Note sulla chimica dell’incenso.

Claudio Della Volpe

Questo post nasce dalla curiosità di approfondire cosa dia all’incenso il suo caratteristico profumo. E anche dal capire, sia pure superficialmente, la differenza fra le varie piante che vengono più o meno correttamente individuate come incenso.

Tutto è partito quando mia moglie, che è appassionata di piante e chimica come me (più di me in molti casi) ha portato a casa una pianta dalla Fiera di S. Giuseppe, che si svolge attorno al 19 marzo a Trento, e segna l’inizio della primavera, soprattutto per tutti gli appassionati di piante e fiori.

E’ tornata a casa con un esemplare di “pianta dell’incenso”; questa pianta la vedete raffigurata qui sotto:Fig. 1 Plectranthus Coleoides

https://www.portaledelverde.it/blog-giardinaggio/plectranthus-pianta-incenso-coltivazione-cura/#close

La pianta ha un fortissimo odore di incenso ed è venduta come rimedio naturale antizanzare.Fig. 2 Boswellia Sacra

Su parecchi siti viene confusa con un’altra del genere Boswellia, la Sacra o la Serrata , appartenente alla famiglia delle Burseraceae; ma quest’ ultima è un albero, di dimensioni notevoli anche, come vedete nella fig. 2, dalla cui resina viene estratto l’incenso ufficiale, diciamo così, quello che si usa nelle cerimonie religiose; quasi tutte le religioni usano l’incenso (bruciato lentamente in condizioni di scarsa ossigenazione, come capita ad una sigaretta non aspirata, un fenomeno individuato dal termine inglese “smouldering”) come generatore di aromi e fumi/profumi “sacri”.

La pianta della prima figura invece si chiama Plectranthus Coleoides, appartenente al genere Plectranthus, famiglia delle Lamiaceae, piante molto contenute come dimensioni, striscianti e cespugliose, che spesso si ritrovano in colori anche diversi, rossastri per esempio.

Dunque la similitudine dell’aroma fra le due piante le confonde ma quale è la molecola o le molecole che si ritrovano in entrambe (se ci sono)?

Ho cercato in letteratura raggiungendo le conclusioni qui sotto.

La differenza fra le due piante è tale che nei testi ufficiali il Plectranthus è del tutto assente quando si parla di incenso; dunque si tratta di una confusione legata solo al mercato delle piante casalinghe non a quello professionale.

Occorre anche dire però che spesso l’incenso non è ottenuto dalla Boswellia, ma di fatto da resine ed oli essenziali di diversa origine. Per esempio sulla rivista danese Survey of chemical substances in consumer products un intero numero (il 39 del 2004 liberamente scaricabile da eng.mst.dk/media/mst/69122/39.pdf ) è dedicato alle sostanze emesse dall’incenso quando viene bruciato; il nome Plectranthus è assente ma lo è anche Boswellia; in questo caso si parla solo delle numerose altre sostanze, alcune sintetiche, a volte aggiunte alla resina per produrre l’incenso sacro.

La pubblicazione è interessante e indica che la combustione dei vari tipi di incenso per uso religioso o casereccio a scopo odorifero non è priva di rischi per l’utilizzatore, a causa dell’elevato numero di sostanze organiche che si formano durante la combustione; l’incenso infatti si usa bruciandolo mentre l’odore a cui mi riferisco io è l’odore della pianta allo stato naturale. Ovviamente durante lo smouldering una parte degli oli essenziali evapora semplicemente ma si formano anche altre piccole molecole. Qualche anno fa c’è stata una rivolta a Taipei perché il governo aveva cercato di regolamentare l’uso dei fumi dell’incenso considerato pericoloso per la salute.

Per distinguere il prodotto originale si usa anche il termine “franchincenso”, che sta ad indicare il “vero” incenso.

Il franchincenso (https://it.wikipedia.org/wiki/Franchincenso) è quello che si ottiene dalla Boswellia ed è noto anche come “olibano” dall’arabo al-lubán, il latte che indica la resina di origine; tuttavia anche qua la questione è che le piante da cui si ottiene la resina possono essere più numerose della sola Boswellia Sacra o Serrata e così la composizione non è del tutto univoca (ma quante parole dobbiamo all’arabo?).

