Metodi di conservazione degli alimenti

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1 Metodi di conservazione degli alimenti METODI CHIMICO-FISICI affumicamento METODI BIOLOGICI fermentazione 1

2 Principi di conservazione degli alimenti il calore Gli effetti del calore possono essere così sintetizzati: Quasi tutti i batteri vengono uccisi a o C (pastorizzazione), ma non le spore Molte attività enzimatiche sono inibite già a C Per la distruzione delle spore sono necessarie temperature superiori ai 100 C Il calore inattiva alcune vitamine, provoca cambiamenti di colore e di flavour ( danno termico ) Il calore provoca modificazioni chimico-fisiche ai costitutenti degli alimenti (denaturazione delle proteine, gelificazione dell amido, fusione dei grassi, ecc.) che possono modificare sostanzialmente le caratteristiche sensoriali del prodotto (cottura). 2

3 Pastorizzazione La pastorizzazione è un trattamento termico atto a distruggere tutte le forme patogene, e la maggior parte di quelle vegetative, dei microorganismi presenti nell'alimento e a disattivare gli enzimi termosensibili. La durata e la temperatura del trattamento dipendono dall alimento, dal suo grado di contaminazione e dagli obiettivi desiderati. Si possono distinguere diversi tipi di trattamento, che si prefiggono scopi diversi. Ad esempio: - pastorizzazione bassa: C per 30 secondi, utilizzata per vino e birra, latte per produzione di formaggio (prodotti destinati ad un processo fermentativo); - pastorizzazione alta: C per 2 o 3 minuti, metodo utilizzato un tempo per il latte e ora sostituito dall'htst (prodotto desinato al consumo); - pastorizzazione rapida o HTST (High Temperature Short Time): C per secondi, condotta su alimenti liquidi che scorrono in uno strato sottile in uno scambiatore di calore. Di norma la pastorizzazione è seguita da un rapido raffreddamento del prodotto, per limitare lo sviluppo dei microrganismi residui e il danno termico. La pastorizzazione consente di mantenere pressoché inalterate le qualità del prodotto originale, di contro esso non può essere conservato a lungo. È il caso del latte fresco, che ha un sapore molto migliore rispetto a quello sterilizzato (UHT), ma si conserva solo per pochi giorni. 3

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5 Sterilizzazione Questo trattamento termico ha lo scopo di distruggere tutte le forme microbiche, comprese le spore, e di inattivare tutti gli enzimi: è quindi un trattamento molto più drastico della pastorizzazione. Le temperature impiegate nella sterilizzazione sono legate all'acidità dell'alimento: con ph inferiori a 4,5 (alimenti acidi) le temperature sono anche inferiori a 100 gradi, con ph superiore a 4,5 occorrono gradi per almeno 20 minuti. Questa differenza è determinata dal fatto che i microrganismi sporigeni non si sviluppano a ph inferiori a 4,5. Il trattamento a temperatura superiore a 100 C ha dunque l obiettivo di inattivare le spore oltre che le forme vegetative. Il trattamento può essere effettuato sull'alimento già all'interno del contenitore, oppure sull'alimento sfuso che verrà poi confezionato in recipiente sterile. Il classico sistema di sterilizzazione non è molto diverso da quello eseguito da sempre dalla casalinghe per la sterilizzazione della conserva di pomodoro, le marmellate e le conserve in genere: il prodotto viene confezionato e sottoposto alla temperatura adatta per il tempo previsto; se le temperature di sterilizzazione superano i 100 gradi, deve essere utilizzata una autoclave (che consente di aumentare la pressione e quindi la temperatura di ebollizione dell'acqua oltre i 100 gradi). 5

6 Il concetto di sterilizzazione è relativo, dal momento che lo studio cinetico della distruzione microbica dimostra che il numero di cellule sopravvissute si riduce progressivamente ma non si azzera. Per le conserve sterilizzate a ph superiore a 4,5 (conserve non acide) si adotta come definizione di sterilizzazione un trattamento che consente di ottenere 12 riduzioni decimali di una popolazione di spore di Clostridium botulinum. Tale microrganismo è infatti termoresistente e fortemente patogeno. Poichè, trattandosi di una batterio patogeno, la sua manipolazione è rischiosa, si utilizzano generalmente altri germi termoresistenti non pericolosi. Ad esempio si fa riferimento al Clostridium sporogenes o al Bacillus stearotermophilus: essendo le spore di questi microrganismi più termoresistenti delle spore del bolulino, la definizione convenzionale di sterilità corrisponde ad un trattamento capace di determinare 5 riduzioni decimali delle spore di questi germi. E inoltre evidente che il numero di cellule sopravvissute al trattamento di sterilizzazione sarà tanto più piccolo quanto più piccolo è il valore della popolazione microbica iniziale. 6

