8.1 Introduzione
La pianta di ricino (Ricinus communis) appartiene alla famiglia delle Euphorbiaceae e cresce spontaneamente in varie condizioni climatiche. Questa pianta è nata in India e in Africa. Le dimensioni, l’aspetto e le sue parti variano a seconda della varietà, dell’ambiente e delle pratiche agronomiche della pianta. L’olio di ricino è inizialmente addomesticato nell’Africa orientale e successivamente introdotto in Cina dall’India circa 1400 anni fa (Patel et al., 2016). Cina e Brasile sono i principali paesi in crescita della coltivazione di ricino fino al 90% della produzione globale, anche se viene coltivata in circa 30 paesi. Tuttavia, l’India produce l ‘ 85% della produzione globale di olio di ricino e domina nel commercio internazionale (Ogunniyi, 2006). L’India è uno dei principali esportatori di olio di ricino oltre il 90% che valuta fino a US billion 1 miliardo all’anno e gli Stati Uniti, l’Unione Europea, il Giappone, il Brasile e la Cina sono i principali importatori, rappresentando fino al 84% dell’olio di ricino importato (Patel et al., 2016).
La coltivazione delle colture di ricino comporta varie sfide e l’adattabilità climatica limita la piantagione di ricino negli Stati Uniti oltre alla presenza di proteine tossiche, vale a dire la ricina nella pianta. Il raccolto comporta anche un processo di raccolta ad alta intensità di lavoro, che garantisce agli Stati Uniti e ad altri paesi sviluppati di perseguire la piantagione di ricino (Patel et al., 2016). Le foglie di ricino forniscono i nutrienti necessari necessari per la crescita del baco da seta come pianta ospite. La seta prodotta dal baco da seta a base di piante di ricino è conosciuta come seta eri. Il sottoprodotto di questa industria è eri pupe, che è una buona fonte di proteine e olio nutriente. Le pupe del baco da seta eri contengono circa il 18% -20% di olio (base secca) e contengono acido alfa linolenico (ALA) fino al 43%. L’analisi regiospecifica dell’olio ha mostrato un livello più alto di ALA (47,3%) in posizione sn-2 (Shiv Shankar et al., 2006). L’olio trovato per contenere circa il 2,5% di fosfolipidi e fosfatidiletanolammina è il principale fosfolipide (64%) seguito da fosfatidilcolina (19,2%). Cardiolipina e fosfatidilinositolo contengono anche in quantità minori (Ravinder et al., 2016). Lo stesso gruppo ha riportato il processo di raffinazione per eri pupal oil (Ravinder et al., 2015).
L’estrazione dell’olio viene solitamente effettuata mediante espressione meccanica o estrazione con solvente, o entrambi e il contenuto medio di olio è di circa il 45% -55% in peso a seconda delle varietà di ricino e della posizione geografica (Ogunniyi, 2006). I semi di ricino riportano di contenere tre costituenti tossici, ovvero la ricina (glicoproteina), la ricinina (alcaloide) e l’allergene (complesso proteico–carboidrato), e questi tre componenti si conservano nella torta deoliata durante l’estrazione e l’olio è privo di questi componenti. Per questo motivo, la torta deoiled castor non può essere utilizzata per applicazioni commestibili, anche se contiene quantità significative di proteine e quindi limitate a applicazioni di basso valore come il biofertilizzante. Tuttavia, l’isolato proteico è stato estratto dalla torta deoliata di ricino e da due prodotti diversi, ovvero gli amminoacidi N-acilici (Prasad et al., 1988) e dietanolamidi (Lakshminarayana et al., 1992), sono stati segnalati con buone proprietà tensioattive per un possibile utilizzo in applicazioni industriali.
Da secoli, l’olio di ricino è stato utilizzato in una varietà di applicazioni medicinali, tra cui come stimolante lassativo purgativo ed è classificato dalla Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti come generalmente riconosciuto come sicuro ed efficace (GRASE). L’acido ricinoleico (RA) ha dimostrato di essere efficace nel prevenire la crescita di numerose specie di virus, batteri, lieviti e muffe.
