Nanoincapsulamento di composti bioattivi e di antimicrobici naturali

 

La produzione di nanocapsule come sistema di veicolazione di composti nutraceutici, di antimicrobici naturali o di aromi, consente l’incorporazione di tali composti in alimenti cui naturalmente non appartengono, funzionalizzandoli con nuove proprietà salutistiche o aromatiche o prolungandone la shelf life.

Le nanocapsule riescono a proteggere i composti attivi dall’interazione con altri ingredienti, minimizzando l’impatto sull’alimento stesso, mantenendo l’efficacia dei principi attivi, e favorendone il trasporto ai siti di azione.

 

 

Ambito tecnologico

 

Produzione di nanocapsule per la funzionalizzazione di alimenti mediante aromi, nutraceutici,  antimicrobici.

 

 

Principio di funzionamento

 

Le nanoemulsioni sono prodotte mediante opportuna formulazione di un emulsione primaria (scelta del sistema acqua-olio-emulsionante), in cui il principio attivo è immobilizzato, e seguente riduzione dell’emulsione a dimensione nanometrica mediante omogeneizzazione ad alta pressione. L’emulsione primaria, sotto l’effetto di alta pressione (fino a 350 MPa),  attraversa una valvola di rottura specificatamente progettata, dove fenomeni di cavitazione, turbolenza, shear stress e gradienti di pressione, è ridotta alle dimensioni desiderate.

 

 

Technical sheet

 

Le nanocaspule per applicazioni alimentari sono costituite da emulsioni in scala nanometrica, costituite preferibilmente da un emulsionante naturale e da una fase lipidica anch’essa di origine naturale, in cui i composti attivi sono imprigionati.

Il know-how di ProdAl comprende la conoscenza teorica del processo di omogeneizzazione ad alta pressione, la conoscenza teorica ed empirica relativa alla formulazione delle emulsioni, la disponibilità di modelli previsionali e di studi pregressi sull’interazione delle nanocapsule con determinate matrici alimentari, lo studio e la caratterizzazione della bioattività dei composti incapsulati e la messa a punto di un processo produttivo ottimizzato che può essere facilmente scalato sulla produttività industriale.

 

 

Benchmark tecnologico vs stato dell’arte

 

In Europa e negli Stati Uniti la produzione di nanocapsule per la funzionalizzazione degli alimenti rappresenta un argomento di intenso studio e ricerca sia accademica che industriale. Rispetto alla tecnologia attualmente disponibile, che prevede l’utilizzo di capsule di scala micrometrica, l’incapsulamento su scala nanometrica offre significativi vantaggi competiviti. Per esempio nel campo delle bevande, l’utilizzo di nanocapsule consente di incorporare principi attivi quali antiossidanti, aromi, o antimicrobici in modo efficiente senza compromettere la trasparenza del prodotto o le sue proprietà organolettiche.

Alcune applicazioni industriali del nanoincapsulamento sono già attualmente in commercio. Tuttavia, non esistono sistemi di incapsulamento universali, a causa della diversa stabilità delle capsule in funzione del composto bioattivo e della composizione dell’alimento e alle sue condizioni di trasformazione e conservazione. Pertanto è necessaria la messa della formulazione e preparazione e la conduzione di studi di attività e stabilità delle nanocapsule in funzione del tipo di alimento e di composto bioattivo di interesse.

 

 

Punti di forza

  • Utilizzo di ingredienti naturali.
  • Minimo impatto sull’alimento per la sua funzionalizzazione.
  • Semplicità dell’impiantistica per la produzione delle nanocapsule.
  • Facile scalabilità industriale.
  • Limitato costo del processo.
  • Rapporto 1:100 tra quantità di nanocapsule prodotte e prodotto che può essere funzionalizzato.
  • Produzione di alimenti ad elevatissimo valore aggiunto.

 

Punti di debolezza

  • Necessità di messa a punto del sistema di nanoincapsulamento caso per caso.
  • Costo maggiore del prodotto finito.
  • Necessità di completare il ciclo produttivo con sistemi di incorporazione del prodotto finito.

 

Stadio di sviluppo

 

La tecnologia è allo stadio di sviluppo pre-competitivo. La prototipizzazione e il successivo trasferimento in azienda richiede tempi ed investimenti modesti per la semplicità della tecnologia.

ProdAl ha sviluppato know-how proprio sullo screening degli ingredienti, la caratterizzazione chimico-fisica della stabilità dei composti bioattivi e della loro biodisponibilità, per la rapida formulazione e produzione mediante omogeneizzazione ad alta pressione (in arancione nel grafico successivo lo stadio di sviluppo della ricerca ProdAl in tale tecnologia).

 

 

ProdAl ha sviluppato inoltre alcuni sistemi dimostrativi, con formulazioni proprie, per l’incorporazione di nutraceutici (resveratrolo, curcumina), aromi (limonene) e antimicrobici (oli essenziali) in bevande. È, quindi, in grado di offrire assistenza nello sviluppo di nuovi ingredienti on-demand.

 

 

Target

 

Aziende nel settore bevande, lattiero-caseario, conserviero, prodotti da forno.

 

 

Forme di collaborazione

  • Accordi per la prototipizzazione e il lancio sul mercato di nuovi prodotti funzionali, in vista di compartecipazione nella produzione delle nanocapsule.
  • Consulenze per la formulazione dei sistemi di nanoincapsulamento di composti attivi (nutraceutici, aromi o antimicrobici naturali) in prodotti nuovi o già in commercio.
  • Consulenze sullo sfruttamento industriale della tecnologia con ricadute sulle attività di ricerca.

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