7 Tempo di Morte Termica: il tempo che occorre per ridurre la carica microbica a livello di sterilizzazione, ad una certa temperatura 7

8 I nuovi sistemi di sterilizzazione dei prodotti sfusi prevedono l'esposizione dell'alimento ad una temperatura molto elevata (ad esempio, per il latte C) per pochi secondi, seguita dal raffreddamento e dal confezionamento asettico in recipienti sterili, in genere in cartoni flessibili multistrato (è il caso del latte UHT). Avremo quindi i seguenti tipi di sterilizzazione: prodotti confezionati: - sterilizzazione classica o appertizzazione, C per un tempo superiore a 20 minuti, effettuata su alimenti inscatolati; prodotti sfusi: - UHT (Ultra High Temperature) indiretto, C per pochi secondi, effettuata sull'alimento sfuso, con scambiatori di calore (trattamento HTST); - UHT diretto o uperizzazione: C per pochi secondi, effettuata con iniezione di vapore surriscaldato nel prodotto sfuso (trattamento HTST). 8

9 Sterilizzazione prodotti confezionati Questo processo prevede la sterilizzazione del prodotto nella confezione ermetica, preceduto da una serie di operazioni preliminari. Preparazione del prodotto: a seconda del tipo di prodotto vengono eseguite diverse operazioni. I vegetali vengono sbucciati, pelati, lavati, denocciolati, selezionati; le carni e il pesce eviscerati, disossati o deliscati, eventualmente decongelati. Pretrattamento: prima di essere inscatolati, viene effettuato un trattamento termico, che può essere una scottatura, una precottura più o meno prolungata (se il processo di sterilizzazione non è in grado, da solo, di completare la cottura dell'alimento), o una concentrazione per gli alimenti troppo acquosi. Per esempio, carne e legumi vengono precotti, verdure e ortaggi subiscono una semplice scottatura per favorire l'inscatolamento e per inattivare alcuni enzimi. 9

10 Confezionamento: deve avvenire in modo tale da formare un vuoto parziale all'interno del contenitore, tramite inscatolamento del prodotto caldo, insufflazione di vapore nello spazio sottostante il coperchio, o riscaldando i contenitori non completamente chiusi per minuti a gradi. Tutti questi metodi sono atti a sostituire l'aria presente nella confezione con vapore acqueo. La chiusura della confezione deve garantirne l ermeticità. Trattamento termico: l'alimento viene sterilizzato alla temperatura e per il tempo adatti. Gli impianti possono essere discontinui, che richiedono operazioni di carico e scarico, o continui. Le scatole, dopo il raffreddamento, presentano fondi leggermente concavi a causa del vuoto parziale al loro interno: scatole con fondi bombati vanno sicuramente scartate poiché potrebbero essere contaminate da spore (come il botulino) produttrici di gas resistenti alle alte temperature. 10

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13 Trattamento asettico Questa tecnologia consiste nella sterilizzazione in continuo dell'alimento allo stato sfuso, seguita dal confezionamento a freddo in ambiente asettico, in contenitori sterili per le conserve. I prodotti pastorizzati allo stato sfuso sono confezionati in maniera similare, ma non è necessario che il confezionamento sia totalmente asettico. Questa tecnologia ha origine all'inizio del secolo, e venne introdotta su larga scala nel 1960 con l'introduzione delle confezioni Tetra Pack. Attualmente è utilizzata su larga scala per il latte, i succhi di frutta, le minestre pronte, la polpa di pomodoro. Le fasi del processo prevedono la sterilizzazione dell'impianto, il trattamento termico in continuo dell'alimento, il suo raffreddamento immediato, il trasporto tramite pompe e tubazioni (che devono essere completamente sterili) alla macchina confezionatrice, l'incontro tra l'alimento e la confezione in una zona asettica, il riempimento e la chiusura ermetica. La grande diffusione di questa tecnologia è stata resa possibile dall'invenzione di materiali sempre più adatti per i contenitori e dalle modalità di confezionamento. Gli alimenti che subiscono questo trattamento hanno caratteri sensoriali e nutrizionali superiori a quelli sterilizzati in modo classico, ma hanno una durata inferiore (3 o più mesi contro 2-5 anni) a causa della permanenza di attività enzimatiche residue, che non vengono completamente inattivate dal trattamento 13 HTST.

