Esteri della glicerina della resina del legno: proprietà, usi, pro, contro, sicurezza

Gli esteri della glicerina della resina del legno sono un additivo alimentare identificato nell’Unione europea con il numero E 445 e a livello Codex/JECFA come INS 445(iii). In inglese sono denominati Glycerol Esters of Wood Rosin (GEWR) e sono conosciuti anche come ester gum.

Si tratta di una miscela complessa di esteri della glicerina con gli acidi resinici della colofonia di legno, utilizzata soprattutto come stabilizzante delle emulsioni e agente di ponderazione (weighting agent) nelle bevande torbide aromatizzate.

La funzione è particolarmente importante nelle bevande contenenti oli aromatici, soprattutto oli di agrumi: E 445 aumenta la densità della fase oleosa e aiuta a impedire che le minuscole goccioline di aroma risalgano in superficie e si separino dalla fase acquosa. Nell’UE, il limite attuale per le bevande aromatizzate torbide è 100 mg/l.

Descrizione

E 445 non è una singola molecola chimica, ma una miscela di sostanze resinose esterificate.

La materia prima è la wood rosin, cioè colofonia ottenuta mediante estrazione con solvente da vecchi ceppi di pino.

La specifica europea definisce E 445 come una miscela complessa costituita soprattutto da diesteri e triesteri della glicerina con gli acidi resinici della colofonia di legno. La frazione resinica di partenza comprende circa il 90% di acidi resinici e il 10% di sostanze neutre; gli acidi resinici sono principalmente acidi diterpenici monocarbossilici, fra i quali è importante l’acido abietico.

JECFA definisce più precisamente il prodotto come una miscela comprendente:

• diesteri della glicerina;

• triesteri della glicerina;

• una piccola frazione di monoesteri della glicerina;

• sostanze neutre saponificabili e insaponificabili;

• piccole quantità residue di acidi resinici liberi.

Le valutazioni tossicologiche più recenti dell’EFSA si riferiscono specificamente al materiale ottenuto da Pinus palustris, longleaf pine, e Pinus elliottii, slash pine, entrambe specie della famiglia Pinaceae.

È importante non confondere E 445 con:

• glycerol ester of gum rosin, ottenuto dalla resina essudata da alberi vivi;

• glycerol ester of tall oil rosin, ottenuto da un sottoprodotto dell’industria della pasta di cellulosa kraft.

La specifica europea di E 445 esclude espressamente queste due materie prime dalla definizione di glycerol esters of wood rosin.

Processo di produzione

La produzione inizia dalla resina contenuta nei vecchi ceppi di pino.

Il processo comprende generalmente:

• raccolta o recupero dei ceppi di pino;

• triturazione del legno resinoso;

• estrazione della colofonia mediante solvente;

• raffinazione liquido-liquido;

• separazione della frazione resinica;

• purificazione;

• reazione degli acidi resinici con glicerina;

• esterificazione ad alta temperatura;

• formazione principalmente di diesteri e triesteri;

• eliminazione delle sostanze volatili;

• purificazione mediante steam stripping o distillazione in controcorrente con vapore;

• raffreddamento e solidificazione;

• controllo delle caratteristiche chimico-fisiche.

L’esterificazione modifica profondamente le proprietà degli acidi resinici originari. Gli acidi carbossilici della colofonia reagiscono con i gruppi ossidrilici della glicerina formando esteri resinici con maggiore massa molecolare e caratteristiche fisiche adatte all’utilizzo come agente di ponderazione nelle emulsioni aromatiche.

La specifica europea richiede espressamente che il prodotto finale sia purificato mediante steam stripping o countercurrent steam distillation.

Principali sostanze contenute

E 445 non possiede una composizione molecolare unica.

