ITMI20132105A1 - Procedimento per la detossificazione della jatropha curcas comprendente un trattamento a caldo - Google Patents
Procedimento per la detossificazione della jatropha curcas comprendente un trattamento a caldoInfo
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Description
Descrizione di una domanda di brevetto per invenzione industriale
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la detossificazione dei semi della varietà di Jatropha, in particolare la Jatropha Curcas.
Del genere Jatropha si conoscono 170 specie diverse quasi tutte con componenti tossiche che le rendono non commestibili (sia l’olio di spremitura che la farina derivata dalla spremitura).
Jatropha curcas è un arbusto perenne, velenoso, di altezza massima di circa 5 m, appartenente alla famiglia delle Euforbiacee. Il frutto della Jatropha Curcas è costituito da un esocarpo contenete semi che hanno al loro interno dei noccioli.
Mediamente il numero di semi per frutto varia da 1 a 4 (con oltre il 50% con tre semi). I semi hanno al loro interno generalmente tre noccioli.
Il rapporto ponderale tra guscio e nocciolo nel seme varia tra il 37 e il 38% e la resa ponderale in olio di prima spremitura varia tra il 34 e il 36 % rispetto al seme e del 54-58 % rispetto al nocciolo.
L’estrazione dell’olio dal seme viene eseguita con le classiche tecniche di molitura e cioè mediante pressatura. L’olio risultante viene chiarificato dalle eventuali morchie solide trascinate e il residuo (detto “panello” o sansa), contenente ancora tracce di olio, viene recuperato.
La tossicità della Jatropha è dovuta fondamentalmente alla presenza di diesteri e triesteri del forbolo . Il forbolo ha la formula qui sotto riportata:
La concentrazione di questi individui chimici tossici varia dal punto di vista ponderale tra 18.000 e 25.000 mg per kg di semi (1,8/2,5 %).
Come tutti gli altri membri della famiglia delle Euphorbiaceae, le piante di Jatropha contengono oltre al forbolo numerosi composti della famiglia delle proteine.
Pertanto la tossicità della Jatropha è sostanzialmente e praticamente dovuta alla presenza di esteri del forbolo mentre gli altri prodotti presenti nell’olio e nella farina di risulta dalla pressatura hanno solo effetto “antinutrizionale” e non tossico.
Esistono numerose tecniche di detossificazione che prevedono trattamenti a caldo seguiti da differenti trattamenti chimici. I test eseguiti sugli animali per verificare se i prodotti detossificati potevano essere utilizzati come alimentazione hanno mostrato però degli effetti avversi in animali che avevano ingerito i prodotti detossificati (ad es. diarrea persistente).
Le tecniche sino ad oggi utilizzate non hanno portato alla produzione di un olio o di una farina derivante dai semi di Jatropha Curcas privi di tossicità. Inoltre tali tecniche richiedono macchinose e complicate procedure per rimuovere gli esteri del forbolo e pertanto sono molto dispendiose e molto laboriose.
Ad oggi quindi non esistono metodi semplici e facilmente industrializzabili per rimuovere gli esteri del forbolo dalla Jatropha Curcas in modo tale da fornire un materiale edibile sano e non tossico.
Compito tecnico principale che si propone la presente invenzione è pertanto quello di fornire un metodo di detossificazione della Jatropha che consenta di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati dalla tecnica nota.
Nell’ambito di questo compito tecnico uno scopo dell’invenzione è quello di fornire un metodo di detossificazione della Jatropha che consenta l’ottenimento di una sostanza edibile.
Un altro scopo dell’invenzione è quello di fornire un metodo di detossicazione della Jatropha che sia facilmente riproducibile e industrializzabile.