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16 SIGNIFICATO E OBIETTIVI DELL OTTIMIZZAZIONE NELLA STERILIZZAZIONE TERMICA DEI PRODOTTI ALIMENTARI Effetti desiderati dei trattamenti termici: - Distruzione microbica - Inattivazione enzimatica - Cottura dei prodotti - Modificazioni strutturali e della texture - Sviluppo di aromi e di flavour - Distruzione di componenti antinutrizionali o tossiche Reazioni di danno termico: - Distruzione di vitamine e altri fattori nutrizionali - Formazione di caratteristiche sensoriali indesiderabili: imbrunimento, gusto di cotto, perdite di consistenza - Diminuzione del valore biologico delle proteine - Formazione di composti mutageni o tossici L ottimizzazione dei processi di sterilizzazione consiste dunque nella massimizzazione dell effetto di distruzione dei microrganismi e degli enzimi e nella minimizzazione del danno termico. In altre parole, ottimizzare il trattamento significa renderlo più selettivo.

17 Per l ottimizzazione di un operazione è necessario conoscere l effetto della temperatura sulla velocità delle reazioni volute e di quelle dannose, in modo che si possano scegliere condizioni in cui le reazioni utili avvengano più rapidamente di quelle dannose e siano dunque completate prima che si sia prodotto un importante effetto di degradazione. Nella pratica si considera che la velocità di qualunque reazione e modificazione del prodotto, positiva o negativa, chimica o biologica o fisica, dipenda dall energia di attivazione secondo l equazione di Arrhenius dove Ottimizzazione dei trattamenti termici k = k 0 exp (-Ea/RT) k : costante di velocità della reazione k 0 : costante Ea : energia di attivazione della reazione R : costante dei gas T : temperatura assoluta L equazione di Arrhenius indica che maggiore è il valore di Ea, maggiore è l effetto di una variazione della temperatura sulla velocità della reazione. 17

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20 Principi di conservazione degli alimenti le basse temperature Sotto i 10 o C, la crescita microbica e le attività enzimatiche rallentano I batteri psicrofili possono continuare a crescere (lentamente) sotto i 10 C Gli alimenti congelati (<-10 o C) usualmente non contengono acqua libera, in queste condizioni la crescita microbica è impedita Il congelamento uccide alcuni, ma non tutti, i microorganismi, che possono tornare a crescere all atto dello scongelamento. I prodotti conservati con il freddo possono essere refrigerati o congelati. I surgelati sono alimenti congelati in particolari condizioni, il cui trattamento è generalmente finalizzato al confezionamento in porzioni comode e adatte all'utilizzo immediato da parte del consumatore finale. 20

21 Per secoli la neve e il ghiaccio sono stati utilizzati per refrigerare gli alimenti. Nell'800 si diffusero le prime ghiacciaie domestiche: erano armadi nei quali veniva stivato il ghiaccio che si acquistava sottoforma di stecche. I frigoriferi a compressione, che sfruttano la capacità di un gas di assorbire calore dall'ambiente quando evapora, vennero inventati nel 1875 ma si diffusero solo nel dopoguerra. Un prodotto si definisce refrigerato se la temperatura alla quale viene portato consente all'acqua in esso contenuta di rimanere allo stato liquido. I tempi di conservazione non sono molto lunghi, mentre le temperature utilizzate variano a seconda dell'alimento. Refrigerazione 21

22 Congelamento Il congelamento è una tecnica di conservazione il cui scopo è quello di portare l'alimento a temperature molto basse, con conseguente solidificazione dell'acqua presente all'interno dell'alimento. Nessuna reazione enzimatica è possibile in un prodotto nel quale il 100% dell'acqua sia solidificata, in realtà, però, la totale congelazione del prodotto è impossibile da realizzare e quindi le reazioni di degradazione, per quanto molto rallentate, avvengono ugualmente. Il processo di congelazione si svolge in due fasi: - nucleazione: si formano i cristalli di ghiaccio appena si sorpassa il punto di gelo; - accrescimento: i cristalli formati nella prima fase diventano sempre più grandi, fino alla totale solidificazione dell'alimento. 22

23 Se l'alimento viene sottoposto a temperature superiori a -20 gradi, si parla di congelamento lento. In questo caso prevale la fase di accrescimento: si formano pochi cristalli di grandi dimensioni che distruggono la parete delle cellule rovinando la tessitura dell'alimento, che perde liquidi e si presenta stopposo. È il caso della congelazione casalinga. Se invece l'alimento viene sottoposto a temperature di -30, -50 o inferiori, prevale la fase di nucleazione e si parla di congelamento rapido: si formano molti cristalli di piccole dimensioni che non danneggiano le cellule. Allo scongelamento, l'alimento conserva la propria tessitura e i propri liquidi intracellulari. In questo caso si parla di prodotti surgelati, che per essere definiti tali devono rispondere anche ad altre caratteristiche di prodotto e di processo. La qualità dei surgelati è generalmente superiore di quella di prodotti congelati. 23