Analisi presentate all’EFSA su cinque campioni commerciali hanno mostrato mediamente:

• esteri totali della glicerina: circa 84,3%;

• diesteri + triesteri: circa 82,0%;

• monoesteri della glicerina: circa 2,2%;

• sostanze neutre: circa 13,2%;

• acidi resinici liberi: circa 2,6%.

Questi valori rappresentano dati analitici di campioni commerciali studiati e non una formula obbligatoria identica per ogni lotto.

Acidi resinici

La parte resinica deriva da una miscela di acidi diterpenici monocarbossilici.

La formula empirica tipica degli acidi resinici è:

C₂₀H₃₀O₂

Uno dei principali rappresentanti è l’acido abietico.

Glicerina

La glicerina, o glicerolo, reagisce con i gruppi carbossilici degli acidi resinici formando:

• monoesteri;

• diesteri;

• triesteri.

Nel prodotto alimentare predominano soprattutto diesteri e triesteri.

Sostanze neutre

La wood rosin contiene inoltre una frazione di sostanze non acide, comprendente componenti saponificabili e insaponificabili che possono rimanere, in misura controllata, nel prodotto finale.

Dati di identificazione e specifiche

Le specifiche europee descrivono il materiale come solido duro di colore da giallo ad ambra chiaro, insolubile in acqua e solubile in acetone, con acid value 3–9 e hydroxyl value 15–45.

Nel 2023 EFSA ha raccomandato di aggiornare alcune di queste specifiche, compresa la definizione del materiale, alcuni parametri analitici e i limiti degli elementi tossici. Queste raccomandazioni scientifiche devono essere distinte dai criteri normativi formalmente presenti nella specifica vigente.

Proprietà tecnologiche

L’utilizzo più caratteristico di E 445 riguarda le emulsioni di oli aromatici nelle bevande.

Gli oli essenziali e gli oli aromatici, come quelli di:

• arancia;

• limone;

• lime;

• pompelmo;

• altri agrumi;

sono meno densi dell’acqua e tenderebbero naturalmente a risalire verso la superficie.

In una bevanda torbida, questo può provocare:

• formazione di un anello oleoso sulla superficie;

• separazione dell’aroma;

• perdita dell’aspetto uniforme;

• distribuzione non omogenea del gusto;

• instabilità durante la shelf life.

E 445 viene incorporato nella fase oleosa per aumentarne la densità.

La densità delle goccioline aromatiche diventa così più vicina a quella della fase acquosa e diminuisce la loro tendenza a risalire.

Per questo E 445 viene frequentemente definito weighting agent, cioè agente di ponderazione o agente appesantente.

Stabilizzante o emulsionante?

Le due funzioni sono correlate ma non perfettamente identiche.

Un emulsionante facilita principalmente la formazione e il mantenimento dell’interfaccia tra acqua e olio.

E 445 svolge soprattutto un ruolo di stabilizzazione fisica mediante regolazione della densità della fase oleosa.

In una bibita può quindi lavorare insieme ad altri ingredienti quali:

• gomma arabica;

• amidi modificati;

• altri emulsionanti;

• stabilizzanti.

E 445 non deve essere necessariamente considerato l’unico ingrediente responsabile della formazione dell’emulsione.

JECFA include comunque il glycerol ester of wood rosin nelle classi funzionali degli emulsifiers e stabilizers.

Impiego alimentare e valutazione

Nel testo consolidato del Regolamento (CE) n. 1333/2008 vigente nel 2026, E 445 è autorizzato nelle bevande aromatizzate torbide fino a 100 mg/l. È inoltre previsto fino a 50 mg/kg per il trattamento superficiale degli agrumi e fino a 320 mg/kg esclusivamente per la stampa su determinati prodotti di confetteria dura personalizzati o promozionali.

Negli Stati Uniti, 21 CFR §172.735 consente glycerol ester of wood rosin, gum rosin o tall oil rosin per regolare la densità degli oli di agrumi destinati alle bevande, con un massimo di 100 ppm nel prodotto finito. La normativa statunitense è quindi più ampia rispetto alla definizione specifica europea di E 445 per quanto riguarda il tipo di rosin ammesso.