Il compito tecnico, nonché questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un procedimento per la detossificazione di componenti della Jatropha comprendenti semi e/o noccioli o prodotti derivati dalla loro spremitura, caratterizzato dal fatto di comprendere un trattamento fotochimico che prevede un processo di esposizione a raggi UV dei componenti della Jatropha per l’eliminazione degli esteri del forbolo tale da ottenere una sostanza edibile, detto processo di esposizione a raggi UV prevedendo una fase di irraggiamento di un certo quantitativo di componenti della Jatropha disposti all’interno di un recipiente, provvisto di una lampada con emissione di raggi UV con una lunghezza d’onda compresa tra 280 e 315 nm per un tempo variabile tra 0 e 8 ore fino all’ottenimento di una sostanza edibile in cui la concentrazione degli esteri del forbolo è inferiore a 100 mg/kg di sostanza edibile (< 0,01%).
Per l’esatta concentrazione degli esteri del forbolo (sia iniziale che residua all’operazione che fa parte del brevetto) è prevista preferibilmente una fase irrinunciabile di determinazione mediante cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC).
Preferibilmente è prevista una fase di posizionamento dei componenti della Jatropha (come meglio descritto negli esempi) all’interno di un contenitore in vetro posto internamente a detto recipiente fino alla formazione di uno strato di detti componenti dello spessore da 2 mm a 1 cm.
In particolare la lampada è posizionata ad una distanza atta a fornire una quantità di potenza nella lunghezza d’onda compresa tra 280 e 315 nm tale da favorire l’eliminazione degli esteri del forbolo.
Preferibilmente la fase di irraggiamento è realizzata su componenti di Jatropha con spessore di 2 mm per un tempo di 6 ore.
In particolare, quando i componenti di Jatropha sono semi e/o noccioli è prevista una fase di estrazione di olio e farina da detti semi e/o noccioli per mezzo di un solvente e successiva fase di determinazione della concentrazione degli esteri del forbolo nell’olio e nella farina.
In particolare la Jatropha è la Jatropha curcas.
La presente invenzione rivela inoltre un materiale detossificato di Jatropha ottenuto tramite il procedimento sopra descritto per la produzione di un nutrimento.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione saranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue. Per provvedere alla detossificazione della Jatropha e pertanto alla eliminazione dei forbolesteri si è proceduto ad un processo fotochimico mediante esposizione a raggi UV .
In caso di reazioni fotochimiche la luce fornisce l'energia necessaria alla trasformazione delle molecole sottoposte a questo processo. Semplificando, la luce fornisce l'energia di attivazione necessaria per molte reazioni in modo da produrre lo stato elettronico e vibrazionale desiderato. Nel caso di specie la esposizione dei semi di Jatropha o dei prodotti derivanti dalla spremitura (olio, e farina) va effettuato mediante radiazioni a ben specifiche lunghezze d’onda in modo che le molecole attivate e quindi passibili di degradazione siano solo e soltanto quelle responsabili della tossicità della Jatropha. Nel casi in esame il processo di demolizione fotochimica dei costituenti dei forbolesteri è stato individuato una lunghezza d’onda della radiazione compresa tra 280 e 300 nm (nanometri). Le lunghezze d’onda indicate non sono criticamente individuate in quanto il grado di demolizione fotochimica voluto dipende dal corrispondenza tra tempo di esposizione e potenza della radiazione nelle lunghezze d’onda indicate ottenendosi risultati analoghi per esperienza condotte per tempi lunghi con potenze basse nelle lunghezze d’onda specifiche e viceversa per tempi brevi con potenze elevate nelle lunghezze d’onda specifiche.
Per operare tale degradazione fotochimica si sono utilizzate lampade con potenza di 10 W nelle lunghezze d’onda tra 280 e 300 nm
Sorprendentemente i semi di Jatropha (ed anche i nocciolini (kernel)) sottoposti al trattamento descritto dettagliatamente negli esempi più avanti riportati, producevano un olio ed un farina residua alla pressatura con contenuti di forbolesteri inferiori a quelli presenti nelle specie di Jatropha commestibili. Il contenuto di forbolesteri ammesso in queste specie di Jatropha commestibili viene indicato dover essere inferiore a 100 mg per kg di sostanza edibile.
