Moringa: l’albero dei miracoli Understand article
Tradotto da Laura Massini. Gli alberi del genere Moringa sono conosciuti da tempo come alberi dei miracoli. La scienza si sta occupando ora di indagare a fondo le loro proprieta’, come ci raccontano Sue Nelson e Marlene Rau report.
© WEDC, Loughborough
University
Alle pendici della catena himalayana, crescono alberi alti dai cinque ai dieci metri, con foglie piccole e ovali raggruppate tra loro, e con fiori color crema dal profumo delicato. Questi alberi appartengono alla specie Moringa oleifera – la piu’ coltivata tra le 14 specie del genere Moringa, conosciute anche col nome di ‘alberi dei miracoli’.
“E’ chiamato albero dei miracoli perche’ ogni sua parte ha qualche proprieta’ benefica,” dice Balbir Mathur, presidente della Trees for Life Internationalw1, una organizzazione non-profit con sede negli Stati Uniti che promuove lo sviluppo attraverso la coltivazione di alberi da frutto, tra cui la moringa. “Le radici, foglie, corteccia, parti del frutto e semi – ogni parte. La lista e’infinita.”
Le notizie sulla miracolosa natura di quest’albero potrebbero sembrarare ingigantite dalla stampa, in realtà alcune sono straordinariamente vere. Nativa del Nord dell’India, ma ora presente in tutta l’Asia, Africa e America Latina, la specie moringa e’ usata nei paesi in via di sviluppo da centinaia di anni, nelle ricette della medicina tradizionale, negli alimenti e come olio da condimento, come pesticida naturale, prodotto per la pulizia domestica, e – ultimamente – anche come biofuel.
in polvere prima dell’uso
© WEDC, Loughborough
University
Le specie moringa sono alberi estremamente tenaci, chiamati in alcune zone dell’Africa nebedies, che significa ‘che-non-muore-mai’, perche’ crescono in suoli poveri, ricrescono dopo essere stati tagliati, e sono tra i pochi alberi che producono frutti durante il periodo della siccita’.
C’e’ una proprieta’della Moringa oleifera, in particolare, che sta scatenando la curiosita’della scienza. Se macinati, i semi dell’albero possono servire per purificare l’acqua non potabile, rendendo cosi’ la pianta indispensabile per contrastare le morti – circa 1.6 milioni secondo i dati della Organizzazione Mondiale della Sanita’ – che ogni anno si registrano nel mondo a causa dell’acqua non adeguatamente sanitizzata per scarse condizioni igieniche.
La purificazione dell’acqua e’un processo a due fasi: inizialmente, l’acqua e’ chiarificata, rimuovendo sostanze come minerali, o agenti come batteri, e particolato rappresentato da residui di pianta. Siccome non tutto il particolato sedimenta velocemente sul fondo, agenti coagulanti vengono impiegati per facilitare il processo di flocculazione; in questo modo, la massa puo’essere rimossa grazie ai filtri o attraverso il processo di sedimentazione. La seconda parte del processo di purifiazione riguarda la disinfezione, per uccidere quei microrganismi patogeni che ancora sono presenti; si usano allo scopo: composti clorinati, ozono, idrogeno o raggi ultravioletti.
La Moringa oleifera puo’ essere utile per la prima fase del processo di rimozione fisica del particolato dall’acqua non potabile, non solo nei paesi in via di sviluppo. Nei sistemi di trattamento delle acque industriali, gli agenti coagulanti prevalentemente usati sono oggi i sali di alluminio. Perche’la chiarificazione sia efficace, si usano delle sostanze ioniche; siccome la capacita’ coagulante aumenta all’aumentare della carica ionica dell’agente coagulante, gli ioni polivalenti come l’alluminio sono molto efficienti. Tuttavia, esiste un timore – sebbene ancora controverso – che l’alluminio possa comportare un fattore di rischio a lungo termine, per la possibile insorgenza di malattie neurodegenerative nell’uomo. I sali di ferro sono un’alternativa, ma sono piu’difficili da usare perche’ la loro solubilita’ e’strettamente influenzata dal pH dell’acqua.
(sinistra) e aperto (destra)
© WEDC, Loughborough
University
Altri tipi di agenti coagulanti che possono essere usati in alternativa sono i polimeri sintetici, sebbene – come accade con altri coagulanti – il fango che poi si forma nel processo di chiarificazione deve essere smaltito, rappresentando cosi’una soluzione al rischio malattia ma un ulteriore motivo di ansia per la loro scarsa biodegradabilita’.
La M. oleifera, grazie alla sua totale biodegradabilita’ e non tossicita’, e alla riduzione del grado di torbidita’, contenuto di argilla e conta microbica dell’acqua trattata, puo’ rappresentare coi suoi semi una valida alternativa all’uso dei sali di alluminio (vedi Ghebremichael et al., 2005).