Alimentazione

E 445 viene aggiunto per una funzione tecnologica, non nutrizionale.

Non viene utilizzato come fonte significativa di:

• energia;

• proteine;

• carboidrati;

• vitamine;

• minerali;

• fibra.

Le quantità presenti nelle bevande sono molto basse. Un limite di 100 mg/l corrisponde allo 0,01% del prodotto.

Per esempio, una lattina da 500 ml contenente E 445 al massimo livello di 100 mg/l conterrebbe teoricamente:

50 mg di E 445

se il produttore utilizzasse effettivamente il massimo consentito.

La presenza nell’elenco degli ingredienti non significa quindi che la bevanda contenga una quantità rilevante di “resina” dal punto di vista ponderale.

E 445 negli energy drink e nelle bibite

In alcune bibite ed energy drink torbidi E 445 può comparire come:

stabilizzante: esteri della glicerina della resina del legno

La funzione non riguarda direttamente:

• caffeina;

• taurina;

• vitamine;

• dolcificazione;

• acidità.

Serve principalmente a mantenere stabile la componente aromatica liposolubile.

Se la formulazione contiene aromi di agrumi o altri componenti oleosi, questi devono rimanere distribuiti uniformemente nella fase acquosa per tutta la durata commerciale del prodotto.

Senza un adeguato sistema di stabilizzazione, la bevanda potrebbe mostrare:

• separazione della fase oleosa;

• anello superficiale;

• variazione della torbidità;

• distribuzione irregolare dell’aroma.

E 445 ha quindi soprattutto una funzione fisico-tecnologica.

Pro

• È efficace a concentrazioni molto basse.

• Migliora la stabilità delle emulsioni aromatiche.

• Aiuta a mantenere uniforme la torbidità delle bevande.

• Riduce la tendenza degli oli aromatici a risalire in superficie.

• Migliora l’omogeneità visiva della bevanda.

• Favorisce una distribuzione più uniforme degli aromi liposolubili.

• È particolarmente utile con gli oli di agrumi.

• È stabile durante la normale shelf life delle bevande quando correttamente formulato.

• Non apporta quantità nutrizionalmente significative di zucchero, sodio o grassi alle normali concentrazioni di utilizzo.

• Non contiene intrinsecamente glutine.

• Non è uno degli allergeni alimentari principali soggetti a dichiarazione obbligatoria.

• È un additivo ben caratterizzato e sottoposto a specifiche di purezza.

• EFSA nel 2023 ha concluso che non vi sono problemi di sicurezza agli attuali livelli massimi autorizzati o ai livelli d’uso riportati, per il materiale corrispondente a quello valutato.

Contro

• Non è un ingrediente nutrizionalmente necessario.

• È una miscela chimicamente complessa, non una sostanza molecolare singola.

• La sua composizione può dipendere dalla materia prima resinosa e dal processo produttivo.

• La valutazione EFSA del 2023 e la relativa ADI sono specificamente riferite al materiale prodotto da Pinus palustris e Pinus elliottii e con composizione comparabile al materiale tossicologicamente studiato.

• Non deve essere confuso con gli esteri della glicerina della gum rosin o della tall oil rosin.

• È insolubile in acqua e deve essere incorporato correttamente nella fase oleosa o nel sistema aromatico.

• Un uso tecnologico scorretto può compromettere l’emulsione invece di stabilizzarla.

• Non può essere utilizzato liberamente in qualsiasi alimento: le autorizzazioni UE riguardano categorie e limiti specifici.

• La semplice origine da una resina vegetale non significa che il prodotto commerciale sia una sostanza naturale non trasformata.

Sicurezza

L’EFSA ha rivalutato E 445 nel 2018 e ha successivamente pubblicato nel 2023 un aggiornamento basato su nuovi dati tossicologici.