La resa di detossificazione dei forbolesteri nelle esperienze eseguite e descritte negli esempi era pertanto di circa il 30% (da 18.000/25.000 mg/kg a meno di 10.000 mg/kg). La verifica della presenza e della definizione quantitativa dei forbolesteri era eseguita mediante HPLC (high pressure liquid chromathography). Peraltro la resa in olio da pressatura rimaneva pressoché inalterata così come la quantità di residuo solido (panello) prodotto anche successivamente al processo fotochimico .
In altre esperienze (sempre riportate negli esempi) si è proceduto trattamento fotochimico della farina successivamente all’estrazione dell’olio. In queste esperienze mentre l’olio conteneva ancora forbolesteri in quantità rilevante, la farina dopo il trattamento fotochimico presentava concentrazioni di forbolesteri inferiori a quelle indicate per la definizione di “prodotto commestibile”.
METODI DI ANALISI
Tutte le sperimentazioni eseguite sono state organizzate e realizzate secondo le linee guida di seguito descritte. In particolare, per la valutazione delle prove realizzate sono stati utilizzati i seguenti metodi di prova:
- Determinazione dell’umidità: UNI EN ISO 665:2001
- Determinazione della sostanza grassa: UNI EN ISO 6594:209
- Determinazione della concentrazione di forbolesteri: è stato utilizzato il metodo HPLC descritto da P. Bondioli, P. Rovellini, L. Della Bella, G. Rivolta: Jatropha curcas seed oil: detoxification in view of biodiesel production. Riv. It. Sostanze Grasse 89, 143-151 (2012).
PROVE E RISULTATI
Trattamento delle farine parzialmente disoleate con raggi UV Gli esperimenti effettuati avevano lo scopo di valutare l’effetto di un trattamento con luce UV in termini di fotodegradazione dei forbolesteri presenti nella farina.
La selezione della luce era stata fatta dopo aver esaminato lo spettro di assorbimento registrato per i diversi forbolesteri che presentavano massimi di assorbimento nel range di lunghezze d’onda compreso tra 276 e 303 nm.
Per le prove è stata utilizzata una lampada OSRAM Ultra Vitalux della potenza di 300 W complessivi, dei quali 13,6 W nella zona UVA (315-400 nm) e 3.0 W nella zona UVB ( 280 -315 nm). La zona di interesse per le lunghezze d’onda di assorbimento degli esteri del forbolo è quella corrispondente alla zona dell’UVB.
In altri termini, una lampada da 300W fornisce la potenza totale (300 W) nelle varie lunghezze d’onda in modo continuo: ad esempio 30 W al di sotto dei 400 nm, 120 W tra i 400 e 500 nm e 150 W tra 500 e 600 nm, per un totale di 300 W.
Per la riuscita dell’operazione di detossificazione è molto importante che la lampada fornisca una grande quantità di potenza nelle lunghezze d’onda in cui gli esteri del forbolo assorbono la luce (280 - 315 nm).
L’esperimento era realizzato disponendo la farina di Jatropha curcas all’interno di un contenitore in vetro del diametro di 250 mm fino a formare uno strato dello spessore di 1 centimetro. La lampada era disposta a circa 30 cm dalla superficie della farina. La campana della lampada era sufficiente a concentrare la radiazione della lampada e permettere un utilizzo completo del energia fotochimica.
Per verificare l’effetto dell’esposizione all’aria sul contenuto di forbolesteri, un campione parallelo di farina della stessa quantità e in un contenitore uguale era mantenuto al buio in un armadio per tutto il tempo della prova (campione bianco).
