Moringa: ştiinţa din spatele copacului miraculos

Pe dealurile submontane ale Himalayei cresc nişte arbori cu înălţimi între cinci şi şi zece metri, cu ciorchini de mici frunze ovale şi de flori delicate şi parfumate de culoare crem. Aceştia sunt Moringa oleifera – de departe cel mai cultivat dintre cele 14 specii ale genului Moringa, cunoscut ca ‘arbrele miraculos’.

“Se numeşte 'arborele miraculos' deoarece fiecare parte din el are proprietăţi benefice”, ne spune Balbir Mathur, preşedinte al Trees for Life International^w1, o organizaţie non-profit din SUA care furnizează asistenţă pentru cultivarea pomilor fructiferi, printre care şi moringa. „Rădăcinile, frunzele, coaja, frunctele şi seminţele – totul. Lista este nesfârşită.”

Relatările din presă despre miracolele natuale ale copacului pot fi exagerate, dar el chiar are anumite proprietăţi impresionante. Fiind originar din India, dar răspândit acum şi în Asia, Africa şi America Latină, arborele moringa a fost folosit de secole în ţările în curs de dezvoltare, utilizarea sa acoperind: medicina tradiţională, alimentaţie, ulei de gătit, pesticid naturale, detergent domestic, şi – recent – biocombustibil.

Arborii moringa sunt extrem de rezistenţi, în anumite zone din Africa fiind cunoscuţi ca „nebedies”, adică „arbori nemuritori”. Ei pot creşte pe soluri periferice, răsar lăstari după ce trunchiul a fost tăiat, şi este unul dintre puţinii copaci care produc fructe pe durata secetelor.

Dar o altă proprietate a arborilor Moringa oleifera a stârnit curiozitatea cerecetătorilor: seminţele de moringa, strivite, pot purifica apele murdare. Această utilizare ar putea salva vieţi omeneşti: Organizaţia Mondială a Sănătăţii estimează că aproximativ 1,6 milioane de oameni mor anual din cauza apei nesigure şi a condiţiilor precare de igienă.

Purificarea apei este în principiu un proces în două faze: iniţial apa este curăţată prin eliminarea de particule de genul substanţelor minerale, reziduuri de plane şi bacterii. Pentru că nu toate particulele se decantează pe fundul recipientului, se adaugă agenţi coagulanţi care ajută la conglomerarea particulelor. A doua fază este dezinfecţia, care omoară agenţii patogeni rămăşi, şi pentru care se folosesc compuşi cloruraţi, ozon, hidrogen sau razele ultraviolete.

Moringa oleifera poate ajuta în prima fază a purificării apei – nu doar în ţările în curs de dezvoltare, ci şi în zonele dezvoltate. În uzinele de tratarehttp://www.scienceinschool.org/node/2293#overlay=node/2293/edit a apelor industriale, astăzi cei mai folosiţi agenţi de coagulare sunt sărurile de aluminiu. Majoritatea particulelor ce trebuie eliminate din apă sunt încărcate cu sarcini electrice, astfel că agenţii de coagulare sunt de obicei ioni; deoarece eficienţa coagulării creşte proporţional cu pătratul sarcinii electrice a agentului de coagulare, ionii polivalenţi – precum cei ai aluminiului – sunt foarte eficienţi. Totuşi există temerea – deşi controversată – că expunerea pe termen lung la aluminiu poate fi asociată cu apariţia de boli neurodegenerative. Sărurile de fier sunt o alternativă, dar ele sunt dificil de utilizat, solubilitatea lor modificându-se în funcţie de pH.

Alte tipuri de agenţi coagulanţi ar fi polimerii sintetici, dar – ca şi în cazul altor coagulanţi – noroiul rezidual din procesul de purificare necesită ulterior măsuri speciale pentru stocare: chiar dacă polimerii sintetici rezolvă chestiunea probabilei legături cu bolile neurodegenerative, lipsa lor de biodegradabilitate este o problemă.

Cum M. oleifera este atât non-toxic cât şi biodegradabil, iar coagulările şi eliminările de impurităţi din apă folosind seminţe de moringa rivalizează ca eficienţă cu sărurile de aluminiu (vedeţi Ghebremichael et al., 2005), se pare că aceasta e o alternativă viabilă.

În anumite zone rurale din Sudan, femeile deja folosesc M. oleifera pentru purificarea apei: când colectează apă din fluviul Nil, ele pun pulbere de seminţe într-un săculeţ textil atârnându-l cu o sfoară. Apoi îl învârtesc prin găleata cu apă tulbure până când impurităţile şi bacteriile se grupează pe pudra de M. oleifera, scufundându-se şi decantându-se la fundul vasului. Totuşi, pentru a deveni potabilă, apa necesită purificare suplimentară: fierbere, filtrare prin nisip, sau plasare în bătaia soarelui pentru câteva ore (solarizare, vedeţi Folkard et al., 1999). Puteţi încerca tehnici similare în clasă (vedeţi caseta).

