Proprietà e possibili utilizzi in campo alimentare degli scarti della lavorazione e della produzione del caffè

Il caffè è una delle bevande più consumate a mondo, con una produzione di dieci milioni di tonnellate all’anno.

Sebbene l’abuso di caffè non sia considerato un’abitudine alimentare sana data la presenza di caffeina, che è uno stimolante del sistema nervoso centrale, recenti studi epidemiologici hanno attribuito al moderato consumo giornaliero di tale bevanda molteplici effetti positivi, correlati, in particolar modo, al suo contenuto polifenolico.

Difatti, l’assunzione di caffè può migliorare il metabolismo del glucosio e la sensibilità all’insulina, riducendo così il rischio di diabete di tipo II, nonché di malattie coronariche, ictus ischemico, depressione, morbo di Alzheimer e altre patologie del sistema nervoso centrale, incluso il morbo di Parkinson.

Coffee silverskin (CS) e spent coffee grounds (SCG): i principali sottoprodotti della lavorazione e produzione del caffè

L’industria del caffè produce un’elevata quantità di sottoprodotti il cui smaltimento è attualmente un problema ambientale. Tuttavia, tali scarti rappresentano sempre più una fonte di composti ad elevato valore aggiunto.

I principali sottoprodotti della lavorazione e produzione del caffè sono il coffee silverskin (CS), la pellicola argentea del caffè, e gli spent coffee grounds (SCG), ovvero i fondi del caffè. In particolare, il CS è un sottile tegumento dello strato esterno dei chicchi di caffè verde e rappresenta l’unico scarto del processo di torrefazione, mentre gli SCG costituiscono il materiale residuo ottenuto dopo il trattamento del caffè in polvere con acqua calda o vapore per la produzione di caffè istantaneo e come risultato del suo consumo in ristoranti e bar.

Molteplici studi hanno dimostrato che estratti prodotti da CS e SCG presentano spiccate proprietà antiossidanti, nonché antitumorali, antiallergiche, epatoprotettive, ipoglicemiche ed antinfiammatorie. Tali proprietà sono state attribuite alla presenza di composti fenolici come l’acido clorogenico.

Questi materiali hanno trovato numerose applicazioni anche nel settore alimentare. Ad esempio, l’aggiunta di SCG alla carne e ad altri alimenti ha dimostrato fornire eccellenti proprietà antiossidanti, riducendo anche la crescita di batteri patogeni.

CS e SCG presentano, inoltre, un alto contenuto di fibre. Difatti, è stato proposto che CS potrebbe essere utilizzato come sostituto della farina di frumento fino al 30% nelle formulazioni di torte e biscotti per migliorarne il contenuto in fibre senza alterare significativamente le caratteristiche organolettiche dell’alimento.

Usi ed applicazioni di CS e SCG

Coffee silverskin (CS) e spent coffee grounds (SCG) sono ricchi di polisaccaridi, lignina, proteine, minerali e polifenoli che rappresentano tutti composti ad elevato valore aggiunto per un possibile utilizzo, ad esempio, come substrati o supporti solidi nei processi fermentativi, per l’estrazione e produzione di composti con importanti applicazioni nell’industria alimentare e farmaceutica o nel campo dei materiali funzionali.

Inoltre, è stato visto che i polisaccaridi ed i minerali presenti in tali sottoprodotti sono in grado di regolare molteplici funzioni metaboliche e fisiologiche, tra cui attività enzimatiche ed ormonali, il bilancio elettrolitico e svariati processi vitali, quali respirazione, digestione e circolazione, rappresentando pertanto importanti additivi alimentari con effetti benefici per la salute umana.

