I coloranti naturali per gli alimenti (e per altri prodotti come i cosmetici) in futuro saranno estratti sempre meno dalle fonti primarie e sempre più spesso ottenuti con metodi di sintesi alternativi e sostenibili. Lo suggeriscono, tra gli altri, due studi usciti negli ultimi giorni che riguardano colori primari e piuttosto rari in natura: il rosso carminio e il blu.

Il primo ancora oggi è ricavato dalle cocciniglie, allevate a tale scopo soltanto in Perù e alle isole Canarie, attraverso un procedimento lungo e delicato, che prevede diversi passaggi. Le rese sono bassissime e, oltretutto, il colorante che si ottiene è contaminato da allergeni e da materiali di diverso tipo, e non è accettato da parte di chi non vuole consumare prodotti di derivazione animale. Per questo nel tempo è stato in gran parte sostituito da coloranti di sintesi che, però, non assicurano lo stesso risultato. Finora, infatti, nessuno era riuscito a produrre il principio attivo, l’acido carminico, attraverso una sintesi chimica.

Il colorante rosso carminio è ancora estratto dalle cocciniglie, in un processo molto laborioso

Finalmente un team del Korea advanced institute ofscience and technology (Kaist), di Daejeon, ce l’ha fatta grazie all’aiuto dell’intelligenza artificiale. Il punto debole del processo, spiegano gli autori nello studio pubblicato sul Journal of the American Chemical Society, era il passaggio dal precursore all’acido carminico vero e proprio, perché non si conoscevano gli enzimi che facevano avvenire la reazione a partire dal glucosio, come accade nelle cocciniglie. E qui è venuto in aiuto il computer, che ha simulato il tipo di enzima necessario e cercato tra quelli noti. Ne sono stati identificati due, in una specie batterica e in una pianta, rispettivamente. Una volta inseriti in un ceppo di Escherichia coli insieme al glucosio e alle altre sostanze necessarie già identificate, la sintesi è avvenuta regolarmente.

Il medesimo procedimento, con gli stessi enzimi e materiali di partenza leggermente diversi, ha portato anche alla sintesi di un’altra sostanza molto usata e, al momento, ricavata dalle piante: l’aloina, principio attivo dell’Aloe vera. L’importanza dei risultati ottenuti potrebbe andare al di là dell’acido carminico, proprio perché sono stati scoperti i due enzimi, che potrebbero essere impiegati in molte altre sintesi.

Un gruppo di ricercatori ha trovato il modo di produrre colorante blu brillante a partire dal cavolo rosso con reazioni enzimatiche

Il secondo studio, incentrato questa volta sui coloranti blu e pubblicato su Science Advances da un gruppo internazionale di ricercatori statunitensi, francesi e anche italiani della SISSA di Trieste, ha fatto un uso ancora più impressionante dell’intelligenza artificiale, analizzando un numero di sequenze genetiche di possibili enzimi pari a 10 elevato alla ventesima potenza (superiore, come hanno fatto notare gli autori, a quello delle stelle dell’universo). In questo caso la fonte del colorante era il cavolo rosso, già sfruttato per alcune tonalità, appunto, del rosso e del viola grazie alle sue antocinanine, ma mai per il blu.

Eppure il blu, colore molto raro in natura, è presente nel cavolo rosso, dove si forma grazie a una reazione che parte dalle antocianine rosse, mediata da enzimi anche in quel caso sconosciuti. Il problema è che si trova in minime quantità, e per questo finora nessuno era riuscito a comprendere tutti i passaggi e gli enzimi coinvolti. L’obiettivo è stato raggiunto con la potenza di calcolo dell’AI, che ha permesso di identificare gli enzimi necessari a convertire le antocianine rosse nel blu naturale alimentare e non solo per eccellenza, chiamato blu brillante FCF o FD&C numero 1 (l’additivo E133). La via per una sintesi di coloranti che non preveda l’estrazione da fonti preziose, o che passi materie prime come il cavolo rosso è aperta.  

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Agnese Codignola - 9 Aprile 2021