24 Principi di conservazione degli alimenti la disidratazione L'attività degli enzimi e la vita dei microorganismi necessitano della presenza di acqua allo stato liquido. L'acqua utilizzabile non è tutta quella presente nell'alimento, ma solo quella effettivamente disponibile. L'eliminazione completa o parziale di una parte dell'acqua disponibile presente nell'alimento costituisce un metodo per la sua conservazione. Per ridurre l attività dell acqua ci sono due possibilità: - ridurre l'acqua totale, e allora si parla di concentrazione o essiccamento; - agire solo sull attività dell acqua, aggiungendo sostanze naturali (sale, zucchero, ecc.) che legano l acqua aumentando la concentrazione della soluzione. La disidratazione delle cellule microbiche causa l'arresto delle attività metabolica e l'uccisione di alcune specie di microorganismi. Le spore batteriche non vengono uccise dalla disidratazione. 24

25 Gli alimenti disidratati si distinguono a seconda del contenuto residuo di acqua: avremo alimenti a media umidità, e alimenti a bassa umidità. Gli alimenti a umidità intermedia non possono generalmente essere conservati a lungo, e devono quindi sfruttare anche altri metodi di conservazione: è il caso di formaggi e insaccati (che utilizzano le proprietà di conservazione del sale), confetture, biscotti, frutta disidratata. Gli alimenti a bassa umidità sono stabili per lunghi periodi poiché i microorganismi vengono inibiti completamente dall'assenza quasi totale di acqua libera: è importante però evitare che l'umidità dell'ambiente penetri nell'alimento. 25

26 Concentrazione La concentrazione è il processo che riduce solo parzialmente l'acqua presente negli alimenti liquidi. Concentrazione per evaporazione È il metodo classico e più diffuso, utilizzato anche in ambiente domestico: l'acqua viene allontanata facendola evaporare, riscaldando l'alimento per aumentare la velocità del processo. A livello industriale la concentrazione è effettuata sotto vuoto relativo, onde abbassare la temperatura di ebollizione. I prodotti alimentari sono concentrati a temperatura mediamente compresa tra 50 e 80 C, determinata dal grado di vuoto che è possibile ottenere nell evaporatore. I tempi del processo sono relativamente lunghi (minuti, decine di minuti), quindi la concentrazione per evaporazione altera le caratteristiche degli alimenti sensibili alle alte temperature, e provoca la perdita di una quantità rilevante di componenti volatili, con conseguente diminuzione dell'aroma. Viene utilizzata per latte, succhi di frutta, confetture, conserve di pomodoro, ecc. 26

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28 Tecniche di concentrazione a freddo: Crioconcentrazione. Questa tecnica si basa sulla rimozione di acqua da un prodotto alimentare liquido sotto forma di cristalli di ghiaccio. Occorre ricordare che nelle soluzioni il punto di gelo è inferiore rispetto a quello del solvente puro (per esempio, il succo di arancia all'11% di solidi congela a -2 C, al 50% congela a -9 C). Quando si scende sotto gli 0 C, l'acqua pura si separa dal resto della soluzione sottoforma di ghiaccio. Questo viene rimosso, e la soluzione liquida rimanente diventa più concentrata poiché ha perduto una parte del solvente. Il processo viene quindi ripetuto fino al grado di concentrazione desiderato. Questa tecnica consente di mantenere inalterate le caratteristiche nutrizionali e sensoriali di alimenti sensibili alle alte temperture come il succo d'arancia, il vino, la birra (che viene concentrata solo per agevolare il trasporto), il caffè, l'aceto, il latte, il the. Osmosi inversa. Il prodotto viene inviato ad elevata pressione contro una membrana semipermeabile, che consente il passaggio dell acqua ma non quello dei soluti. In tal modo la soluzione si concentra (e si ottiene acqua pura dall altra parte come permeato). 28

29 Essiccamento Lo scopo dell'essicamento è quello di rimuovere la quasi totalità dell'acqua contenuta negli alimenti, fino al 10-15% di umidità residua. I metodi naturali sono utilizzati fin dall'antichità, esponendo al sole gli alimenti fino ad una loro totale disidratazione; un esempio classico è quello della frutta essiccata (uvette, ecc.) dei paesi orientali, ma anche del pesce secco dei paesi nordici (lo stoccafisso). I metodi naturali hanno il difetto di essere molti lunghi, e di non impedire la contaminazione e la modificazione delle qualità nutritive e sensoriali degli alimenti. I metodi artificiali, nati all'inizio del '900, si avvalgono della circolazione artificiale dell aria calda e secca in essiccatori ad armadio, a tunnel o sul prodotto trasportato su nastri. I prodotti liquidi possono essere essiccati per nebulizzazione in camera a circolazione di aria calda (spray-drying) Altri metodi prevedono il riscaldamento del prodotto tramite gas, radiazioni infrarosse, microonde o contatto diretto con superfici calde. 29

