Metodi di estrazione per l’analisi dei grassi

Come la determinazione delle proteine e delle fibre, anche la determinazione del grasso totale è una parte importante dell’analisi dei valori nutrizionali e l’analisi qualitativa di alimenti e mangimi, dato che i grassi sono tra i fornitori di energia più importanti per l’uomo e gli animali. Non solo però nel settore alimentare e dei mangimi la determinazione del contenuto di grasso riveste un ruolo principale: anche nell’industria della lavorazione il contenuto di grasso nelle materie prime viene determinato per valutare l’idoneità a determinati processi di lavorazione e nell’ambito del controllo qualità. Nel settore ambientale il contenuto di grasso nelle acque e nelle acque di scarico viene addirittura utilizzato per valutare la pulizia delle acque.

Buona parte dei grassi e delle sostanze associate ai grassi da analizzare è però legata chimicamente e fisicamente. Per questo motivo per la determinazione del grasso totale è necessario procedere con la digestione del campione. Con il passare del tempo si sono sviluppati diversi metodi classici di chimica umida che sono sorprendentemente utilizzati ancora oggi. Infatti, anche se oggigiorno esistono metodi moderni per la determinazione rapida come ad esempio la NIR (spettroscopia nel vicino infrarosso) o la NMR (risonanza magnetica nucleare), i metodi di chimica umida continuano ad essere i metodi di riferimento per l’analisi dei grassi.

In linea di massima, per la determinazione del grasso totale e del grasso grezzo è possibile fare distinzione tra metodi di riferimento, metodi chimici rapidi e metodi rapidi o secondari spettroscopici. Come metodi di riferimento vengono applicate le procedure classiche di gravimetria e chimica umida.

Gravimetria e chimica umida rientrano tra le categorie dell’estrazione solido-liquido.

Nell’estrazione solido-liquido viene separata in maniera mirata dalla miscela di sostanze solide una sostanza (o un gruppo di sostanze) mediante un solvente liquido. La classica estrazione a caldo, nella quale il campione viene trasferito in un ditale di cellulosa e posizionato in solvente in ebollizione, è stato il primo metodo di estrazione di questo tipo. Tuttavia l’estrazione completa del campione a caldo di solito non è possibile a causa dell’equilibrio tra solvente e campione. Con il passare del tempo, i regolamenti e le norme in vigore nel settore alimentare e dei mangimi sono diventati sempre più rigidi, di conseguenza è cresciuto l’interesse nei confronti di metodi più precisi ed efficienti per l’estrazione del grasso. Il metodo classico di estrazione a caldo è stato quindi sviluppato ulteriormente e sono nati nuovi sistemi di estrazione solido-liquido. Le tre estrazioni solido-liquido più note sono:

• Estrazione Soxhlet,
• Estrazione Butt e Twisselmann e
• Estrazione Randall.

Un ulteriore perfezionamento e semplificazione del metodo Soxhlet tradizionale è l’estrattore Butt del 1914 (a sinistra). A differenza dell’estrattore Soxhlet, in questo estrattore non vengono utilizzati tubicini laterali: il campione viene estratto in un tubo dritto.

Per l’estrazione con metodo Butt il ditale in cellulosa contenente il campione si trova al di sopra del solvente da riscaldare. I vapori caldi del solvente attraversano quindi il campione ed entrano direttamente a contatto con esso. I vapori passano poi al condensatore e ritornano condensati nel pallone attraversando il campione. In questa operazione il campione viene estratto continuamente attraverso i vapori e il gocciolamento del solvente. Tramite l’estrazione in continuo a temperature maggiori, solitamente è possibile estrarre l’intero campione in poche ore.

Una volta completata l’estrazione, in solvente viene rimosso dal grasso estratto mediante distillazione e conseguente essiccazione sotto vuoto. Il grasso estratto viene poi pesato. L’estrattore Twisselmann (a destra) è un perfezionamento del modello Butt che dispone di un’ulteriore rubinetto di chiusura per separare il solvente tra la camera con il campione e il condensatore. Una volta completata l’estrazione è possibile chiudere il rubinetto di chiusura e recuperare il solvente.

Il principio che sta alla base dell’estrazione Randall combina la rapidità dell’estrazione a caldo con l’efficienza dell’estrazione Twisselmann-Butt. Il principio è stato utilizzato anche in SOXTHERM e viene mostrato schematicamente nell’immagine seguente:

Nella prima fase il ditale da estrazione contenente il campione si trova immerso direttamente nel solvente in ebollizione (1). Così facendo è possibile estrarre gran parte del grasso in modo estremamente rapido (solitamente in 30 minuti). In una seconda fase viene abbassato il livello del solvente in modo che il ditale con il campione non sia più immerso nel solvente liquido (2). In questo modo si impedisce l’equilibrio tra grasso disciolto tra campione e solvente. Nella terza fase viene estratto il campione nel vapore caldo del solvente o nel solvente che gocciola (3). La durata di questa seconda fase di estrazione dipende fortemente dal tipo di campione ma solitamente è di circa 1 ora. Al termine della seconda fase di estrazione il solvente viene ulteriormente evaporato e recuperato (4). Il solvente può quindi essere riutilizzato con conseguente risparmio di risorse e costi. Nell’ultima fase è poi possibile essiccare il materiale in maniera delicata (5). L’intera estrazione dura solitamente circa 2 ore, quindi è sensibilmente più rapida del metodo Soxhlet tradizionale.

Il principio dell’estrazione liquido-liquido si basa sulla diversa solubilità di due solventi non miscelabili. Solitamente viene utilizzato un solvente polare (ad esempio etere dietilico) e un solvente apolare (ad esempio etere di petrolio). L’estrazione del campione opera secondo il principio “il simile scioglie il simile”: I componenti polari del campione si sciolgono in solventi polari, mentre i componenti apolari si sciolgono in solventi apolari. Esempi di trasferimenti con apparecchiature da laboratorio sono l’imbuto separatore e il tubo Mojonnier.

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