Negli ultimi anni l’eco-sostenibilità ha ricevuto un crescente interesse da parte delle industrie e dei consumatori a causa della crisi ambientale globale in corso e dagli obiettivi stabiliti dal Green Deal europeo. L'industria cosmetica è un settore economico in crescita, che genera alti consumi di risorse naturali ed è spesso sotto controllo per la selezione e l'utilizzo delle materie prime che devono avere un basso impatto ambientale oltre a garantire la sicurezza dei prodotti finali (1, 2). Inoltre, i consumatori dimostrano una sempre maggiore attenzione verso la tutela del nostro pianeta, richiedendo prodotti sicuri per la loro pelle e sostenibili dal punto di vista ambientale (3).

Riconoscendo la necessità di prediligere processi e ingredienti che riducano al minimo l’impatto ambientale, le aziende cosmetiche hanno proposto negli ultimi anni un’ampia gamma di strategie che contribuiscono a migliorare la sostenibilità del settore. Ad esempio, l’uso di imballaggi biodegradabili e riciclabili continua ad aumentare e nella scelta e formulazione dei prodotti finali si tiene sempre più in considerazione l’impatto ambientale dell’intero ciclo di vita del prodotto, che spesso viene anche calcolato e comunicato attraverso analisi specifiche (1).

Un altro approccio per limitare l’impatto ambientale dei prodotti cosmetici è quello di recuperare sottoprodotti di filiere esistenti e di trasformarli in ingredienti con valore aggiunto.

I sottoprodotti agroalimentari in particolare rappresentano oggi una risorsa molto attrattiva per produrre estratti cosmetici efficaci e sostenibili. Le bucce e i semi della frutta e della verdura, per esempio, sono molto ricchi di sostanze fitochimiche, con molteplici possibilità di applicazione in cosmetica come polifenoli antiossidanti o acidi grassi emollienti e lenitivi (4, 5).

Con il giusto processo e ponendo attenzione in ogni fase agli aspetti qualitativi, un residuo di lavorazione può essere trasformato in un ingrediente cosmetico di elevata qualità, uscendo dalla filiera che l’ha generato e rientrando in un’altra con un valore aggiunto.

La filiera

Abbiamo creato una filiera corta e di up-cycling in collaborazione con un’azienda locale produttrice di marmellate e confetture, la Rigoni di Asiago (VI).

La filiera creata è italiana, si svolge interamente nella regione Veneto, con il coinvolgimento di aziende, università e centri di ricerca con sede in questa regione: Unifarco S.p.A. (BL), Rigoni di Asiago (VI), Università di Padova, Unired S.r.l (PD) e Università di Venezia, S.A.M. Società Agricola Moldoi (BL).

Particolare attenzione è stata posta nella selezione della materia prima per l'estrazione che viene coltivata e processata seguendo un metodo biologico certificato, collaborando con un'azienda fornitrice con decenni di esperienza nel settore biologico nella produzione di marmellate. Rigoni di Asiago, infatti, è uno dei principali produttori italiani di marmellate e confetture e coltiva diversi frutti in regime biologico su larga scala, generando un'enorme quantità di rifiuti organici ogni anno (circa 80 tonnellate/anno).

A seguito di indagini preliminari su diversi sottoprodotti forniti da questa azienda (ad esempio bucce e semi di lampone, mirtillo, fragolina di bosco, melograno, mora e ribes nero), (6) abbiamo selezionato la matrice vegetale che presenta un profilo fitochimico più interessante per utilizzo cosmetico, il residuo di lavorazione della fragolina di bosco, composto da bucce e semi di questa specie vegetale.

La fragolina di bosco (Fragaria vesca L.) è una pianta erbacea perenne della famiglia delle Rosaceae che cresce spontanea in tutto il Nord Europa e che produce frutti commestibili.

Il frutto delle fragoline di bosco viene raccolto, coltivato, trasformato, aromatizzato, per uso alimentare e per la produzione industriale di marmellate e liquori (7).

Il suo utilizzo in campo cosmetico non era stato finora esplorato anche se, in particolare nei suoi semi, si concentra una fonte di molecole interessanti per la cura e il benessere della nostra pelle.

Il metodo estrattivo

Tenendo in considerazione la sostenibilità ambientale del processo estrattivo, l’efficacia del metodo estrattivo e la qualità dell’estratto finale, è stato scelto di estrarre lo scarto delle fragoline di bosco utilizzando una tecnica particolare che utilizza come solvente l’anidride carbonica allo stato supercritico.

Questo metodo estrattivo, rispetto ad altre tecniche di estrazione, per esempio la spremitura o l’estrazione con solventi organici, presenta diversi vantaggi.