Nel 2023 il Panel FAF ha stabilito una ADI di 10 mg/kg di peso corporeo al giorno.

L’ADI è stata derivata da un NOAEL di 976 mg/kg di peso corporeo al giorno, proveniente da uno studio dietetico di tossicità riproduttiva e dello sviluppo nei ratti, applicando un fattore di incertezza di 100.

Per una persona di:

60 kg → ADI = 600 mg/giorno

70 kg → ADI = 700 mg/giorno

80 kg → ADI = 800 mg/giorno

L’ADI rappresenta la quantità che può essere ingerita quotidianamente per tutta la vita senza un rischio apprezzabile sulla base dei dati disponibili. Non rappresenta una dose raccomandata né la quantità effettivamente presente negli alimenti.

EFSA ha concluso che non sussiste una preoccupazione per la sicurezza di E 445 agli attuali livelli massimi consentiti e ai livelli d’uso riportati.

Limitazione della valutazione EFSA

Un elemento particolarmente importante è che l’ADI EFSA di 10 mg/kg p.c./giorno è stata limitata a GEWR prodotto da:

• Pinus palustris;

• Pinus elliottii;

perché queste erano le fonti utilizzate per produrre il materiale studiato negli esperimenti tossicologici.

EFSA ha spiegato che, in assenza di informazioni sufficientemente dettagliate sulla composizione del materiale prodotto da altre specie di Pinus, non era possibile estendere automaticamente la valutazione mediante read-across.

JECFA

JECFA identifica il prodotto come INS 445(iii) – Glycerol ester of wood rosin.

Nel 2013 il Comitato ha stabilito un’ADI di 0–25 mg/kg di peso corporeo al giorno per GEWR. Questa valutazione rimane riportata nella banca dati JECFA.

Pertanto esistono due valori scientifici da non confondere:

EFSA 2023:
10 mg/kg p.c./giorno

JECFA:
0–25 mg/kg p.c./giorno

La differenza deriva da differenti valutazioni, basi di dati e metodologie utilizzate nei diversi momenti. Per la valutazione nell’ambito dell’Unione europea è particolarmente rilevante il valore EFSA più recente.

Assorbimento e metabolismo

Gli esteri resinici di E 445 possiedono strutture relativamente grandi e legami esterei stericamente protetti.

Gli studi valutati storicamente da JECFA ed EFSA indicano una limitata idrolisi e un ridotto assorbimento gastrointestinale della parte ad elevata massa molecolare.

Questa caratteristica è importante dal punto di vista tossicologico perché una parte rilevante del materiale attraversa il tratto gastrointestinale senza essere assorbita nello stesso modo di piccoli nutrienti solubili.

Il prodotto non deve però essere descritto semplicemente come “completamente non assorbibile”: E 445 è una miscela contenente frazioni con diversa massa molecolare e piccoli quantitativi di monoesteri, acidi resinici liberi e sostanze neutre.

Allergeni e glutine

E 445 puro:

• non contiene intrinsecamente glutine;

• non deriva da frumento;

• non contiene latte;

• non contiene uova;

• non contiene soia come componente strutturale;

• non appartiene ai principali allergeni alimentari regolamentati.

La materia prima deriva da pino, ma E 445 è un prodotto resinico altamente trasformato e purificato, non una preparazione proteica del pino.

Le allergie respiratorie o da contatto associate ad alcune resine o colofonie in ambito professionale non devono essere automaticamente equiparate a un’allergia alimentare al prodotto E 445 ingerito alle concentrazioni autorizzate.

Per una materia prima commerciale specifica devono comunque essere verificati:

• certificato di analisi;

• specifica di purezza;

• dichiarazione allergeni;

• origine della wood rosin;

• processo di produzione;

• eventuali residui di solventi;

• profilo degli acidi resinici;

• conformità al grado alimentare.

