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Valorizzazione sostenibile dei sottoprodotti dell’olio d’oliva

Ottobre 27, 2025

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Una revisione sistematica completa di Contreras-Angulo et al. (2025) pubblicata sul Journal of Food Science esamina la valorizzazione sostenibile (upcycling) dei sottoprodotti dell’olio d’oliva attraverso tecnologie verdi per l’estrazione di fitocomposti, strategie di incapsulamento e applicazioni alimentari.

Lo studio fornisce approfondimenti di rilievo sulla trasformazione degli scarti agricoli in risorse di alto valore, affrontando al contempo le sfide ambientali associate alla produzione di olio d’oliva nei Paesi del Mediterraneo ove essa è concentrata.

Table of Contents

La sfida

L’industria dell’olio d’oliva genera ogni anno circa 30 milioni di metri cubi di sottoprodotti, tra cui foglie di olivo e residui di potatura, sansa di olive, acque reflue dei frantoi oleari e noccioli di olive (Contreras-Angulo et al., 2025). Sebbene questi materiali siano ricchi di preziosi composti bioattivi – in particolare polifenoli e secoiridoidi con potenti proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e antimicrobiche – essi presentano significative sfide ambientali (Di Donato et al., 2018; Ferreira-Santos et al., 2022).

Un singolo metro cubo di acque reflue dei frantoi oleari crea un inquinamento equivalente a 200 metri cubi di acque reflue domestiche, rappresentando uno dei problemi ambientali più pressanti nelle regioni olivicole mediterranee (El-Abbassi et al., 2012). La produzione globale annua di olio d’oliva ha raggiunto 3.010.000 tonnellate, nel 2022, generando milioni di tonnellate di sottoprodotti liquidi e solidi che richiedono strategie di gestione sostenibile (Contreras-Angulo et al., 2025; Otero et al., 2021).

Tecnologie verdi più promettenti

Solventi eutettici profondi (DES), il futuro dell’estrazione sostenibile

I solventi eutettici profondi (Deep Eutectic Solvents, DES) naturali rappresentano la svolta più innovativa nell’estrazione sostenibile di composti bioattivi, dimostrando prestazioni superiori rispetto ai solventi organici convenzionali (Lobato-Rodríguez et al., 2023). La ricerca mostra che le formulazioni DES a base di cloruro di colina ottengono risultati di estrazione notevoli: il cloruro di colina:acido acetico (rapporto 1:2) con il 50% di acqua ha estratto 470 mg/kg di composti fenolici dalle foglie di olivo, vale a dire il 15% in più rispetto all’estrazione con etanolo (de Almeida Pontes et al., 2021).

Mir-Cerdà et al. (2024) hanno a loro volta dimostrato che l’efficienza di cloruro di colina:glicerolo (rapporto 1:5) con il 30% di acqua supera quella dei solventi convenzionali per l’estrazione di oleuropeina, luteolina, 3-idrossitirosolo e verbascoside. Chanioti e Tzia (2018) hanno applicato con successo vari solventi eutettici profondi naturali a base di cloruro di colina combinati con acido citrico, acido lattico, maltosio o glicerolo per estrarre composti fenolici e secoiridoidi dalla sansa di olive, con cloruro di colina:acidi citrico o lattico che dimostrano un’efficacia superiore rispetto ai solventi convenzionali.

Questi solventi biodegradabili, derivati da componenti di grado alimentare, offrono alternative non tossiche e riciclabili mantenendo al contempo un’elevata efficienza di estrazione (Contreras-Angulo et al., 2025). Gli elevati costi di produzione rimangono la principale barriera all’implementazione industriale immediata (Cvjetko Bubalo et al., 2018).

Estrazione assistita da ultrasuoni (UAE), una tecnologia scalabile

L’estrazione assistita da ultrasuoni (Ultrasound-Assisted Extraction, UAE) emerge come la tecnologia verde più industrialmente praticabile, combinando efficienza con scalabilità pratica (Contreras-Angulo et al., 2025). Operando a frequenze di 20–100 kHz, gli ultrasuoni creano bolle di cavitazione che formano microcanali nelle strutture cellulari, aumentando drammaticamente la penetrazione del solvente e il rilascio dei composti (Pereira et al., 2025). Ünlü (2021) ha dimostrato che l’UAE utilizzando DES naturale glucosio:fruttosio:acqua (1:1:11) ha estratto 1.631 mg/kg di oleuropeina dalle foglie di olivo a 75°C per 60 minuti.

