Produrre olio di semi di canapa e salvare l’ambiente

1. Che cos’è la “Green Chemistry”?

L’emergere della Green Chemistry per scopi di estrazione è avvenuta negli anni ’90 dello scorso secolo, con l’obbiettivo di ridurre il consumo energetico e sostituire i solventi convenzionali con alternative meno nocive per l’ambiente. Fra le tecnologie più ecologiche per l’estrazione di matrici naturali, sono attualmente disponibili:

• la pressatura meccanica;
• l’estrazione assistita con ultrasuoni; 
• l’estrazione microonde-assistita
• l’estrazione con solvente e l’estrazione fluida supercritica (SFE).

Questo articolo prende in considerazione metodi estrattivi differenti, ovvero l’estrazione per mezzo di solvente e l’estrazione a fluido supercritico.

Queste tecniche estrattive vengono utilizzate nell’industria alimentare anche per produrre l’ olio di canapa, noto per le proprietà antiossidanti  e riconosciuto come l’unico olio di origine vegetale che possiede un apporto di acidi grassi essenziali (Omega 6 ed Omega 3) in un rapporto ideale di 3:1.

È interessante sottolineare come per estrarre un composto da matrice naturale, sia più efficace una tecnica che non impiega sostanze secondarie e che nello stesso tempo ha un impatto ridotto sull’ambiente.

2. Utilizzi della canapa: premessa normativa

Parlando degli utilizzi in campo alimentare della cannabis, è necessario fare una piccola premessa normativa: 

• Nel 2019 l’EFSA inserisce la cannabis all’interno della lista di “novel food”; 
• Nel 2020 l’ONU e l’organizzazione mondiale della sanità (WHO) rimuovono questa pianta dalla lista degli stupefacenti. 

Più nello specifico, in Italia sono due i documenti importanti che è bene citare:

• Una prima legge del 2016 che regolamenta e promuove la coltivazione di cannabis (specificatamente solo per la tipologia C. Sativa) lecita se non per fini di stupefazione. È permessa per la produzione di alimenti, cosmetici, materiale destinato al sovescio o per la bonifica di siti inquinati, bio-edilizia, florovivaismo o per studi e ricerche. Con limiti per il contenuto di tetraidrocannabinolo (THC) all’interno della pianta (0,2-0,6%). ^[1]
• Successivamente, un Decreto Ministeriale (2019) che fissa i limiti di THC in maniera più specifica all’interno degli alimenti (2,0-5,0 mg/Kg). ^[2]

Quando si parla di alimenti derivati dall’olio di canapa (nome botanico Cannabis Sativa L. ) potremmo citare sottoprodotti come ad esempio la farina di semi di canapa, ma anche prodotti innovativi come gli “hemp based drinks” o i germogli. Tuttavia, questo articolo si concentrerà sull’olio di canapa date le sue spiccate caratteristiche nutraceutiche.

3.  Che cos’è l’olio di canapa?

L’olio di canapa è un prodotto estratto dai frutti della pianta Cannabis L. Sativa. Il frutto è un achenio, comunemente chiamato seme di canapa o canapuccia.

4. Olio di semi di canapa: i benefici

L’utilizzo di olio di canapa nella dieta sembra non avere effetti collaterali, ma anzi, risulta utile alla cura di diverse malattie come neurodermatiti ed artrite, ed anche più, è efficace nella tutela della salute cardiovascolare. Il potenziale terapeutico dell’olio di canapa è infatti riconducibile all’elevato contenuto di acidi alfa e gamma linolenici dotati di riconosciuti effetti antinfiammatori ed effetti positivi sul sistema cardiocircolatorio. ^{[3] [4]}

5. Olio di canapa: le proprietà

L’olio di canapa possiede numerose proprietà: è composto prevalentemente da trigliceridi (la cui frazione polinsatura raggiunge di norma l’ordine dell’80%) e, come abbiamo detto, risulta particolare poiché contiene acidi grassi essenziali, in particolare acido linoleico (Omega-6) e acido alfa linoleico (Omega-3), in un rapporto ideale di 3:1. ^[5]

Come per tutti gli oli vegetali, la composizione dell’olio di canapa può variare in funzione:

• della cultivar;
• delle condizioni ambientali;
• della raccolta;
• della lavorazione.