In alcune aeree rurali del Sudan, le donne gia’usano la Moringa per purificare l’acqua: quando raccolgono l’acqua dal fiume Nilo, mettono infatti una polvere fatta coi semi in una piccola borsa di stoffa a cui e’attaccato un laccio. In questo modo, muovendo la borsa in senso circolare, creano un vortice nel secchio affinché le particelle fini e i batteri flocculino con la polevere dei semi dell’albero, sedimentando sul fondo. Per poterla bere, l’acqua deve essere ulteriormente sanitizzata – sia bollendo, oppure filtrandola attraverso della sabbia o mettendola in piena luce in una bottiglia pulita per alcune ore (processo anche chiamato solarizzazione; vedi Folkard et al., 1999). Potete provare una tecnica simile in classe (vedi riquadro).
Per gentile concessione di Dr Majority Kwaambwa, University of Botswana
Sebbene uno studio pilota sia stato condotto con successo a Thyolo nel Malawi tra gli anni 1989 e 1994 (vedi Folkard & Sutherland, 2002), lo sviluppo di trattamenti a livello industriale basati sull’uso della M. oleifera dipende dalla conoscenza esatta dei processi chimico-fisici che avvengono durante la chiarificazione. I ricercatori hanno già stabilito che l’ingrediente attivo nei semi sono le proteine, che rappresentano circa il 30-40% del peso dei semi. Ci sono almeno due proteine che potrebbero essere attive: sono solubili in acqua e abbastanza piccole, circa 6-16 kDa, in questo modo possono diffondere velocemente fuori dal sacchetto di cotone. Alle concentrazioni più elevate, le proteine formano degli aggregati in soluzione grazie alla presenza delle loro regioni idrofobiche. Le proteine sono adsorbite sulla superficie delle particelle contaminanti, le aiutano così a flocculare tra loro prima di essere separate e rimosse.
oleifera
Immagine gentilmente
concessa da Dr Majority
Kwaambwa
Come funziona esattamente questo tipo di aggregazione? Ricercatori dell’Università di Uppsala, in Svezia, e dell’Università di Botswana in Gaborone, Botswana, hanno investigato il tipo di processo coinvolto (vedi Kwaambwa et al., 2010). Un estratto purificato di tutte le proteine dei semi, solubili in acqua, è stato prodotto al fine di studiare come le proteine sono adsorbite all’interfaccia acqua e silice (diossido di silicio, SiO2), modello per l’interfaccia tra acqua e particelle minerali.
Il team ha utilizzato un raggio di neutroni all’Instituto Laue Langevinw2 a Grenoble, Francia, usando una tecnica chiamata riflettometria a neutroni, per misurare lo spessore, densità e uniformità dello strato di proteine formato.
del gel di silice, le proteine
della M. oleifera sono
compattate in strati densi,
con spessore molecolare pari
a 50 Å. A mano a mano che la
distanza dalla superficie della
silice aumenta, la
concentrazione delle proteine
adsorbite decresce
rapidamente. Cliccare
sull’immagine per ingrandirla
Immagine gentilmente
concessa da Maja Hellsing
Il raggio bianco di neutroni è sparato sul campione, e la riflettività è misurata in termini di ‘colore’ (cioè lunghezza d’onda) dei neutroni, l’informazione che si ottiene permette di avere informazioni sullo spessore molecolare dello strato, indicando quanto le molecule sono compattate, e quanto è uniforme la superficie dello strato.
Nell’esperimento della M. oleifera, i ricercatori hanno scoperto che le proteine dei semi formano densi strati più spessi di una singola molecola anche a concentrazioni piccole come 0.025% (in peso) – cosicché le capacità di aggregazione è molto efficiente. La superficie dello strato è particolarmente liscia, sebbene l’arrangiamento delle proteine dei semi non sia uniforme: allontanandosi dalla superficie del gel di silice, il numero di molecole di acqua tra le proteine aumenta, il che può essere visto come un cambiamento della densità, se misurato con la riflettometria a neutroni (vedi lo schema a sinistra).
Questo suggerisce che l’aggregazione è efficiente perché le proteine della M. oleifera hanno una forte tendenza a legarsi sia a superfici minerali sia ad altre molecole delle proteine di M. oleifera, anche a concentrazioni molto piccole, grazie alle regioni idrofobiche e al fatto che – anche quando la proteina è elettricamente neutra – diversi gruppi di carica opposta risultano ionizzati.
Il lavoro sulle proteine della M. oleifera continua, per sviluppare un trattamento di purificazione delle acque che sia non tossico e biodegradabile, per il quale i materiali siano disponibili a livello locale e ad un prezzo vantaggioso rispetto ai sali di alluminio. Punti di domanda ancora da chiarire riguardano la quantità di semi necessaria, se altre proteine o biopolimeri possono essere usati, se altre impurità dell’acqua, ad esempio i detergenti naturali, possono alterare il processo.