Inoltre si è allestita una ulteriore prova per verificare l’influenza dello spessore dello strato di farina sull’esito della degradazione. La prova è stata ripetuta con uno strato di farina pari a 2 mm, realizzata con lo stesso contenitore che era stato circondato da un foglio lucido di alluminio per riflettere le radiazioni eventualmente disperse.
Nella tabella sottostante sono riportati i risultati ottenuti.
Tabella 1 - Prova di degradazione degli esteri del forbolo mediante irraggiamento UV. Evoluzione del contenuto di esteri del forbolo nelle farine parzialmente disoleate. (salvo dove espressamente indicato, lo spessore del campione nel contenitore era di 1 cm)
Dall’analisi dei dati sopra riportati si può notare un effetto di degradazione degli esteri del forbolo causato dalla radiazione UV, anche depurato dell’effetto di esposizione all’aria. Molto interessante è il dato ottenuto sulla prova effettuata con la farina disposta in uno strato sottile (2mm) dopo 6 ore di irraggiamento.
Da questi dati appare evidente la capacità di penetrazione della radiazione che è notoriamente limitata.
Lo spessore dello strato di farina deve essere tenuto il più sottile possibile per evitare che la luce che attraversa lo spessore della farina venga attenuata. Difatti più sottile è lo strato della farina e più rapida e completa è la detossificazione in quanto la luce che penetra in profondità sarà forte tanto quanto quella che colpisce la superficie della farina.
ESEMPI ESEMPIO 1
Su un campione di semi di Jatropha Curcas è stato determinato il contenuto di forbolesteri mediante HPLC. Il contenuto di forbolesteri determinato attraverso curva di taratura con campione di forbolesteri standard ha mostrato che il tenore di forbolesteri nei semi era di 18.387 mg/kg.
3.847,7 grammi di semi di Jatropha sono stati sottoposti all’operazioni di spremitura e si sono ottenuti grammi 1.088 grammi (resa 28,2 %) di olio di prima spremitura e 2.497,7 (resa 64,8 %) grammi di farina residua. Il complemento a bilancio era costituito da acqua presente nei semi
Il tenore dei forbolesteri nelle frazioni cosi ottenute erano:
Semi di Jatropha: 18.387 mg/kg
olio : 36.236 mg/kg
farina 5.665 mg/kg
Una porzione della farina cosi ottenuta (236 g) è stata posta in un contenitore che è stato posto in un recipiente in cui era stata approntata una lampada (descritta nella introduzione). Il processo dell’irraggiamento era protratto per 6 ore. Ai tempi di esposizione indicati veniva estratto un campione di farina e su di esso veniva determinato il contenuto di forbolesteri presenti. I campioni analizzati presentavano i seguenti tenori di forbolesteri residui: 0 ore inizio 5.665 mg/kg
3 ore 5.098 mg/kg
6 ore 4.486 mg/kg
ESEMPIO 2
500 grammi di semi venivano posti in un contenitore contenente una lampada a raggi UV come quella descritte nell’esempio 1; quindi si procedeva come per l’esempio 1 alla determinazione dei forbolesteri ai tempi di esposizione indicati
0 ore inizio 18.387 mg/kg
3 ore 14.529 mg/kg
6 ore 11.332 mg/kg
I semi sottoposti al trattamento fotochimico dopo otto ore venivano sottoposti alla operazione di molitura e non mostravano sensibili variazioni nella resa in olio dopo la spremitura rispetto a quella ottenuta dal seme non trattato fotochimicamente.
ESEMPIO 3
Il seme di cui all’esempio precedente veniva sottoposto a spremitura dopo i tempi di esposizioni indicati. Nella tabella seguente vengono indicate le rese in olio ottenuto e il tenore di forbolesteri nell’olio ottenuto dal seme a diverso grado di trattamento fotochimico.