Tuttavia, generalmente l’olio di semi di canapa presenta gli acidi grassi essenziali in percentuali piuttosto stabili che vanno dal 50 al 70% per l’Omega-6 e 15-25% di Omega-3. ^[6]

Questo contenuto risulta fondamentale in un periodo in cui la dieta occidentale è troppo sbilanciata verso un eccessivo introito di Omega-6 e di riflesso troppo carente in Omega-3. 

La recente ricerca clinica infatti continua ad identificare questo squilibrio come cofattore di importanti malattie comuni, tra cui:

• malattie cardiovascolari, 
• diabete,
• disturbi della pelle. ^{[7] [8]}

L’olio di semi di canapa, inoltre, contiene in genere meno del 10% di acidi grassi saturi e nessun acido grasso trans, che è particolarmente dannoso per l’equilibrio del colesterolo nel sangue. ^[9]

Per questo motivo viene considerato uno dei migliori oli nutrizionali per la salute. 

L’altro contenuto importante dell’olio di canapa è rappresentato dalla vitamina E (tocoferolo), che svolge il ruolo di antiossidante garantendo la conservazione dell’olio stesso. 

Data però l’elevata quantità di acidi grassi insaturi, è importante, se si vuole ritardare la conservazione, aggiungere ulteriore vitamina E al prodotto oppure agire con misure di prevenzione naturali. ^[10]

Fin dall’antichità l’uomo ha cercato di procurarsi dalla natura tutto ciò che gli serviva per la propria sopravvivenza, sfruttando le tecniche più semplici di estrazione senza nemmeno conoscerne i principi ma seguendone soltanto la fenomenologia.

Anche per alimenti quotidiani come olio, vino o birra, venivano impiegate tecniche di estrazione valide ancora oggi. Tuttavia, con il progresso degli ultimi anni, disponiamo ora di tecniche più esaustive e nello stesso tempo più complesse della semplice spremitura o dell’estrazione per mezzo di solvente, ed è il caso dell’estrazione a fluidi supercritici.

Generalmente, l’estrazione dell’olio di canapa viene effettuata mediante spremitura a freddo o estrazione per mezzo di solvente, ma i limiti di queste tecniche sono diversi.

L’estrazione a freddo olio di canapa è una tecnica fisica che però fornisce rese piuttosto basse con conseguente “spreco” della materia prima. 

L’estrazione per mezzo di solvente è invece intesa come un processo guidato da due diversi fenomeni:

• la diffusione del solvente all’interno del soluto,
• l’osmosi che permette al soluto di veicolare nel solvente.

Questa tecnica di estrazione dell’olio di canapa permette di separare i costituenti desiderati (come l’olio in questo caso) da matrici solide di tipo alimentare, vegetale o animale, mediante l’impiego di opportuni solventi.

La tecnica si serve di uno strumento che prende il nome di Soxhlet, attribuitogli dallo scienziato Franz Von Soxhlet che per primo ne descrisse il funzionamento.

Lo strumento e il funzionamento permettono di estrarre a caldo le matrici vegetali dell’olio di canapa mediante l’impiego di solventi organici volatili (come l’n-esano) attraverso un processo simile alla percolazione, ma solitamente più efficiente.

Si tratta di cicli effettuati in ripetizione fino a che l’estrazione si considera completa. Successivamente, si fa evaporare il solvente e si ottiene il prodotto finale.

L’estrazione per mezzo di solvente però porta inevitabilmente alla presenza di residui tossici all’interno dell’estratto finale. ^[11]

Ecco per quale motivo l’estrazione con solvente (in Soxhlet) non può essere considerata una tecnica verde. E pur restando forse la tecnica estrattiva più usata, può essere sostituita da altre in grado di generare un prodotto che non presenti residui tossici o modifiche dal punto di vista della struttura chimica. ^[12]

È questo il ruolo che acquisisce l’estrazione a fluido supercritico (SFE).