Per la sansa di olive, Quero et al. (2022) hanno riferito che la miscela etanolo-acqua (50%) ha raggiunto 18 mg di equivalenti di acido gallico per grammo di contenuto fenolico totale, superando significativamente l’estrazione con sola acqua (12 mg di equivalenti di acido gallico per grammo).

Gómez-Cruz et al. (2021) indagando gli effetti dell’UAE utilizzando acqua ultrapura sulla sansa di olive hanno identificato idrossitirosolo, tirosolo, verbascoside, oleuropeina, oleaceina, ligustroside, acido elenolico, quercetina e luteolina tra numerosi altri composti bioattivi. La semplicità della tecnologia, il basso costo e la compatibilità con l’infrastruttura industriale esistente la rendono la candidata più promettente per l’adozione commerciale immediata (Contreras-Angulo et al., 2025).

Estrazione assistita da microonde (MAE): efficienza superiore

L’estrazione assistita da microonde (Microwave Assisted Extraction, MAE) dimostra la più alta efficienza di estrazione tra le tecnologie recensite, con MAE a base di acqua (2,45 GHz, 1.000 W, 86°C per 3 minuti) che raggiunge 104 mg di equivalenti di acido gallico per grammo di contenuto fenolico totale dalle foglie di olivo – significativamente superiore agli 81 mg/g dell’UAE in condizioni comparabili (Rosa et al., 2021). Il meccanismo di riscaldamento senza contatto di questa tecnologia migliora la selettività e l’efficienza di riscaldamento, in particolare quando si utilizza l’acqua come solvente polare altamente reattivo (Elmas et al., 2025).

Chanioti et al. (2016) hanno dimostrato che la combinazione di MAE con trattamento enzimatico (estrazione enzimatica assistita da microonde) produce risultati ancora più impressionanti: il recupero di idrossitirosolo è aumentato da 202,9 a 374,8 µg/g di peso secco, mentre il recupero di luteolina è aumentato da 731,7 a 1.754,9 µg/g di peso secco.

Questo approccio sinergico rappresenta la metodologia di estrazione più efficiente per il massimo recupero di composti bioattivi (Contreras-Angulo et al., 2025). Chanioti e Tzia (2018) hanno ulteriormente confermato che la MAE a 500 W ha migliorato il recupero di estratti ricchi di antiossidanti con sostanziale contenuto polifenolico inclusi idrossitirosolo, oleuropeina, rutina, acido caffeico, luteolina e vanillina.

Estrazione assistita da riscaldamento ohmico (OHAE): tecnologia sostenibile emergente

L’estrazione assistita da riscaldamento omico (Ohmic Heating-Assisted Extraction, OHAE) rappresenta la tecnologia emergente più sostenibile, riducendo l’impronta ambientale attraverso la diminuzione del consumo d’acqua e della generazione di rifiuti (Contreras-Angulo et al., 2025).

L’OHAE converte l’energia elettrica direttamente in energia termica attraverso l’effetto Joule, per raggiungere concentrazioni di oleuropeina di 26,18 mg/g di estratto dalle foglie di olivo a 75°C con etanolo all’80%, ben superiori rispetto a quelle ottenute con i metodi di riscaldamento convenzionali (Markhali & Teixeira, 2024). Lo stesso studio ha riportato verbascoside (1,04 mg/g), tirosolo (0,34 mg/g), idrossitirosolo (1,38 mg/g), luteolina 7-O-glucoside (4,12 mg/g), apigenina 7-O-glucoside (3,47 mg/g) e rutina (3,78 mg/g) a 75°C con etanolo all’80%.

L’omogeneità e rapidità del riscaldamento, l’elevata efficienza di conversione energetica e la selettività posizionano questa tecnologia come un promettente approccio di estrazione di nuova generazione (Rodrigues et al., 2022), sebbene un’ulteriore ottimizzazione sia necessaria per la sua applicazione su scala industriale.

Strategie di incapsulamento più efficaci

Spray drying con materiali di parete ottimali: standard industriale

Lo spray drying combinato con maltodestrina e gomma arabica (rapporto 60:40) rappresenta la tecnologia di incapsulamento più collaudata a livello industriale, con una resa che raggiunge l’87,3%, consentendo di mantenere il contenuto di composti fenolici e la capacità antiossidante (Aliakbarian et al., 2015). Questa tecnica offre un eccellente rapporto costo-efficacia, scalabilità e compatibilità con le infrastrutture esistenti di trasformazione alimentare (Contreras-Angulo et al., 2025).