È un metodo ecosostenibile poiché lavora a basse temperature e non lascia tracce di solventi nocivi nell’ambiente e nel prodotto, è efficace nell’estrazione degli acidi grassi poiché dimostra una buona resa quali-quantitativa delle molecole target e garantisce la qualità organolettica e il profilo di sicurezza del prodotto.

Condotto in condizioni controllate, a bassa temperatura, in assenza di ossigeno e al riparo dalla luce, è infatti un metodo che previene l’ossidazione dell’olio, in particolare la perossidazione degli acidi grassi insaturi che lo compongono e che preserva le caratteristiche organolettiche e la stabilità di composti più delicati come quelli termolabili (8, 9, 14).

Le analisi fitochimiche

Analisi fitochimiche condotte sull’estratto di fragoline di bosco hanno rivelato che i principali composti estratti sono acidi grassi insaturi, con percentuali di concentrazione comprese tra 69% e 84%, e che il rapporto acidi grassi saturi-insaturi è compreso tra 0,091 e 0,108.

I principali acidi grassi insaturi determinati sono della classe degli omega 6, con acido linoleico (C18:2 cis (n6)) e acido linolenico (C18:3 (n6)) come composti principali (14).

Gli acidi grassi insaturi sono macronutrienti essenziali noti come potenziali agenti per il mantenimento della salute cutanea e per il trattamento dei disturbi mediati dalla radiazione solare ultravioletta (UVR), tra cui scottature solari, melanomi, fotosensibilizzazione e fotoinvecchiamento (10).

Inoltre, gli acidi grassi polinsaturi a catena lunga hanno la capacità di diminuire i processi infiammatori, rendendoli potenziali candidati per il trattamento di disfunzioni come la dermatite atopica, la psoriasi e l’acne (11).

Essendo anche tra i principali componenti lipidici dello strato corneo, questi acidi grassi sono preziosi agenti preventivi della disidratazione cutanea per le loro proprietà emollienti e favorenti l’integrità della barriera cutanea (11).

È inoltre riportato in letteratura che gli acidi grassi insaturi possono inibire la 5α-reduttasi, un enzima espresso nei melanociti cutanei, nei fibroblasti e nei cheratinociti che catalizza la conversione del testosterone nel suo metabolita funzionalmente più attivo, il diidrotestosterone (12). Questo ormone è legato a vari disturbi della pelle e annessi cutanei come l'acne vulgaris, l'irsutismo, la seborrea, il telogen effluvium e l'alopecia androgenetica (13).

Analisi LCA

L'impatto ambientale della produzione dell'estratto di fragoline di bosco è stato analizzato utilizzando l'approccio Life Cycle Assessment (LCA) e considerando diversi indicatori come l'impronta di carbonio (kg CO2 equivalente/kg estratto) e una serie di parametri relativi al dispendio di energia, acqua, risorse ecologiche e informazioni tossicologiche.

Il profilo ambientale dell’estratto ha mostrato bassi valori di uso del suolo, uso dell’acqua, eutrofizzazione ed ecotossicità. Il valore totale del potenziale di riscaldamento globale dell’estratto è risultato pari a 2,8 kg CO2 eq/kg di prodotto. Questo valore contribuisce a darci 3 diverse informazioni utili: il valore della produzione della materia prima è 0 kg CO2 eq., il valore del trasporto della materia prima da Rigoni di Asiago alla sede di produzione dell’estratto è 0,026 kg CO2 eq., e il Il valore dell'estrazione di CO2 supercritica è 2,75 kg CO2 eq. (14).

Il test di efficacia

Il profilo analitico dell’estratto ottenuto ha fatto presupporre una sua potenziale efficacia nell’inibizione dell’enzima 5α-reduttasi ed è stata quindi valutata in vitro la capacità dell’estratto di modulare l'espressione del gene della 5α-reduttasi su fibroblasti esposti a diverse concentrazioni della sostanza testata rispetto a cellule non trattate.

Le colture cellulari sono state pretrattate con testosterone per indurre la sovra produzione di 5α-reduttasi endogena prima di essere esposte alle sostanze testate.

Come controllo positivo (CP) è stato utilizzato un estratto titolato di Serenoa repens (Saw palmetto), un noto composto farmacologicamente attivo utilizzato nel trattamento dell'iperplasia prostatica, come controllo negativo (CN) sono state utilizzate invece le cellule non trattate.

L’estratto è risultato in grado di modulare i livelli di espressione genica della 5 α - reduttasi di tipo I (SRD5A1) dopo 48 ore di trattamento, alla concentrazione di 5 mg/ml. Nelle cellule trattate con il campione infatti l'espressione del gene è risultata inferiore rispetto a quella misurata nelle cellule di controllo non trattate (14).

Nell’istogramma che segue vengono riportati i risultati ottenuti.