Conservazione

E 445 viene normalmente fornito come solido duro o materiale resinico di colore giallo-ambra.

La materia prima deve essere conservata:

• in contenitore ben chiuso;

• in ambiente asciutto;

• protetta da contaminazioni;

• lontano da fonti eccessive di calore;

• secondo le specifiche del produttore.

Poiché il materiale presenta un intervallo di rammollimento nell’ordine di 82–90 °C nelle specifiche UE vigenti, alle normali temperature ambientali si presenta come solido resinico.

La shelf life reale dipende dal grado commerciale, dalle condizioni di confezionamento e dalla protezione da calore, ossigeno e contaminanti.

Ambiente

La materia prima di E 445 deriva da ceppi di pino vecchi e ricchi di resina, dai quali viene recuperata la wood rosin.

La filiera comprende:

• recupero del legno resinoso;

• estrazione mediante solvente;

• raffinazione;

• produzione della glicerina;

• esterificazione;

• consumo energetico;

• distillazione o steam stripping;

• trattamento e recupero dei solventi;

• trasporto.

L’utilizzo di vecchi ceppi può rappresentare una forma di valorizzazione di materiale forestale resinoso che altrimenti avrebbe impieghi limitati.

Tuttavia l’origine vegetale non rende automaticamente il processo privo di impatto ambientale: l’estrazione e la raffinazione richiedono energia, solventi e controlli degli effluenti.

Per una valutazione ambientale completa occorre quindi considerare l’intera filiera e non soltanto l’origine naturale della resina.

Conclusione

Gli esteri della glicerina della resina del legno, identificati come E 445 / INS 445(iii), sono una miscela complessa di esteri della glicerina con gli acidi resinici della wood rosin.

La materia prima viene ottenuta mediante estrazione con solvente da vecchi ceppi di pino, seguita da raffinazione. Gli acidi resinici vengono quindi esterificati con glicerina e il prodotto finale viene purificato mediante steam stripping o distillazione in controcorrente con vapore.

Il prodotto non possiede una formula molecolare unica: contiene soprattutto diesteri e triesteri della glicerina, accompagnati da una piccola quota di monoesteri, sostanze neutre e acidi resinici residui. Analisi di campioni commerciali valutati da EFSA hanno mostrato mediamente circa 84% di esteri totali della glicerina, 13% di sostanze neutre e 2–3% di acidi resinici liberi.

La sua funzione alimentare principale è quella di stabilizzare le emulsioni aromatiche, soprattutto nelle bevande torbide. Aumentando la densità della fase contenente gli oli aromatici, E 445 limita la loro risalita e separazione e aiuta a mantenere uniforme l’aspetto e l’aroma della bevanda.

Nell’Unione europea, E 445 è attualmente autorizzato nelle bevande aromatizzate torbide fino a 100 mg/l, per il trattamento superficiale degli agrumi fino a 50 mg/kg e, in un’applicazione specifica, fino a 320 mg/kg per la stampa su determinati prodotti di confetteria dura personalizzati o promozionali.

Dal punto di vista della sicurezza, l’EFSA nel 2023 ha stabilito un’ADI di 10 mg/kg di peso corporeo al giorno per GEWR ottenuto da Pinus palustris e Pinus elliottii e ha concluso che non vi sono motivi di preoccupazione per la sicurezza agli attuali livelli massimi autorizzati o ai livelli d’uso riportati.

JECFA mantiene invece un’ADI di 0–25 mg/kg di peso corporeo al giorno per glycerol ester of wood rosin.

Nel complesso, E 445 è quindi un additivo tecnologico di origine resinosa, fortemente trasformato e purificato, utilizzato a concentrazioni molto basse soprattutto per mantenere stabili oli e aromi nelle bevande. Non svolge una funzione nutrizionale e la sua presenza in un energy drink o in una bibita va interpretata principalmente come stabilizzante della componente aromatica e agente di ponderazione dell’emulsione.