Vitali Čepo et al. (2018) hanno dimostrato che l’utilizzo di ciclodestrine (in particolare idrossipropil-β-ciclodestrina e metil-β-ciclodestrina metilata casualmente), nell’incapsulamento, offre una capacità antiossidante superiore misurata con i metodi di capacità riducente totale, inibizione del radicale DPPH, attività antiossidante equivalente a trolox (TEAC) e saggio dell’attività dei radicali dell’ossigeno (ORAC).

Questi estratti di sansa di olive incapsulati hanno presentato sia una maggiore capacità antiossidante, sia la capacità di inibire la perossidazione lipidica rispetto ai composti chimici applicati in modelli alimentari e biologici, rivelandosi così ideali per applicazioni alimentari funzionali.

Atomizzazione assistita supercritica (SSA): nanoincapsulamento superiore

Per le applicazioni di nanoincapsulamento, l’atomizzazione assistita supercritica (Supercritical Assisted Atomisation, SSA) utilizzando maltodestrina al 10% con la camera a temperatura di 95°C produce nanoparticelle con dimensione ottimale di 712 nm, forma sferica, capacità antiossidante DPPH di 98,8 mg di equivalenti di trolox per millilitro ed efficienza di incapsulamento del 69,9% (Aliakbarian et al., 2017).

Queste nanoparticelle dimostrano un potenziale eccezionale come ingredienti nutraceutici, offrendo migliorata biodisponibilità e proprietà di rilascio controllato (Contreras-Angulo et al., 2025). Paulo et al. (2022) hanno studiato il microincapsulamento a base di etilcellulosa attraverso lo sviluppo di doppia emulsione, dimostrando una stabilità termica elevata delle microparticelle, secondo l’analisi termogravimetrica, con un’efficienza di incapsulamento superiore all’85%.

La tecnologia eccelle particolarmente nelle applicazioni farmaceutiche e cosmetiche, dove la dimensione delle particelle ha un’influenza critica sull’efficacia (Kesente et al., 2017).

Nanoincapsulamento a base di gomme naturali: massima efficienza

Il nanoincapsulamento con gomma di semi di rucola raggiunge la massima efficienza (82,26%) con dimensione delle particelle di 318 nm, superando la gomma di semi di chia (67,01% di efficienza, dimensione di 490 nm) per la stabilizzazione dei composti fenolici della sansa di olive (Akcicek et al., 2021).

Queste nanoparticelle ritardano il rilascio dei composti fenolici per 24 ore in condizioni di pH fisiologico aumentando al contempo la capacità antiossidante di circa il 50% rispetto agli estratti non incapsulati. Questa tecnologia rappresenta l’approccio più promettente per lo sviluppo di formulazioni nutraceutiche e farmaceutiche a rilascio prolungato (Contreras-Angulo et al., 2025).

Mohammadi et al. (2016) hanno dimostrato che il nanoincapsulamento a base di proteine del siero di latte e pectina (W/O/W) dell’estratto di foglie di olivo ha raggiunto un’efficienza di incapsulamento del 96,64%, con la pectina che stabilizza la doppia emulsione e ritarda il rilascio dei composti fenolici a 22 giorni di conservazione, fornendo un elevato potenziale antiossidante.

Applicazioni alimentari ad alto impatto

Sistemi di conservazione naturale

Gli estratti ricchi di idrossitirosolo dai sottoprodotti dell’olio d’oliva dimostrano una notevole efficacia come conservanti naturali, prevenendo la biodegradazione dell’α-tocoferolo negli oli raffinati e inibendo in misura significativa la crescita di agenti patogeni alimentari tra cui Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes nelle salsicce fresche (Fasolato et al., 2016). Esposto e colleghi (2015) hanno documentato che l’aggiunta di estratto polifenolico ricco di idrossitirosolo all’olio raffinato ha prevenuto la biodegradazione dell’α-tocoferolo e aumentato la capacità antiossidante.

Questa applicazione offre un promettente sbocco commerciale, poiché risponde alla domanda dei consumatori di alternative ai conservanti sintetici e prolunga al contempo la durata di conservazione, oltre a migliorare la sicurezza alimentare (Contreras-Angulo et al., 2025). Yangui et al. (2010) hanno riferito che l’idrossitirosolo sia stato incorporato come ingrediente attivo in creme spalmabili, condimenti e prodotti derivati dal pomodoro come fungicida naturale contro Botrytis cinerea, con una efficace azione conservante.

