solventi, caipirinha, e fisiologia vegetale

NADES sta per Natural Deep Eutectic Solvents, e sono stati studiati in particolare dal Prof. Robert Verpoorte a Leiden e da Young Hae Choi, per spiegare come sia possibile che le piante accumulino elevati livelli di composti poco solubili o insolubili in solventi acquosi. 

Le sostanze eutectiche sono ben note nell'uso quotidiano. Una giusta proporzione di cloruro di sodio sparso sul ghiaccio  nelle strade: il miscuglio di due elementi o composti (sale al 23.3% e acqua in questo sistema) origina una sistema eutectico che solidifica a temperatura più bassa dei due elementi originali, a -21,2 gradi. Sistemi non-eutectici, o sistemi eutectici con proporzioni subottimali dei due elementi,  mostrano solidificazione di un componente prima dell'altro.

Mentolo e canfora, solidi a temperatura ambiente, formano un sistema eutectico liquido a temperatura ambiente, alle proporzioni 8:2, 7:3, 6:4, 5::5.

I Deep Eutectic Solvents sono ancora più interessanti: si tratta di solventi ionici dalle proprietà speciali, composti che formano un sistema eutectico spinto. Tra quelli più usati in chimica, l'urea in combinazione con i sali di colina (2:1), individualmente solidi, insieme presentano un punto di fusione a 12 gradi.

Che usi se ne fanno: 

come solventi naturali, (ad esemio sale di colina e acidi carbossilici come l'acido malico), a basso costo, alternativi a solventi tossici, per estrarre principi attivi e composti sia polari che idrofobici

per promuovere la riduzione regioselettiva di aldeidi, epossidi e composti carbonilici ad alcooli

nella condensazione del resorcinolo e formazione di monoliti di carbonio ad alta porosità

Nella preparazione dei cocktails (Biotechniques, 2013, 54, 5:245-246).

Choi e Verpoorte hanno identificato ben 150 combinazioni di composti naturali presenti nelle piante, che combinati insieme danno luogo a sistemi eutectici elevati (NADES), che sono presenti nelle piante a comncentrazioni molto più elevate di quanto ci si aspetti, suggerendo che esse svolgono un ruolo particolare.

 Probabilmente non hanno solo la funzione di metaboliti intermedi, osmoprotettivi, composti di riserva dell'energia, ma anche di fornire un sistema eutectico non volatile, o cristallo liquido, che permette alle piante di accumulare molecole che non sono solubili in sistemi biologici normali, permettendo la sintesi e l'accumulo di taxolo, cellulosa, amido, metaboliti secondari, polifenoli e flavonoidi.

L'esempio che la rivista riporta è quello della ricetta della Caipirinha, basato sulla chimica dei NADES

Si aggiunge lime e ghiaccio, per primi

poi lo zucchero, per secondo

infine, la cachasa, liquore derivato dalla canna da zucchero, per ultimo

Se si cambia l'ordine di aggiunta degli ingredienti, il sapore è totalmente differente

La spiegazione data è che lo zucchero agisce da solvente, permettendo l'estrazione di composti come i terpenoidi, che non verrebbero estratti mischiando il lime con la soluzione alcoolica.

Nelle piante, e in laboratorio, zuccheri come il trealosio svolgono una funzione importante mantenendo la stabilità di composti anche a temperature non fisiologiche.

Typical natural eutectic solvents. Container 1, Suc; container 2, Fru; container 3, Glc; container 4, malic acid; container 5, Suc:Fru:Glc (1:1:1, molar ratio); container 6, Suc:malic acid (1:1, molar ratio).
Da:
Are Natural Deep Eutectic Solvents the Missing Link in Understanding Cellular Metabolism and Physiology? Plant Physiology August 2011 vol. 156 no. 4 1701-1705