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31 Questa tecnica consiste nell'essiccazione per sublimazione di prodotti congelati. Liofilizzazione L'acqua contenuta nell'alimento sublima, ovvero passa dallo stato solido a quello di vapore senza passare dallo stato liquido. Questo fenomeno avviene a temperature inferiori allo 0 C e sotto vuoto. Il prodotto conserva le caratteristiche nutritive e sensoriali originarie, non cambia la sua forma, è fragile e si presenta spugnoso. Il processo è piuttosto costoso e originariamente era destinato solo a medicinali ed alimenti particolari (per gli astronauti e per l'infanzia). Oggi le applicazioni sono svariate grazie all'abbassamento dei costi di produzione. La principale caratteristica dei prodotti liofilizzati è la facilità di reidratazione, molto più veloce dei prodotti essiccati in maniera tradizionale (basti pensare allo stoccafisso, che necessita di tre giorni di permanenza in acqua per la completa reidratazione). 31

32 Principi di conservazione degli alimenti la fermentazione I microrganismi naturalmente presenti o volontariamente aggiunti agli alimenti possono acidificare il substrato o produrre sostanze ad effetto antimicrobico o competitivo (etanolo, acido acetico). I microorganismi responsabili dei processi fermentativi possono essere batteri, lieviti o muffe. 32

33 Fermentazione alcoolica È la fermentazione più importante a carico dei glucidi, utilizzata da tempo immemorabile per la produzione di vino, birra e pane. Il glucosio e il fruttosio vengono trasformati in alcol etilico, con la produzione di anidride carbonica. Mentre l'uva contiene come tali i due zuccheri semplici, nel caso dell'orzo e del grano (per produrre birra e pane) l'amido deve essere prima idrolizzato a glucosio o maltosio. I saccaromiceti responsabili di questa fermentazione resistono bene alle basse temperature, ma non alle alte: a 65 C muoiono, la temperatura ideale è circa 25 C e l'attività fermentativa massima si ha a 37 C. Nella produzione di pane viene sfruttata l'azione meccanica delle sostanze prodotte dalla fermentazione, piuttosto che le loro proprietà alimentari: l'anidride carbonica (CO 2 ) che si sviluppa nella reazione viene sfruttata per "gonfiare" l'impasto. L'alcol prodotto evapora durante la cottura e non rimane nel prodotto finito. 33

34 Altre Fermentazioni Fermentazione omolattica Questa fermentazione trasforma il glucosio in acido lattico, ad opera dei batteri Lactobacillus e Streptococcus. Viene utilizzata per produrre yogurt, per la maturazione dei formaggi, nella conservazione di alcuni vegetali (cetrioli, crauti, olive in salamoia). Fermentazione eterolattica Questa trasformazione produce, oltre ad acido lattico, anche alcool etilico e anidride carbonica. Viene utilizzata per la produzione di Kefir, un latte fermentato acido-alcolico che si può produrre anche partendo da acqua, e il Kumys. Fermentazioni ossidative Queste trasformazioni non sono vere e proprie fermentazioni, poiché avvengono in presenza di ossigeno. Quando l'ossidazione del glucosio è completa, si ottiene anidride carbonica, se è incompleta si ottengono sostanze diverse. È questo il caso della fermentazione acetica che ottiene acido acetico da alcol etilico (utilizzata per produrre aceto), e di quella citrica che ottiene acido citrico da glucosio. Quest'ultima e altre fermentazioni sono utilizzate industrialmente per produrre acido citrico e altre sostanze di varia natura. 34

35 Principi di conservazione degli alimenti Gli acidi si ritrovano naturalmente negli alimenti, possono essere prodotti per fermentazione o aggiunti artificialmente Negli alimenti acidi, l intensità dei trattamenti termici di sterilizzazione è inferiore L aceto viene utilizzato soprattutto per conservare gli ortaggi, grazie al suo contenuto in acido acetico, che non deve essere inferiore al 6%. L'azione conservativa è dovuta all'abbassamento del ph e alla tossicità dell'acido acetico nei confronti dei microorganismi. l acidificazione L effetto conservante deriva dall abbassamento del ph, che inibisce lo sviluppo degli sporigeni ed in particolare dei patogeni, oltre che da una certa tossicità degli acidi organici nei confronti dei microrganismi. 35

36 Principi di conservazione degli alimenti sott olio L'olio (di qualunque tipo) non ha una azione conservante diretta, ma serve solo come isolante dall'aria, bloccando l'azione dei microorganismi aerobi. È quindi inefficace nei confronti di quelli anaerobi (come il botulino): va sempre associato ad altre forme di conservazione. Gli alimenti sott'olio (come i vegetali e il tonno) subiscono sempre un pretrattamento di cottura o di salagione, e una successiva sterilizzazione. 36