Un composto tipico dell’incenso da Boswellia è il seguente acido boswellico:

che costituisce il 30% della resina ma non è quello che conferisce l’odore tipico.

Se proprio volete saperlo perfino una classica review del 2009 (1) sui componenti dell’odore di incenso, una review che ha avuto l’onore di essere copiata e ricopiata (c’è un’altra review ritirata per plagio di questa) dopo aver esaminato buona parte dei 300 componenti conclude :

None of the volatiles identified in the different studies have, according to our knowledge, ever been attributed to the specific smell of frankincense. It is interesting to note, however, that an olibanum-like odour has been reported elsewhere for a substance found in orange oil residue,[15] which was identified as cis-iso-cascarilla acid (cf. Figure 4). Nevertheless, this compound has not been reported as a constituent of frankincense in the literature discussed in this review. ……..

The studies summarized in this review are generally focused on substances with high abundances and it is not clear whether all odour contributing compounds of frankincense or of specific frankincense varieties have thus so far been identified. Furthermore, it remains unanswered whether there are substances with frankincense-specific odour qualities, or whether the characteristic smell of frankincense is due to a specific blend of odorants, as often observed in other food or plant aromas. Further research is therefore necessary to elucidate the specific contributors to the aroma-profile of frankincense and frankincense pyrolysate.

(attenzione alle parti in rosso)

Dunque apparentemente non c’era risposta alla domanda fino a 10 anni fa; in realtà solo 3 anni fa c’è stata la scoperta da parte di un gruppo di cui fanno parte tre colleghi dell’Università di Torino con un bellissimo lavoro su Angewandte (2), che ho letto con difficoltà (non è facile né banale) ma con grande interesse. Hanno usato la Boswellia carteri ed una combinazione dei più sofisticati metodi di ricerca comprendenti sia i metodi cosiddetti olfattometrici sia un panel di persone fisiche per estrarre e caratterizzare una coppia di molecole finora non individuate ma che sono all’origine dell’odore dell’incenso. Si tratta di due delle molecole qui sotto indicate la prima e la terza (acidi (1S,2S)- (+)-trans- e (1S,2R)-(+)-cis-2-octilciclopropil-1-carbossilici ) battezzati col nome comune di acidi olibanici:

Notate la somiglianza con la molecola indicata dalla review del 2009 (che appare essere simile alla quarta dell’elenco ma con un carbonio in meno nella coda)!

Quale è la funzione di questi acidi nelle piante? Sono messaggeri chimici di qualche tipo? Non lo so, né gli autori avanzano ipotesi sul tema. Essi hanno anche sintetizzato le due molecole e le hanno cercate in altre specie di Boswellia. Nelle conclusioni commentano i motivi per cui nonostante la ampia e secolare ricerca finora non ci sia stata una identificazione certa, e questa è la parte più interessante per il chimico analitico.

Le due molecole identificate appartengono ad un gruppo non comune ma comunque presente in altre piante e la cosa bella è che molecole simili erano state identificate nella menta e nell’olio di arancia con la osservazione che (1, 6) “It is interesting to note, however, that an olibanum-like odour has been reported elsewhere for a substance found in orange oil residue, which was identified as cis-iso-cascarilla acid (cf. Figure 4).

” (si tratta proprio di uno stretto parente dell’acido numero 6 della figura seguente (8 atomi nella coda) che, come notato, è a sua volta legato a quelli effettivamente individuati).

Diciamo che il processo di inviduazione è iniziato con una intuizione del 2007 ma solo 10 anni dopo ha trovato conferma certa. E questo dopo secoli di uso del franchincenso.

La situazione della seconda pianta, l’incenso abusivo, diciamo così, il Plectranthus è invece nella fase in cui ci sono molti lavori sui componenti dell’olio essenziale, ma le molecole identificate dai colleghi torinesi non sono individuate fra queste, e non è strano se è così difficile trovarle. Cito solo fra i lavori che ho consultato il (3) e il (4), ma ce ne sono a dozzine come ce n’erano per la Boswellia. Le analogie di costituenti sono molte, ma una volta esclusa l’idea, pure possibile, che ci siano “effetti di gruppo” dei componenti sull’odore e che i responsabili veri dell’odore dell’incenso siano esclusivamente gli acidi olibanici occorre dire che ancora non si sa se ci sono o no anche nel Plectranthus, nessuno li ha cercati; probabilmente ci sono e si tratta di cercarli (un suggerimento per i colleghi torinesi: il Plectranthus contiene gli acidi olibanici?)