Utilizzi in campo alimentare e non solo

SCG e CS presentano elevati livelli di fibra dietetica solubile (FDS) e fibra dietetica insolubile (FDI), pertanto hanno grandi potenzialità per essere utilizzati come materiale nello sviluppo di cibi funzionali. In particolare, ogni tipo di fibra (solubile ed insolubile) ha proprietà specifiche: per esempio, FDS si distingue per essere caratterizzata da un’elevata ritenzione idrica che promuove la formazione della flora batterica e diminuisce l’assorbimento di zuccheri e grassi, mentre, FDI è dotata di bassa ritenzione idrica, il che accelera il movimento del cibo attraverso il sistema digerente e promuove la regolarità intestinale.

In virtù di queste peculiarità, tali prodotti possono essere utilizzati direttamente come ingredienti alimentari in cibi solidi quali biscotti, torte e prodotti da forno vari senza alterare la preparazione alimentare convenzionale e la qualità finale del prodotto. In particolare, queste formulazioni alimentari potrebbero essere destinate a persone con ridotto apporto energetico e con esigenze nutritive specifiche.

Inoltre,  gli SCG vengono utilizzati come substrati per la coltivazione di funghi, ad esempio Flammulina velutipes. Specificamente, è stato osservato che il contenuto di fibre e proteine tende ad aumentare dopo la crescita del fungo, mentre quello di caffeina e tannini si riduce senza lasciare alcuna traccia, suggerendo che tali elementi vengono degradati durante il processo di coltivazione.

CS e SCG possono essere utilizzati anche come substrati nella fermentazione sommersa, bioprocesso finalizzato alla produzione del 90% degli enzimi industriali.

In particolare, utilizzando tali residui con Paecilomyces variotii si è riusciti ad ottenere una produzione di enzimi, quali: pectinasi, tannasi e caffeinasi, circa 8.6 volte superiore. Ancora, enzimi come amilasi, proteasi e xilanasi sono stati prodotti utilizzando organismi fungini come Neurospora crassa, Aspergillus oryzae, Penicillium sp. e Aspergillus niger.

Inoltre, diversi studi hanno riportato il possibile utilizzo, in particolare di SCG, nella preparazione di materiali funzionali. Ad esempio, è stato dimostrato che, a seguito di un trattamento idrolitico, le proprietà antiossidanti della lignina contenuta in SCG migliorano significativamente, aprendo prospettive per un possibile utilizzo come componente attivo nel packaging alimentare o come agente riducente e stabilizzante per la preparazione di nanoparticelle di argento per la realizzazione di film dotati di attività antibatterica.

Ulteriori prodotti a valore aggiunto che possono essere ottenuti da SCG sono: biosorbenti, antiossidanti, biocompositi e carotenoidi.

                                                                                                      Giovanna Spinosa

❗❗ Per saperne di più leggi anche: https://www.for-science.it/riutilizzo-dei-fondi-di-caffe-in-agricoltura/p

Fonti

• Coffee Market Report – January 2023;
• Micillo R., Panzella L., Koike K., Monfrecola G., Napolitano A. & d’Ischia M. (2016). “Fifty shades” of black and red or how carboxyl groups fine tune eumelanin and pheomelanin properties”. International journal of molecular sciences; 17(5), 746;
• Mussatto S. I., Machado E. M., Martins S. & Teixeira J. A. (2011). “Production, composition, and application of coffee and its industrial residues”. Food and Bioprocess Technology; 4, 661-672;
• Obruca S., Benesova P., Marsalek L. & Marova I. (2015). “Use of lignocellulosic materials for PHA production”. Chemical and biochemical engineering quarterly; 29(2), 135-144;
• Panzella L., Moccia F., Nasti R., Marzorati S., Verotta L. & Napolitano A. (2020). “Bioactive phenolic compounds from agri-food wastes: An update on green and sustainable extraction methodologies”. Frontiers in nutrition; 7, 60;
• Spinosa Giovanna (2020), tesi di laurea Triennale in Scienze Biologiche “attività antiossidante e possibili utilizzi in campo alimentare degli scarti della lavorazione e della produzione del caffè”. Università degli studi di Napoli Federico II.