37 Principi di conservazione degli alimenti zucchero L aggiunta di zucchero ad un alimento altera comunque la crescita microbica: in concentrazioni modeste (fino a ca 20%): substrato per la crescita microbica in concentrazioni elevate (superiore al 50% ca): effetto batteriostatico, conservante EFFETTO CONSERVANTE: Esercita pressione osmotica (azione più modesta del sale in quanto le molecole sono di maggiori dimensioni). Per avere effetto tossico è necessario che il contenuto di zucchero sia almeno del 50%. Riduce la solubilità dell ossigeno (sfavorisce aerobi, ma favorisce anaerobi) Riduce l attività dell acqua 37

38 Principi di conservazione degli alimenti Salatura A. Il sale (NaCl) in soluzione acquosa esercita una pressione osmotica. Se un microrganismo si trova in un mezzo ipertonico (maggiore pressione osmotica, cioè maggior concentrazione salina nel mezzo) perde acqua, si disidrata e muore. Comunque non è in grado di riprodursi ed alterare l alimento. B. Il sale è anche responsabile dell inibizione della crescita dei microrganismi, in quanto lega l acqua del mezzo rendendola non disponibile per i microrganismi. C. Il sale ha un certo effetto tossico sui microrganismi, in quanto il sodio si combina con anioni presenti nel protoplasma, avendo un effetto letale per i microrganismi, mentre lo ione cloruro si lega al protoplasma cellulare, causando la morte della cellula. D. Il sale riduce la solubilità dell ossigeno nel mezzo, ciò che ostacola lo sviluppo dei microrganismi aerobi obbligati, ma favorisce quello degli anaerobi. Questa caratteristica viene utilizzata nella preparazione di vegetali fermentati come crauti, cetriolini, olive. Il Clostridium botulinum viene inibito da concentrazioni di sale superiori al 10%. 38

39 La salagione può essere fatta a secco o a umido. Metodi di salagione Nel primo caso, l'alimento viene messo a contatto con il sale, il quale penetra lentamente nelle cellule dell'alimento. Viene utilizzato sale grosso poiché quello fino penetra troppo velocemente negli strati superficiali generando una barriera che impedisce la successiva penetrazione in quelli più profondi. La salatura a secco può essere effettuata per sfregamento (è il caso del prosciutto), oppure per sovrapposizione impilando gli alimenti alternati a sale e cambiando periodicamente la disposizione. Questi procedimenti possono durare da 15 giorni a 8 settimane. La salagione a umido si attua con soluzioni saline (salamoia): le salamoie possono essere deboli (10% di sale), medie (18% di sale) o forti (25-30% di sale). E un metodo più rapido della salagione a secco, anche se meno efficace (necessita di altri metodi di conservazione). Può avvenire per immersione diretta nella salamoia, che va controllata e ripristinata di tanto in tanto, sia perché diventa sempre più debole (il sale passa gradualmente dalla salamoia nell'alimento), sia perché soggetta a modificazioni chimiche e microbiologiche; oppure per iniezione diretta nei muscoli o nel sistema arterioso (nei prosciutti, l'arteria femorale). 39

40 Principi di conservazione degli alimenti Affumicamento Il fumo è utilizzato da centinaia di anni per conservare a lungo carni, pesci e alcuni formaggi, oltre che per conferire sapori e aromi particolari. L'alimento viene esposto all'azione combinata del calore e del fumo sprigionato dalla combustione incompleta di legni particolari, soprattutto faggio, quercia e castagno. Il fumo è composto da una fase gassosa, contenente molte sostanze volatili responsabili della conservazione e dell'aroma conferito all'alimento; e da una fase solida contenente sostanze indesiderate come gli idrocarburi policiclici aromatici, riconosciuti cancerogeni. L'azione conservante del fumo è dovuta alla temperatura, alla disidratazione, all'ambiente povero di ossigeno e all'azione antibatterica specifica di alcune sostanze presenti, prima fra tutte l'aldeide formica. I fattori che influenzano la velocità di penetrazione del fumo all'interno dell'alimento sono molti, ma tutti portano ad affermare che più il trattamento è lento e a bassa temperatura, migliore è il risultato. Un buon affumicamento, quindi, può durare anche qualche giorno. Le leggi consentono l'utilizzo di aromatizzanti di affumicatura, che "simulano l'affumicatura. Essi hanno il vantaggio di limitare al minimo le quantità di idrocarburi aromatici cancerogeni, anche se il risultato finale non è lo stesso dell'affumicatura naturale di qualità. 40

41 Principi di conservazione degli alimenti Controllo dell atmosfera a contatto con l alimento Associando al trattamento refrigerante la modifica della composizione dell'atmosfera che circonda l'alimento si può prolungare notevolmente la vita dei prodotti. Questa tecnica è utilizzata per conservare gli alimenti nei depositi, oppure direttamente nelle confezioni che verranno vendute al consumatore. Si può escludere l aria, ovvero l ossigeno (O 2 ), per il controllo dei microrganismi aerobi (confezionamento sotto vuoto), e per inibire la respirazione dei tessuti e le ossidazioni Si può aggiungere aria (O 2 ) per il controllo dei microrganismi anaerobi Si può aggiungere anidride carbonica (CO 2 ), o aggiungere azoto (N 2 ), per ritardare lo sviluppo di microrganismi e rallentare le attività ossidative (atmosfere modificate o controllate).