A riguardo della funzione, che come sapete è un argomento che mi appassiona una sola nota da aggiungere

Carlisle, Ellis & Betts (1965) (5) propongono una spiegazione per la sincronizzazione della maturazione degli adulti della Schistocerca gregaria, ossia della Locusta comune. Essi riportano parecchi dati che confermerebbero che la maturazione coincide “with the bud burst of certain desert shrubs, a week or more before the heavy rains begin and several weeks before the appearance of the annual vegetation”.

In pratica i fiori di piante come la Boswellia e la Commiphora (ossia la mirra della Bibbia!!!), che hanno germogli resinosi quando sono messi in gabbie con locuste ne causano la rapida maturazione con cambio di colore; nel deserto le locuste maturerebbero appena prima delle piogge quando i fiori della Boswellia e della mirra danno loro il segnale sbocciando massicciamente! E’ possibile che qualcuno dei componenti dell’olio essenziale di queste piante abbia il ruolo di scatenare lo sviluppo delle locuste. Forse proprio uno degli acidi olibanici? Pensate che cosa incredibile e magnifica e terribile nello stesso tempo! E noi che siamo ancora al REACH (e per fortuna ci siamo arrivati)! Controlliamo solo le sostanze prodotte in gran quantità, ma chissà quante altre di sintesi hanno effetti significativi e nemmeno lo immaginiamo.

E la Natura (intendo qua non il dio dell’incenso, ma il dio di Spinoza, deus sive Natura, io sono ateo e non vado oltre) che possiede metodi così meravigliosi di allerta e di rete, così sottili e fantasticamente selettivi e precisi si compiace, forse, dei nostri sforzi di comprenderla, ma soprattutto se la ride della nostra illusione di dominarla.

Riferimenti.

(1) Flavour Fragr. J. 2009, 24, 279–300 The volatile constituents of frankincense – a review Michaela Mertens, Andrea Buettner and Eva Kirchhoff

(2) The (+)-cis- and (+)-trans-Olibanic Acids: Key Odorants of Frankincense CØline Cerutti-Delasalle, Mohamed Mehiri, Cecilia Cagliero, Patrizia Rubiolo, Carlo Bicchi, Uwe J. Meierhenrich, and Nicolas Baldovini Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 13719 –13723

(3) Gerhard Buchbauer , Leopold Jirovetz , Michael Wasicky & Alexej Nikiforov (1993) Volatile Constituents of the Headspace and Essential Oil of Plectranthus coleoides Marginatus (Labiatae), Journal of Essential Oil Research, 5:3, 311-313, DOI: 10.1080/10412905.1993.9698226

(4) Microdistillation and essential oil chemistry—a useful tool for detecting hybridisation in Plectranthus (Lamiaceae)

A.M. Viljoen , B. Demirci, K.H.C. Bas ̧er , C.J. Potgieter , T.J. Edwards South African Journal of Botany 72 (2006) 99 – 104

(5) Carlisle, Ellis & Betts The influence of aromatic shrubs on sexual maturation in the desert locust Schistocerca gregaria

Journal of Insect Physiology 11(12):1541-1558

(6)S. Widder, J. Looft, W. Pickenhagen, T. Voessing, S. Trautzsch, U.

Schaefer, G. Krammer. Recent Highlights in Flavor Chemistry and Biology (Proceedings of the Wartburg Symposium), 8 Feb/Mar 2007, 280.

Novel flavor compounds in orange oil residue (English)

Widder, S. / Looft, J. / Pickenhagen, W. / Vossing, T. / Trautzsch, S. / Schafer, U. / Krammer, G.

8th, Wartburg symposium on flavor chemistry and biology; 2007; Eisenach, Germany

inWartburg symposium on flavor chemistry and biology ; 280-283

Wartburg symposium on flavor chemistry and biology

Deutsche Forschungsanstalt fur Lebensmittelchemie ; 2008

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