L’olio di ricino è un olio non commestibile antico e popolare con un significativo valore industriale e medicinale (Anjani, 2012). L’olio possiede proprietà fisiche e chimiche più insolite rispetto ad altri oli vegetali tradizionali, a causa della presenza di acido grasso idrossinsaturo chiamato RA varia da 87% a 92% (Borch-Jensen et al., 1997; Binder et al., 1962). Gli altri acidi grassi, vale a dire palmitico (0,8–1,1), stearico (0,7–1,0), oleico (2,2–3,3), linoleico (4,1–4,7) e linolenico (0,5–0,7), sono presenti in quantità minori nell’olio. RA è un acido a catena diritta a 18 carbonio con un legame cis-doppio tra il 9 ° e il 10 ° carbonio e un gruppo idrossi al 12 ° carbonio. A causa della presenza di idrossi funzionalità, olio di ricino mostre combinazione unica di caratteristiche fisiche, come ad alta viscosità , densità (0.959 g/ml a 25°C) conducibilità termica (4.727 W m°C−1), punto di scorrimento (2.7°C) punto di fusione (da -2 a -5°C) punto di ebollizione (313°C), ottima solubilità in alcool, e la capacità di plasticize un’ampia varietà di resine sintetiche e naturali, cere, polimeri ed elastomeri (Kazeem et al., 2014). L’olio di ricino mantiene la sua fluidità sia a temperature estremamente alte che basse e per questa sua natura, è considerato un lubrificante attraente e inoltre è anche un eccellente come materia prima per la preparazione di varietà di basi biolubrificanti.
a Causa della presenza di idrossi acidi grassi (HFA), l’olio di ricino è un noto industriale molecola multifunzionale con una varietà di applicazioni come specialità saponi, adesivi, tensioattivi, cosmetici e prodotti per la cura personale, cera sostituti, gli inchiostri, i profumi, i plastificanti, vernici e rivestimenti, gamma di lubrificanti e grassi, così come nell’industria alimentare, chimica fine e farmaceutica (Achaya, 1971, Borg et al., 2009). Poiché l’olio di ricino è un dielettrico polare con una costante dielettrica relativamente elevata, l’olio di ricino essiccato viene utilizzato come fluido dielettrico all’interno di condensatori ad alta tensione ad alte prestazioni.
RA e acido 12-idrossi stearico (12-HSA) sono derivati rispettivamente dall’olio di ricino e dall’olio di ricino idrogenato (HCO). Le tre funzionalità presenti in RA hanno reso questa molecola molto unica nel mondo chimico. La funzionalità dell’estere dell’olio di ricino può coinvolgere l’idrolisi, l’esterificazione, l’alcolisi, la saponificazione, l’idrogenolisi, l’ammidazione e l’alogenazione e generare prodotti finali come acidi grassi, esteri di glicerolo, esteri parziali, saponi solubili/insolubili, alcoli, sali di ammina, ammidi, cloruri acidi, ecc. L’insaturazione dell’olio di ricino in particolare quella di RA può coinvolgere nelle reazioni come ossidazione, idrogenazione, epossidazione, alogenazione, solfonazione, reazioni di addizione con conseguente oli polimerizzati, idrossi stearati, olio epossidato, oli alogenati, oli solfonati, ecc. In modo simile la idrossi funzionalità può partecipare a reazioni come la disidratazione, caustico fusione, alogenazione, alkoxylation, esterificazione, solfatazione, e uretano con conseguente disidratate, olio di ricino (DCO) e acidi grassi, acido sebacico, 2-ottanolo, 10-undecenoic acido (UDA), heptaldehyde, alogenati oli, alkoxylated oli, esteri fosforici, turchia olio rosso, uretano polimeri, etc. A causa di questa unicità, l’olio di ricino è diventato una potenziale alternativa ai prodotti a base di petrolio e anche proiettato come il miglior candidato da sfruttare in modalità bioraffineria come migliaia di derivati possono essere preparati da esso. Inoltre, l’olio di ricino è completamente biodegradabile e materia prima rinnovabile. Diverse recensioni interessanti sono state pubblicate nella letteratura relativa alla produzione di olio di ricino, alla chimica e ai prodotti a valore aggiunto (Achaya, 1971; Borg et al., 2009; Gayki et al., 2015; Mubofu, 2016; Mutlu e Meir, 2010; Pabiś e Kula, 2016; Patel et al., 2016).