Inibizione della reazione di Maillard

Le microparticelle di acque reflue dei frantoi oleari essiccate a spruzzo (maltodestrina e fibra di acacia, rapporto 1:1) aggiunte al latte a concentrazioni di 0,05–0,1% p/v prima del trattamento ad altissima temperatura riducono significativamente la formazione di specie carbonili reattive, inibendo lo sviluppo di sapori indesiderati (Troise et al., 2014). Questa tecnologia mostra il duplice vantaggio di migliorare la qualità sensoriale e la funzionalità nutrizionale attraverso la ritenzione di idrossitirosolo, tirosolo e verbascoside.

Troise et al. (2020) hanno riportato effetti simili nei prodotti da forno dimostrando che le microparticelle di maltodestrina e fibra di acacia caricate con acque reflue dei frantoi oleari, inserite nella formulazione di biscotti, hanno inibito la reazione di Maillard. Questa applicazione appare quindi molto promettente per le industrie lattiero-casearie e dei prodotti da forno. Navarro et al. (2015) hanno ulteriormente dimostrato che il nano-incapsulamento delle acque reflue dei frantoi oleari con maltodestrina e fibra di acacia ha mostrato caratteristiche antiglicative dovute alla capacità di intrappolare specie carbonili reattive.

Materiali di imballaggio biodegradabili

La cellulosa estratta dalle foglie di olivo e dai residui di potatura offre alternative sostenibili alla carta a base forestale, producendo fogli leggeri ma resistenti per l’imballaggio alimentare riducendo al contempo la dipendenza dalle risorse di legno tradizionali (Fillat et al., 2018; Selim et al., 2022). Ben Mabrouk et al. (2023) hanno dimostrato la valorizzazione dei rifiuti di foglie di olivo come nuova fonte di frazioni contenenti nanomateriali di cellulosa.

Le nanofibre di cellulosa e le nanoparticelle di lignina dimostrano un eccellente potenziale per lo sviluppo di materiali di imballaggio biodegradabili, allineandosi con i principi dell’economia circolare e le catene del valore a rifiuti zero (Contreras-Angulo et al., 2025). Tolisano et al. (2023) hanno riferito che le nanoparticelle di lignina dalla sansa di olive potrebbero essere utilizzate per biostimolare piante di mais, dimostrando applicazioni agricole.

Questa applicazione affronta la crescente pressione normativa per soluzioni di imballaggio sostenibili nell’industria alimentare, contribuendo al contempo a raggiungere gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDG) delle Nazioni Unite.

Fattori chiave di successo per l’implementazione industriale

Fattibilità economica. L’UAE e l’incapsulamento mediante spray drying rappresentano le tecnologie più economicamente vantaggiose per l’adozione industriale immediata, compatibile con l’infrastruttura esistente, con favorevoli prospettive di ritorno nell’investimento (Contreras-Angulo et al., 2025). Le valutazioni tecnico-economiche complessive che confrontano i costi operativi tra le tecnologie rimangono limitate, ed è quindi necessaria un’ulteriore analisi per giustificare investimenti su larga scala (López-Salas et al., 2024).

Conformità normativa. Le tecnologie che utilizzano acqua, etanolo e agenti incapsulanti approvati GRAS (maltodestrina, gomma arabica, ciclodestrine) affrontano barriere normative minime, accelerando l’ingresso sul mercato in particolare per le applicazioni alimentari (García-Pastor et al., 2023). L’attuale legislazione dell’Unione Europea, pur incoraggiando la riduzione degli additivi sintetici, richiede invece apposite valutazioni di sicurezza complete e procedure di autorizzazione per i nuovi ingredienti alimentari derivati da flussi di rifiuti agricoli (Contreras-Angulo et al., 2025). La nostra unità FARE (Food and Agriculture Requirements) supporta ricercatori e stakeholder industriali nel raggiungimento di questi obiettivi di sfruttamento dell’innovazione.

Scalabilità. La MAE e l’UAE dimostrano eccellenti caratteristiche di scalabilità con implementazioni comprovate su scala pilota (Rosa et al., 2021; Quero et al., 2022), mentre l’OHAE e le estrazioni basate su DES richiedono un’ulteriore ottimizzazione per il funzionamento continuo su scala industriale (Markhali & Teixeira, 2024; Cvjetko Bubalo et al., 2018). Nakilcioğlu-Taş e Ötleş (2020) hanno ottimizzato con successo l’estrazione fenolica dei noccioli di oliva utilizzando un estrattore ad acqua pressurizzata su scala pilota, dimostrando il potenziale di scalabilità industriale.