42 Atmosfera controllata e modificata Conservazione in atmosfera controllata È una tecnica molto utilizzata per conservare frutta e verdura (soprattutto mele, pere e agrumi) fino a 7-8 mesi: questo consente di trovare mele e pere tutto l'anno. La composizione dell'atmosfera viene mantenuta costante attraverso l'utilizzo di sistemi automatici di controllo in apposite celle di stoccaggio. Il meccanismo di conservazione consiste nel mantenere il tenore di ossigeno al di sotto del fabbisogno respiratorio del prodotto (inferiore al 4%, contro il 21% dell'aria), sostituendolo con azoto e anidride carbonica, il tutto in condizioni di refrigerazione Conservazione in atmosfera modificata Si parla di amosfera modificata quando la composizione dell'aria è modificata dalla respirazione del prodotto: si verifica quindi un'abbassamento del tenore di ossigeno e un aumento di anidride carbonica, che impedisce il deterioramento e la formazione di muffe in frutta, verdura e cereali. Il confezionamento in atmosfera modificata nei contenitori in vendita al pubblico risale agli anni '60: le atmosfere impiegate sono a base di ossigeno, anidride carbonica, azoto. Questi ultimi due gas inibiscono lo svilupo di muffe, lieviti e batteri, e l'alterazione dei lipidi. Sono anche consentiti argon, elio e protossido di azoto. Sulla confezione deve figurare l'indicazione "prodotto confezionato in atmosfera protettiva". 42

43 Conservazione sottovuoto La modifica dell'atmosfera può avvenire anche senza l'aggiunta di gas: è il caso del confezionamento sottovuoto: lo scopo è sempre quello di ridurre la quantità di ossigeno inibendo le reazioni ossidative e lo sviluppo dei microorganismi aerobi. Si attua a freddo (ad es. caffè, frutta secca sbucciata), oppure a caldo. Nel confezionamento a caldo in film, il prodotto viene confezionato sottovuoto in sacchetti di cloruro di polivinile, poi viene immerso per pochi secondi a circa 90 C: questo materiale è termoretraibile perciò aderisce perfettamente all'alimento. Questa tecnica è utilizzata soprattutto per il confezionamento di carni fresche e insaccati (cotechini, wurstel, prosciutti cotti, affettati). L'immersione ad alta temperatura può essere prolungata: in questo caso si ha una vera e propria cottura e si parla quindi di cottura sotto vuoto: in tal caso il materiale utilizzato è diverso, poiché il cloruro di polivinile è adatto solo per la conservazione e non per la cottura, in quanto non offre sufficienti garanzie per quanto riguarda la cessione di sostanze nocive. 43

44 Principi di conservazione degli alimenti Conservanti chimici I conservanti sono sostanze, naturali o di sintesi, che prolungano la durabilità dei prodotti alimentari proteggendoli dal deterioramento provocato dai microorganismi. I conservanti di sintesi sono additivi e presentano alcune criticità: da un lato sono importantissimi per evitare intossicazioni anche molto gravi (per esempio da botulino), dall'altra spesso si tratta di sostanze nocive per l'organismo, e quindi da assumere in maniera controllata. Dal punto di vista legale sono considerati additivi alimentari quelle sostanze, normalmente non consumate come alimento in quanto tale e non utilizzate come ingredienti tipici degli alimenti, aggiunte intenzionalmente ai prodotti alimentari per un fine tecnologico nelle fasi di produzione, trasformazione, preparazione, trattamento, imballaggio, trasporto o immagazzinamento. 44

45 Conservanti (additivi) Tutti gli additivi a funzione conservativa sono identificati dalle sigle da E200 a E299. I derivati dell'acido benzoico (da E210 a E213) sono usati da soli o insieme all'acido sorbico. Non sono ammessi in alcuni paesi per la loro potenziale tossicità, gli alimenti ai quali vengono aggiunti sono soprattutto le confetture, le gelatine, le marmellate, le gomme da masticare e le bevande analcoliche, tutti prodotti che non necessitano teoricamente di conservanti. Anche gli esteri dell'acido p-idrossibenzoico (da E214 a E219), indicati con la siglia PHB, sono vietati in alcuni paesi. Vengono addizionati ai patè, ai rivestimenti di gelatina dei prodotti a base di carne, alla frutta in guscio ricoperta. I conservanti sicuri e tradizionalmente impiegati sono : E200, E202, E203 Sorbati; E260, E261, E262, E263 Acido acetico e derivati; E270 Acido lattico; E290 Anidride carbonica 45