Mathur invita il proseguimento della ricerca scientifica. “Crediamo che l’albero moringa sia importante e che gli scienziati che possono proseguire lo studio debbano essere informati della ricerca in corso,” dice. “L’albero non è ancora conosciuto nel mondo occidentale perché non cresce comunemente in queste zone.” In futuro, tuttavia, l’albero dei miracoli potrebbe davvero essere all’altezza del suo nome. “L’albero potrebbe salvare milioni di vite nel mondo negli anni a venire,” afferma Mathur. “Non riesco a trovare parole migliori per evocare la sua importanza.”
La chiarificazione dell’acqua con i semi di moringa
I semi dell’albero Moringa oleifera sono disponibili online a poco prezzo, dal momento che l’albero è utilizzato a scopo decorativo.
L’acqua necessita di diverse quantità di polvere di M. oleifera per avviare il processo di purificazione, a seconda della quantità di impurità presenti. Circa 50-150 mg di semi macinati servono per trattare un litro di acqua: come regola empirica, la polvere di un seme dovrebbe essere sufficiente per un litro di acqua molto torbida, o due litri di acqua leggermente torbida. Provare con piccole quantità di acqua in una brocca può aiutare a decidere le quantità adatte di polvere e i tempi ottimali di miscelazione.
E’ possibile confrontare i risultati ottenuti con la moringa con quelli di altri metodi (vedi Mitchell et al., 2008, per un altro esempio di purificazione dell’acqua), e valutare qual è il metodo più efficiente tra quelli studiati.
- Rimuovere i semi dai bacilli, se ancora presenti, rimuovere la buccia, lasciando il seme biancastro. Rimuovere i semi con macchie scure o altrimenti danneggiati.
- Macinare i semi senza tegumento fino ad avere una polvere fine e setacciarla (grana finale: 0.8 mm o simile).
- Aggiungere la polvere (circa 2 g) in una tazza di acqua pulita, poi mettere in una bottiglia e agitare per 5 minuti.
- Aggiungere la polvere (circa 2 g) in una tazza di acqua pulita, poi mettere in una bottiglia e agitare per 5 minuti.
- Mescolare l’acqua velocemente per 2 minuti e lentamente per 10-15 minuti (non utilizzare strumenti metallici, perché questo potrebbe re-introdurre ioni metallici indesiderati già rimossi con la M. oleifera). Durante il mescolamento lento, le particelle fini e i batteri incominceranno ad aggregarsi e a precipitare e sedimentare sul fondo.
- Coprire il secchio e lasciarlo indisturbato fino a che l’acqua diventa limpida e le impurità sono sedimentate sul fondo. Il processo può richiedere fino ad un’ora.
- L’acqua limpida può essere sifonata oppure versata dall’alto del secchio oppure filtrata attraverso un panno pulito. Il processo rimuove almeno 90% dei batteri e altre impurità che causano torbidità.
Note:
Entrambi i semi e la polvere dei semi possono essere conservati, sebbene l’impasto (al punto 4) dovrebbe essere preparato fresco ogni volta che si inizia un nuovo processo di purificazione.
Per ragioni di sicurezza, l’acqua così purificata in classe non dovrebbe essere usata come acqua da bere.
References
- Folkard G, Sutherland J (2002) Development of a naturally derived coagulant for water and wastewater treatment. Water Science and Technology: Water Supply 2(5-6): 89-94
- Folkard G, Sutherland J, Shaw R (1999) Water clarification using Moringa oleifera seed coagulant. In Shaw, RJ (ed) Running Water: More Technical Briefs on Health, Water and Sanitation pp 109-112. Rugby, UK: IT Publications. ISBN: 9781853394508
- Ghebremichael KA et al. (2005) A simple purification and activity assay of the coagulant protein from Moringa oleifera seed. Water Research 39: 2338-2344. doi: 10.1016/j.watres.2005.04.012
- Kwaambwa HM, Hellsing M, Rennie AR (2010) Adsorption of a water treatment protein from Moringa oleifera seeds to a silicon oxide surface studied by neutron reflection. Langmuir 26(6): 3902-3910. doi: 10.1021/la9031046
- Mitchell WA et al. (2008) Science for the Next Generation: activities for primary school. Science in School 10: 64-69. www.scienceinschool.org/2008/issue10/nextgeneration
Web References
- w1 – La Trees for Life International propone un forum internazionale per discutere di piante e alberi con proprietà benefiche, tra cui l’albero moringa che viene promosso da anni, forniscono materiale ed informazioni ad università, ambasciate e amministrazioni pubbliche, oltre a produrre materiale informativo per le scuole. Vedi: www.treesforlife.org
- w2 – Per saperne di più sull’Istituto Laue-Langevin, ved: www.ill.eu
Institutions
Review
Questo articolo illustra come una teoria scientifica (le capacità di legame di ioni, tecniche di riflettometria dei neutroni) possa essere utile nel spiegare una attività di vita reale, come l’uso dei semi per la purificazione dell’acqua.