Impatto ambientale. L’OHAE emerge come la tecnologia di estrazione più sostenibile a livello ambientale – grazie alla riduzione del consumo d’acqua e della generazione di rifiuti (Rodrigues et al., 2022) – seguita da vicino dalle estrazioni basate su DES che utilizzano solventi biodegradabili e riciclabili (Lobato-Rodríguez et al., 2023). Servian-Rivas et al. (2022) hanno condotto una valutazione tecno-economica e dell’impatto ambientale di una bioraffineria multiprodotto di rifiuti di potatura dell’olivo, evidenziando l’importanza di approcci integrati per la sostenibilità.

Prospettive future e raccomandazioni

Il percorso più promettente per la valorizzazione industriale dei sottoprodotti dell’olio d’oliva coinvolge approcci integrati di bioraffineria che combinano (Contreras-Angulo et al., 2025):

estrazione primaria utilizzando UAE o MAE con solventi verdi ottimizzati (acqua, etanolo o formulazioni DES approvate), per il massimo recupero di fenoli e secoiridoidi (Gómez-Cruz et al., 2021; Rosa et al., 2021);

incapsulamento tramite spray drying con materiali di parete a base di ciclodestrina o gomme naturali per il miglioramento della stabilità e il rilascio controllato (Vitali Čepo et al., 2018; Akcicek et al., 2021);

sviluppo di applicazioni incentrato su conservanti naturali per prodotti a base di carne e lattiero-caseari (Fasolato et al., 2016; Troise et al., 2014), inibitori della reazione di Maillard per alimenti trasformati (Troise et al., 2020) e materiali di imballaggio biodegradabili (Ben Mabrouk et al., 2023; Fillat et al., 2018).

Le priorità di ricerca includono: valutazioni tecnico-economiche complete che confrontano i costi operativi tra le tecnologie; sviluppo di percorsi normativi per estratti basati su DES e nuovi ingredienti incapsulati; progetti pilota nelle regioni olivicole mediterranee (Italia, Spagna, Portogallo, Grecia, Turchia, Marocco); studi di accettazione da parte dei consumatori per prodotti che contengano derivati di sottoprodotti dell’olivo (Contreras-Angulo et al., 2025). Gullón et al. (2020) sottolineano la necessità di valorizzare i sottoprodotti dell’industria dell’olio d’oliva e le applicazioni a valore aggiunto per alimenti funzionali innovativi, supportando approcci integrati di bioraffineria.

Le raccomandazioni di investimento favoriscono l’adozione della tecnologia UAE per l’implementazione immediata, in ragione della sua comprovata scalabilità industriale con una struttura dei costi favorevole (Pereira et al., 2025), nonché per l’integrazione a lungo termine della tecnologia DES (Cvjetko Bubalo et al., 2018).

Orizzonte mediterraneo

Il potenziale di mercato nei settori nutraceutico, alimentare funzionale e conservanti naturali supera i 2 miliardi di euro annuali e i produttori mediterranei sono meglio posizionati per catturare valore attraverso strategie di upcycling integrate (García-Pastor et al., 2023). Difonzo et al. (2021) evidenziano che i composti funzionali dalla sansa di olive possono venire utilizzati per ottenere alimenti ad alto valore aggiunto, supportando la fattibilità economica degli approcci di valorizzazione.

La trasformazione dei sottoprodotti dell’olio d’oliva da passività ambientale a risorsa preziosa esemplifica i principi dell’economia circolare, dimostrando che l’innovazione sostenibile può simultaneamente affrontare le sfide ambientali, creare valore economico e soddisfare la domanda dei consumatori verso ingredienti alimentari naturali e salutari (Contreras-Angulo et al., 2025).

Il successo richiede un’azione coordinata tra istituzioni di ricerca, stakeholder industriali, agenzie regolatorie e responsabili politici per accelerare il trasferimento tecnologico e l’adozione di mercato di queste promettenti tecnologie verdi. Come sottolineano Otero et al. (2021), gli approcci integrati di bioraffineria posizionano i sottoprodotti dell’olio d’oliva come potenti fonti inesplorate di composti bioattivi con elevato valore economico, forza trainante nelle future bioeconomie.

Dario Dongo

#Wasteless

Referimenti

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