46 Conservanti (additivi) Anidride solforosa e solfiti (E220 a E228) sono irritanti e hanno una tossicità acuta e cronica, per esempio interagiscono con gli enzimi cellulari e distruggono alcune vitamine (per esempio la tiamina). Vengono usati nel vino, nella birra (anche per questo bisogna moderarne il consumo, non solo per l'alcol) e in altre bevande come i succhi di frutta, nella senape e in altri condimenti. I derivati fenolici e il tiabendazolo (da E230 a E233) sono dotati di una certa tossicità. Vengono utilizzati per il trattamento superficiale degli agrumi e delle banane (per questo bisognerebbe usare solo la scorza delle arance non trattate). La natamicina (E235), un antibiotico utilizzato sulla superficie dei formaggi, può provocare problemi gastrointestinali e l'e239 (usato nei provoloni) è vietato in Australia. 46

47 Conservanti (nitrati e nitriti) I nitriti (E249, E250) e i nitrati (E251, E252) sono sostanze naturalmente presenti negli alimenti animali, vegetali e nell'acqua. Vengono aggiunti come additivi a insaccati, prosciutti, wurstel, carni in scatola e altri prodotti a base di carne, pesci marinati e a volte anche in prodotti caseari. I nitriti e i nitrati vengono utilizzati per i seguenti motivi: - svolgono azione antimicrobica e antisettica, soprattutto nei confronti del clostridio botulino; - favoriscono lo sviluppo dell'aroma agendo selettivamente nei confronti dei microorganismi che determinano la stagionatura dei salumi; - mantengono il colore rosso della carne, non vengono quindi usati come semplici conservanti, ma soprattutto come coadiuvante tecnologico per modificare la qualità percepita dei prodotti (soprattutto il colore dei salumi). I nitriti in ambiente acido (soprattutto nello stomaco) si trasformano in acido nitroso, il quale legandosi alle ammine dà origine alle nitrosammine, composti dimostratisi cancerogeni. Inoltre i nitriti si legano all'emoglobina ossidandola a metaemoglobina, riducendo quindi il trasporto di ossigeno ai tessuti. I nitrati di per sè sono innocui, ma possono essere trasformati in nitriti dalla flora batterica della saliva. Comunque in natura esistono alimenti che contengono grandi quantità di nitrati, molti di più rispetto a quelli utilizzati negli insaccati. 47

48 Antiossidanti e acidificanti Gliantiossidanti (identificati dalle sigle da E300 a E322) sono utilizzati per rallentare il deterioramento degli alimenti causato dal contatto con l ossigeno dell aria. Il più utilizzato è l acido ascorbico o vitamina C (E 300), idrosolubile. Nelle matrici grasse si utlizzano tocoferoli, esteri dell acido gallico (gallati), butilididrossi anisolo, butil-idrossi toluolo (BHA, BHT). I gallati (da E310 a E312) nonchè L'E320 e l'e321 (butilidrossianisolo e butilidrossitoluolo) presentano criticità tossicologica, perciò la legislazione prevede dosaggi massimi nei diversi prodotti. Antiossidati comunemente utilizzati sono: Da E300 a E304 Acido ascorbico e derivati (vitamina C) Da E306 a E309 Tocoferolo e derivati (vitamina E) E322 Lecitina di soia Gliacidificanti, invece, aumentano l acidità degli alimenti per prolungare la conservazione o per ragioni di gusto (per esempio, caramelle acidule o bevande analcoliche). Acidificanti di largo impiego sono: acido citrico, acido tartarico, acido adipico, acido succinico. 48

49 Principi di conservazione degli alimenti Irradiazione Nota anche come pastorizzazione a freddo, con tre principi applicativi: Gamma ( 60 Co, 137 Cs) (Formazione di isotopi radioattivi) Raggi X Elettroni accelerati Le radiazioni a basse dosi uccidono gli insetti, inibiscono la germogliazione, uccidono i parassiti A più alti livelli uccidono forme vegetative microbiche (E. coli, Salmonella, etc.) L irradiazione è utilizzata al posto della fumigazione chimica su: cacao, caffè, erbe aromatiche e spezie, e per l'eliminazione di particolari batteri che provocano il rapido deterioramento sensoriale soprattutto in cibi delicati (frutti di mare freschi e la frutta a polpa tenera), ma non è estendibile indiscriminatamente a tutti gli alimenti a causa delle variazioni di colore o di sapore che può comportare su particolari cibi. In Italia si permette l'uso delle radiazioni gamma, liberate dalla disintegrazione di alcuni isotopi del cobalto e del cesio, solo al fine di bloccare la germinazione. 49