ESEMPIO 4
Il seme di cui all’esempio precedente veniva sottoposto a spremitura dopo i tempi di esposizioni indicati. Nella tabella seguente vengono indicate le rese in farina ottenuta (rispetto al seme iniziale) e il tenore di forbolesteri nella farina ottenuta dal seme a diverso grado di tostatura
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la detossificazione di componenti della Jatropha comprendenti semi e/o noccioli o prodotti derivati dalla loro spremitura, caratterizzato dal fatto di comprendere un trattamento fotochimico che prevede un processo di esposizione a raggi UV dei componenti della Jatropha per l’eliminazione degli esteri del forbolo tale da ottenere una sostanza edibile, detto processo di esposizione a raggi UV prevedendo una fase di irraggiamento di un certo quantitativo di componenti della Jatropha disposti all’interno di un recipiente, provvisto di una lampada con emissione di raggi UV con una lunghezza d’onda compresa tra 280 e 315 nm per un tempo variabile tra 0 e 8 ore fino all’ottenimento di una sostanza edibile in cui la concentrazione degli esteri del forbolo è inferiore a 100 mg/kg di sostanza edibile.
- 2. Procedimento per la detossificazione della Jatropha secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di prevedere una ulteriore fase di determinazione dell’esatta concentrazione degli esteri del forbolo mediante cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC).
- 3. Procedimento per la detossificazione della Jatropha secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di prevedere una fase di posizionamento di detti componenti della Jatropha all’interno di un contenitore in vetro posto internamente a detto recipiente fino alla formazione di uno strato di detti componenti dello spessore di 1 cm.
- 4. Procedimento per la detossificazione della Jatropha secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto di prevedere una fase di posizionamento di detti componenti della Jatropha all’interno di un contenitore in vetro posto internamente a detto recipiente fino alla formazione di uno strato di detti componenti dello spessore di 2 mm.
- 5. Procedimento per la detossificazione della Jatropha secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detta lampada è posizionata ad una distanza atta a fornire una quantità di potenza nella lunghezza d’onda compresa tra 280 e 315 nm tale da favorire l’eliminazione degli esteri del forbolo.
- 6. Procedimento per la detossificazione della Jatropha secondo una qualsiasi rivendicazione precedente in cui la fase di irraggiamento è realizzata preferibilmente su componenti di Jatropha con spessore di 2 mm per un tempo di 6 ore.
- 7. Procedimento per la detossificazione della Jatropha secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che quando i componenti di Jatropha sono semi e/o noccioli è prevista una fase di estrazione di olio e farina da detti semi e/o noccioli per mezzo di un solvente e successiva fase di determinazione della concentrazione degli esteri del forbolo nell’olio e nella farina.
- 8. Procedimento per la detossificazione della Jatropha secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la Jatropha è la Jatropha curcas.
- 9. Materiale detossificato di Jatropha ottenuto tramite il procedimento in accordo con una o più delle rivendicazioni precedenti per la produzione di un nutrimento.
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| IT002105A ITMI20132105A1 (it) | 2013-12-16 | 2013-12-16 | Procedimento per la detossificazione della jatropha curcas comprendente un trattamento a caldo |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2010202719A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Japanese Association Of Clinical Research On Supplements | 超音波電気分解によるジェトロファ解毒法 |
| EP2229820A1 (en) * | 2009-02-12 | 2010-09-22 | Harinder Makkar | Method for detoxifying plant constituents |
| WO2013137822A1 (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Temasek Life Sciences Laboratory Limited | Methods and systems for detoxifying phorbol esters in plant products |
-
2013
- 2013-12-16 IT IT002105A patent/ITMI20132105A1/it unknown
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RAKSHIT K D ET AL: "Toxicity studies of detoxified Jatropha meal (Jatropha curcas) in rats", FOOD AND CHEMICAL TOXICOLOGY, PERGAMON, GB, vol. 46, no. 12, 1 December 2008 (2008-12-01), pages 3621 - 3625, XP026700773, ISSN: 0278-6915, [retrieved on 20080913], DOI: 10.1016/J.FCT.2008.09.010 * |
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