Come funziona la liofilizzazione (e perché è servita alle missioni spaziali lunghe)

Apri una qualsiasi dispensa di alimenti a lunga conservazione e la liofilizzazione è da qualche parte nella storia. Lo stesso vale per una capsula Vekovia. È uno di quei processi che sembrano futuristici e si rivelano semplice fisica: un modo per togliere l'acqua da qualcosa senza cuocerlo né conservarlo chimicamente. Per un integratore il cui valore sta in delicate proteine di superficie, quella delicatezza è tutto il punto.

Il problema che la liofilizzazione risolve

L'acqua è nemica della stabilità a scaffale. Permette ai microbi di crescere, alimenta le reazioni chimiche che degradano gli ingredienti e rende qualsiasi cosa pesante e deperibile. La soluzione ovvia è essiccare, ma l'essiccazione ordinaria usa il calore, e il calore danneggia esattamente ciò che vogliamo mantenere intatto. Le proteine sono fragili in un modo particolare: scaldale troppo e si dispiegano perdendo la loro forma, come l'albume che in padella passa da trasparente a solido. Persa la forma di una proteina, è persa anche la sua funzione.

L'essiccamento a freddo, il cui nome tecnico è liofilizzazione, aggira il problema del calore. Invece di far evaporare l'acqua per ebollizione, la rimuove mentre è ancora congelata.

La fisica, in tre passaggi

Il processo sfrutta un discreto trucco della fisica chiamato sublimazione: a pressione sufficientemente bassa, il ghiaccio si trasforma direttamente in vapore senza mai diventare liquido. Saltare la fase liquida è ciò che rende delicato tutto il procedimento.

1. Congelamento. Il materiale viene congelato solido, bloccandone la struttura. L'acqua al suo interno diventa cristalli di ghiaccio invece di un liquido in movimento che potrebbe trasportare o dissolvere cose.

2. Essiccamento primario. Il materiale congelato viene messo sotto vuoto spinto e riceve una quantità minima di calore, giusto l'energia necessaria perché il ghiaccio sublimi. I cristalli passano direttamente a vapore e se ne vanno, svuotando il materiale dall'interno senza scioglierlo. Poiché il materiale non si scongela mai, la sua struttura fisica sopravvive quasi esattamente com'era da congelata.

3. Essiccamento secondario. Una piccola quantità di acqua ostinata resta aggrappata a livello molecolare. Una fase finale delicata estrae anche quella, lasciando un solido asciutto e leggero che può essere sigillato a lungo.

Il risultato è completamente asciutto e strutturalmente fedele all'originale. Aggiungi di nuovo acqua e un alimento liofilizzato si reidrata tornando vicino al suo stato di partenza, perché la struttura non è mai stata rotta, solo svuotata.

Perché conta per un batterio pastorizzato

Vekovia usa Akkermansia muciniphila pastorizzata, cioè cellule trattate con il calore, non vive. Può suonare come una contraddizione con una conservazione delicata e senza calore. I due passaggi fanno lavori diversi: la pastorizzazione disattiva deliberatamente il batterio, e la liofilizzazione conserva poi ciò che resta senza aggiungere altro danno termico.

Ciò che resta si rivela essere la parte che conta: proteine di superficie come l'Amuc_1100, la ragione per cui la forma pastorizzata funziona (Plovier et al., 2017; Depommier et al., 2019). Se il valore risiede in proteine di superficie, qualsiasi fase di conservazione ha un solo compito: mantenere quelle proteine intatte e correttamente ripiegate. Togliere l'acqua senza calore è esattamente a cosa serve la liofilizzazione. Lo stesso passaggio viene applicato a entrambe le metà di ogni capsula della gamma Vekovia: il batterio pastorizzato e il frutto europeo che gli sta accanto.

Il legame con lo spazio: processo, non avallo

La liofilizzazione ha guadagnato gran parte della sua fama grazie ai programmi spaziali, che avevano bisogno di cibo leggero, capace di durare mesi senza refrigerazione e di tornare commestibile con uno schizzo d'acqua. Sono i vincoli per cui la liofilizzazione è stata costruita, ed è diventata una tecnologia simbolo di quel mondo.

Qui vogliamo essere precisi, perché è una storia facile da usare male. Vekovia impiega lo stesso metodo di conservazione sviluppato e perfezionato per quelle missioni. Non rivendichiamo alcun avallo da parte di agenzie spaziali, e nessuno va desunto. Il legame è con la tecnica. È una bella storia su come un ingegnoso pezzo di fisica sia finito in una capsula, e non è nient'altro che questo.

Nel prossimo articolo tracciamo da dove viene davvero tutto ciò che sta in quella capsula.