6.1 Olio di canapa, come si estrae: l’estrazione a fluido supercritico

Un’altra  tecnica estrattiva dell’olio di canapa  si basa sulla possibilità di utilizzare come solvente estrattivo un fluido con proprietà intermedia fra quelle dei gas e dei liquidi.

È attraverso modeste variazioni di temperatura o di pressione che si possono infatti modulare in un ampio range le proprietà dei gas e utilizzare la loro “criticità” per controllare il comportamento di fase nei processi di separazione. Al di sopra della temperatura critica (la temperatura al di sopra della quale una sostanza non può esistere allo stato liquido, neanche essendo sottoposta a compressione, ndr) è possibile regolare la solubilità del fluido in un ampio intervallo (con cambiamento di pressione isotermico o con cambiamento di temperatura isobarico).

È proprio la possibilità di regolare il potere solvente del fluido supercritico che rende possibile l’estrazione in SFC, ed è proprio grazie a questo che è possibile estrarre e poi recuperare in maniera efficiente i prodotti selezionati. ^[13]

Esistono diversi SFC, ma è l’anidride carbonica (CO2) che nel suo stato di fluido supercritico, si distingue come il sovente SCF più usato per diversi motivi:

• È prontamente disponibile e poco costosa;
• È un gas riutilizzabile;
• Possiede una bassa temperatura critica (TC= 31.3°C), adatta ai composti termolabili;
• Un relativamente basso punto critico di pressione (72,8 bar);
• Rispetto ad altri fluidi supercritici, il CO2 ha un punto critico molto più facile da usare;
• Ha una densità al punto critico relativamente alta (467,6 kg/m3) e perciò il suo potere solvente attorno al CP rispetto ad altri SCF è molto più alto e il tempo di estrazione può essere più breve;
• Diffonde attraverso matrici estrattive in modo più veloce e riunisce l’estrazione e la rimozione in un’unica tecnica;
•  È inodore, non è tossica, non brucia, non esplode e non danneggia lo strato di ozono;
• Il recupero è semplice e conveniente, può essere riciclata senza alcun trattamento.

Al termine di questa tecnica estrattiva, la CO2 passa ad una unità refrigerante dove viene condensata e purificata in separatori ciclonici e rimessa in circolo o rimandata ai serbatoi.

A seguito del completamento del processo, la CO2 ritorna ad un gas alle condizioni atmosferiche e, dato che la CO2 immagazzinata (imbottigliata o sepolta) infine fa il suo ritorno nell’atmosfera, il cambiamento netto nei livelli di CO2 è zero. 

Da qui i vantaggi:

• la facilità con cui è possibile separare il prodotto finale dal solvente (CO2);
• migliori velocità di trasporto. Sebbene le densità dei fluidi supercritici si approssimano a quelli dei liquidi convenzionali, le loro proprietà di trasporto sono più vicine a quelle dei gas;

l’impatto ambientale è quasi nullo.

7. Conclusioni

In generale, possiamo dire che sarebbe da incentivare il consumo dell’olio di canapa rispetto ad altri di origine vegetale, in quanto presenta caratteristiche ottimali per il mantenimento dello stato di salute (prevalentemente cardiovascolare).

Attualmente, l‘olio di canapa viene estratto principalmente dai semi mediante estrazione a pressa ed estrazione con solvente. Tuttavia, l’estrazione a pressa è spesso associata a una resa inferiore mentre l’estrazione con solvente comporta tempi di estrazione più lunghi ed è associata alla presenza di residui tossici. 

Con l’estrazione con CO2 supercritica dell’olio di semi di canapa è possibile estrarre composti termosensibili facilmente ossidabili come acidi grassi polinsaturi (PUFA) evitando l’uso di solventi tossici come l’n- esano, poiché la CO2 non è tossica, riciclabile, economica, relativamente inerte, non infiammabile e facilmente separata dall’estratto.

Per ciò che riguarda ancora l’estrazione supercritica con CO2, è stata dimostrata la sua efficacia e sarebbe un bene promuoverne l’impiego, nonostante i pochi difetti, come la necessità di un personale specializzato per poterla effettuare.