizzando una comune alga bruna nota come Sargassum tenerrimum. Hanno iniziato raccogliendo l'alga dalle acque costiere del Palk Bay, nel sud dell'India, pulendola e macinandola in una polvere fine. Utilizzando un processo chimico che prevede lo spostamento dell'acidità dell'acqua per estrarre la proteina dalla materia vegetale, hanno isolato la proteina dal resto dell'alga. Ciò ha prodotto un estratto proteico liquido, che hanno poi diviso in tre lotti. Ogni lotto è stato essiccato con un diverso metodo industriale: uno è stato congelato ed essiccato sotto vuoto per rimuovere direttamente il ghiaccio, un altro è stato essiccato in una camera a vuoto a una temperatura moderata, e il terzo è stato spruzzato in un flusso di aria calda per essiccare quasi istantaneamente. L'obiettivo era vedere quale di questi tre metodi producesse il prodotto finale migliore in termini di contenuto proteico, sicurezza e funzionalità della polvere negli alimenti.
I risultati hanno rivelato che tutti e tre i metodi hanno prodotto con successo una polvere ricca di proteine, ma la qualità variava significativamente a seconda di come veniva rimossa l'acqua. La polvere ottenuta tramite spray-drying conteneva la quantità più alta di proteine, circa il 66 percento, seguita da vicino dal campione liofilizzato con circa il 65 percento, mentre il campione essiccato sottovuoto aveva la quantità minore, poco meno del 50 percento. Fondamentalmente, i ricercatori hanno testato le polveri per metalli pesanti pericolosi come piombo, mercurio e cadmio, riscontrando che non erano presenti in quantità rilevabili, confermando che il processo di estrazione aveva purificato efficacemente l'alga. Tuttavia, la scelta del metodo di essiccazione ha modificato la composizione chimica della polvere. Il campione liofilizzato ha mantenuto la maggiore quantità di composti vegetali naturali chiamati fenoli, noti per i loro benefici per la salute, mentre il calore elevato del processo di spray drying ha ridotto leggermente questi composti. Nonostante ciò, la polvere ottenuta tramite spray drying ha mostrato una forte capacità di neutralizzare i radicali liberi nocivi, suggerendo che possedesse ancora un significativo potere antiossidante.
Quando gli scienziati hanno esaminato la natura fisica delle polveri, le differenze sono diventate ancora più distinte. Sotto un potente microscopio, le particelle ottenute tramite spray drying apparivano come minuscole sfere cave, una forma formata dall'essiccazione rapida delle goccioline di liquido. Al contrario, la polvere liofilizzata appariva come scaglie rimpicciolite simili a un nido d'ape, e il campione essiccato sottovuoto consisteva in pezzi rotti e sbriciolati. Queste differenze strutturali contavano molto quando i ricercatori hanno testato come le polveri si comportavano in acqua e olio. La polvere liofilizzata si è sciolta meglio in acqua, specialmente quando l'acqua era leggermente alcalina, rendendola la più versatile per la creazione di miscele omogenee. Ha inoltre formato le emulsioni più stabili, il che significa che poteva tenere insieme efficacemente olio e acqua, un tratto crucialo per la creazione di condimenti o cibi cremosi. La polvere ottenuta tramite spray drying, pur essendo leggermente meno solubile, eccelleva nella creazione di schiume, espandendosi significativamente quando montata, il che potrebbe essere utile per consistenze alimentari leggere e ariose.
Lo studio è concluso che, sebbene la liofilizzazione preservasse le proprietà strutturali e funzionali più delicate dell'alga, rendendola la scelta superiore per applicazioni alimentari di alta qualità, lo spray drying offriva un'alternativa convincente. Il metodo dello spray drying ha prodotto una polvere con un alto contenuto proteico e ottime capacità di schiumatura, ed è considerato un metodo idoneo per la produzione commerciale grazie alle sue caratteristiche operative. I ricercatori hanno scoperto che il processo di essiccazione non ha distrutto la struttura fondamentale della proteina né la sua capacità di combattere i batteri, poiché le polveri hanno mostrato una forte attività contro comuni patogeni alimentari. In definitiva, il lavoro dimostra che la proteina delle alghe è una risorsa sicura e potente, e la scelta del metodo di essiccazione permette ai produttori alimentari di personalizzare il prodotto finale per esigenze specifiche, che si tratti della massima ritenzione nutrizionale o di una produzione su larga scala ed efficiente.
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