Deşi un studiu pilot a fost realizat cu succes la Lucrările de tratare a apei din Thyolo, Malawi în 1989-1994 (vedeţi Folkard & Sutherland, 2002), dezvoltarea de metode ulterioare de tratare industrială cu M. oleifera se bazează pe cunoaşterea precisă a proceselor care au loc pe durata purificării. Cercetătorii ştiu deja că ingredientul activ al seminţei este o proteină care ocupă 30-40% din greutatea sa. Există cel puţin două proteine care pot fi active: ele sunt solubile în apă şi au o moleculă destul de mică, aproximativ 6-16 Kda, astfel încât pot uşor difuza în afara săculeţilor de pânză. La concentraţii mari, proteinele se unesc cu soluţia datorită propriilor regiuni hidrofobe. Proteina absoarbe particulele de contaminanţi care astfel se grupează şi pot fi separate şi extrase.

Dar cum are de fapt loc această coagulare? Cercetători de la Universitatea Uppsala, Suedia şi de la Universitatea Botswanei, din Gaborone, şi-au propus să investigheze mai profund (vedeţi Kwaambwa et al., 2010). Ei au produs un extract pur cu toate proteinele solubile din seminţele de Moringa pentru a studia cum are loc absorţia la interfaţa dintre apă şi silex (dioxid de siliciu, SiO₂), ca un model pentru interfaţa dintre apă şi particulele minerale.

Echipa – la Institutul Laue-Langevin^w2 din Grenoble, Franţa – a folosit o rază de neutroni într-o tehnică numită reflectometrie neutronică, pentru a măsura grosimea, densitatea şi asperitatea stratului de proteine ce se formează.

Cum lucrează această tehnică? Când vedeţi o pleliculă de petrol pe o baltă, puteţi distinge o varitate de culori irizate: lumina ricoşează (se difractă) atât la faţa de sus cât şi la faţa de jos a peliculei de petrol. Undele luminii reflectate vor fi uşor defazate, şi – în funcţie de grosimea peliculei de petrol – fie se vor cumula fie se vor anula, rezultând în culori diferite. Multe materiale sunt mai transparente la neutroni decât la lumină, iar lungimea de undă a radiaţiei neutronice este de aproape o mie de ori mai scurtă (0.2-2 nm) decât cea a luminii (aproximativ 0.5 µm), de aceea raza de neutroni poate măsura straturi de proteine având grosimea unei singure molecule.

Raza „albă” de neutroni este direcţionată către mostră, iar reflectivitatea ei este măsurată în funcţie de „culoarea” neutronilor (lungimea de undă), revelând câte molecule alcătuiesc grosimea acelui strat, cât de dens sunt aranjate acele molecule, şi cât de rugoasă este suprafaţa stratului.

Prin experimentul M. oleifera, cercetătorii au aflat că proteinele din seminţe formează straturi dense cu grosime mai mare decât a unei molecule chiar şi la concentraţii reduse de până la 0.025 wt% – deci legăturile sunt foarte eficiente. Suprafaţa stratului este uimitor de fină, însă matricea de proteine M. oleifera nu este uniformă: ceva mai departe de suprafaţa silexului numărul de molecule de apă din jurul proteinei creşte, ceea ce poate fi înţeles ca o variaţie în densitate, ca măsurată prin reflexia neutronilor.

Cele aflate sugerează că gruparea/coagularea este atât de eficientă deoarece proteina M. oleifera are tendinţa puternică de a se uni atât cu suprafeţele minerale cât şi cu alte molecule de proteine M. oleifera, chiar şi la concentraţii foarte reduse, datorită regiunilor hidrofobe şi datorită faptul că subgrupe diferite de sarcini opuse vor fi ionizate, chiar dacă pe ansamblu proteina este neutră din punct de vedere electric.

Cercetările asupra proteinei M. oleifera continuă, pentru a obţine soluţia unui tratament de purificare a apei cât mai non-toxic şi mai biodegradabil, şi care să fie disponibil local şi la costuri mai reduse decât cel cu săruri de aluminiu. Problemele care se cer lămurite vizează aspecte precum: cât de multă proteină din seminţe este necesară, dacă alte proteine sau biopolimeri sunt potrivite, şi dacă prezenţa altor impurităţi în apă, precum detergenţii naturali, afectează procesul de purificare.

Domnul Balbir Mathur priveşte cu recunoştinţă astfel de cercetări ştiinţifice. „Simţim că arborele moringa este foarte important şi că merită să fie adus în atenţia specialiştilor care pot face cercetări mai amănunţite”, spune el. „Încă nu este (un arbore) foarte cunoscut în lumea vestică pentru că nu creşte acolo.” În viitor, copacul miracol ar putea să se ridice cu adevărat la nivelul renumelui său. „Moringa poate salva milioane de vieţi pe glob în anii ce vin”, spune Mathus. „Nici nu pot spune în cuvine cât de important este.”