Le idee proposte possono ispirare gli studenti – di qualsiasi età – nel portare avanti dei progetti pratici, corredati di un’appropriata analisi dei rischi (contaminanti chimici e/o microbiologici). I semi di M. oleifera possono essere comprati online, se non si ha la fortuna di avere degli alberi coltivati nelle vicinanze, e i risultati possono essere confrontati con quelli di altri semi. Sono i semi della moringa davvero migliori di altri? L’attività proposta può rappresentare un momento di divertimento – macinare i semi – mentre si conduce un’indagine scientifica provando diversi modi per misurare l’efficacia del trattamento dell’acqua torbida.
Agli studenti più grandi, si propone invece di pensare a quali parti del seme utilizzare in funzione del loro ruolo biochimico, oppure confrontare i semi in diversi stati di conservazione, essiccati oppure freschi. La spiegazione scientifica alla base del processo di chiarificazione dei semi è sicuramente non banale, e utile per stimolare anche gli studenti più “voraci” di scienza.
L’articolo si inserisce nell’ambito di argomenti scolastici: biologia dei semi/biochimica degli estratti; processi fisico-chimici di purificazione delle acque/fisica dei sali in soluzione/ fisica – in particolare su scala molecolare, relativamente alle densità degli strati molecolari – e indagine scientifica. L’idea qui presentata può fornire la base per un progetto interdisciplinare in cui l’aspetto sociale può essere inserito, dal momento che ci sono motivazioni eco-sostenibili e uso di energie rinnovabili alla base dell’uso dei semi di moringa.
L’articolo si inserisce nell’ambito di argomenti scolastici: biologia dei semi/biochimica degli estratti; processi fisico-chimici di purificazione delle acque/fisica dei sali in soluzione/ fisica – in particolare su scala molecolare, relativamente alle densità degli strati molecolari – e indagine scientifica. L’idea qui presentata può fornire la base per un progetto interdisciplinare in cui l’aspetto sociale può essere inserito, dal momento che ci sono motivazioni eco-sostenibili e uso di energie rinnovabili alla base dell’uso dei semi di moringa
- La Moringa oleifera è una delle 14 specie di alberi dei miracoli. Quale parte del nome scientifico indica il genere, e quale la specie?
(Risposta: genere: Moringa; specie: Moringa oleifera)
- In questo articolo, diversi usi della moringa sono citati, tra cui l’uso medicinale, come alimento o olio da condimento. Suggerire quali parti dell’albero potrebbero essere usati a tale scopo.
(Le risposte non devono essere necessariamente corrette, dal momento che non vengono fornite informazioni nel testo, tuttavia dovrebbero avere una motivazione logica: esempio, olio dai semi; medicina, diverse parti; alimento grazie ai frutti; pesticida dalle foglie; prodotto per la pulizia, dalle radici.)
- Le Moringa ‘ricrescono dopo essere state tagliate’ e sono anche descritte come ‘uno dei pochi alberi che produce frutti durante la siccità’. Suggerire quale adattamento questi alberi hanno al fine di sopravvivere in queste condizioni climatiche.
(Risposta: anche se non fornite nel testo, le informazioni possono suggerire agli studenti che gli alberi ricrescono grazie ai semi dispersi prima che l’albero fosse tagliato, oppure che il fatto di tagliare sfoltisca le ramificazioni, aiutando nuovi rami a crescere. La produzione di frutti durante la siccità può essere dovuto al fatto che l’albero ha un esteso sistema di ramificazioni (profonde e/o ampie, come quelle del cactus), oppure foglie che riducono la traspirazione dell’acqua, oppure meccanismi per la raccolta dell’acqua di rugiada, come radici superficiali.)
L’articolo può anche suggerire delle discussioni in classe. Tra cui:
- Il ruolo presunto o tale dei sali di alluminio nell’insorgenza di malattie neurodegenerative
- Il ruolo presunto o tale dei sali di alluminio nell’insorgenza di malattie neurodegenerative
- Il ruolo allarmista dei media sulla base di evidenze scientifiche non comprovate (come il calo degli acquisti di padelle in alluminio, dopo l’annuncio che l’alluminio può nuocere alla salute)
- Il ruolo allarmista dei media sulla base di evidenze scientifiche non comprovate (come il calo degli acquisti di padelle in alluminio, dopo l’annuncio che l’alluminio può nuocere alla salute)
Sue Howarth, Regno Unito