Bevande funzionali Innovazioni tecnologiche nel settore. Dott. Fabio Alfieri

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1 Bevande funzionali Innovazioni tecnologiche nel settore Dott. Fabio Alfieri

2 Alimento funzionale: definizione Un alimento può essere considerato funzionale se dimostra in maniera soddisfacente di avere effetti positivi su una o più funzioni specifiche dell organismo, che vadano oltre gli effetti nutrizionali normali, in modo tale che sia rilevante per il miglioramento dello stato di salute e di benessere e/o per la riduzione del rischio di malattia (European Food Information Council,1999). 2

3 Bevanda funzionale: componenti funzionali Antiossidanti (resveratrolo, licopene, ecc.); sali minerali (sodio, magnesio, potassio, ecc.); vitamine (acido ascorbico, retinolo, ecc.); acidi grassi (ac. linoleico, ac. -linolenico, ecc.); fibre alimentari (inulina, pectina, ecc.); sostanze biologicamente attive (probiotici, ecc.). 3

4 Esempi di bevande funzionali: drink probiotici Nutrition label Fats Carbohydrates (sugars) Proteins Calcium NaCl Vitamin B6 Vitamin D per100 ml of product 1,5 g 11,7 g 2,7 g 120 mg 100 mg 0,21 mg 0,75 mcg FERMENTI LATTICI: batteri probiotici che, giungendo vivi e vitali nell intestino, sono in grado di influenzare positivamente la flora intestinale contrastando lo sviluppo di batteri patogeni e favorendo le difese immunitarie. 4

5 Esempi di bevande funzionali: integratori idrosalini Nutrition label per100 ml of product Magnesium Potassium L-carnitine 37,5 mg 20 mg 50 mg MINERALI, funzioni: regolazione dell'equilibrio idrosalino; regolazione dell acidità dei tessuti; catalizzatori di numerose reazioni chimiche; concorrono allo sviluppo di tessuti ed organi. 5

6 Come si produce una bevanda funzionale? Caso studio: impiego del succo di pomodoro nella produzione di bevande funzionali 6

7 Il succo di pomodoro: composizione chimica Components per100 ml of tomato juice Potassium Phosphorous Calcium Sodium Vitamin C Lycopene 250 mg 27 mg 10 mg 10 mg 21 mg 9 mg 7

8 Soft drink: composizione chimica Confronto tra la composizione chimica di energy e sport drink e quella del succo di pomodoro. Calories (kcal) Carbohydrates (g/100ml) Sodium (mg/100ml) Potassium (mg/100ml) Vit. C (mg/100ml) Caffeine (mg/100ml) Sport drink Energy drink Tomato juice 25 6,5 50 8,4 2, ,

9 Produzione di una bevanda funzionale: steps I step Formulazione ed elaborazione II step Test sensoriali (Panel test) Analisi chimicofisiche Test di conservabilità III step Consumer test 9

10 I Step: formulazione ed elaborazione 1. Studio preliminare della formulazione ( progettazione della bevanda); 2. Scelta di ingredienti ed additivi (es. acqua, edulcoranti, agenti stabilizzanti, ecc.); 3. prove di formulazione; 4. elaborazione bevanda. 10

11 Caso studio 1. ricerca (letteratura) ed osservazione (prodotti simili); 2. ingredienti (acqua, succo di pomodoro, succo d arancia, nettare di frutti rossi), additivi (edulcoranti); 3. miscelazione (ingredienti + additivi, in differenti concentrazioni); 4. elaborazione bevanda. 11

12 II Step: test sensoriali, analisi chimico-fisiche, test di conservabilità test sensoriali (panel test) IMPATTO SENSORIALE analisi chimico-fisiche (contenuto polifenolico totale, capacità antiossidante, contenuto in vitamine, in zuccheri, in minerali, ecc.) VALIDITA FUNZIONALE/NUTRIZIONALE test di conservabilità SHELF-LIFE prodotto 12

13 Caso studio Panel test: (10 giudici addestrati; lista di descrittori; scala di valutazione); polifenoli totali: analisi spettrofotometrica; capacità antiossidante: analisi spettrofotometrica; vitamina C: analisi volumetrica (metodo Lees); zuccheri totali: analisi volumetrica (metodo Fheling); composti volatili: analisi gascromatografica e spettrometrica (CG-MS); misurazione ph (phmetro) ed analisi sensoriale. 13

14 Panel test Codice campione Descrittori: Colore; aroma; gusto; apprezzamento globale. Scala edonistica: scala a 10 punti (0 = poco intenso/poco gradito; 10 = molto intenso/molto gradito). 14

15 Panel test global appreciation. bitter global intensity 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 tomato flavor red fruits flavor orange-tomato P orange-tomato NP red fruit-tomato P red fruit-orange-tomato P red fruit-orange-tomato NP sour orange flavor sweet red fruit-tomato NP 15

16 Abs Analisi chimico-fisiche 1) Costruzione della retta di taratura 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 y = 0,0084x - 0,0186 R² = 0,9863 0,000-0, ) Misura dell assorbanza (y) A1 = 0,300 A2 = 0,280 A3 = 0,350 An =.. concentrazione (mg/l) 3) Calcolo della concentrazione (x) Valore di Assorbanza determinato Concentrazione incognita 16

17 mg trolox/l solution mg Gallic acid/l solution - Polifenoli totali (mg/l) O/T RF/O/T RF/T - Capacità antiossidante (mg/l) NP P O/T RF/O/T RF/T 344 NP P P=pastorizzato; NP= non pastorizzato; O= arancia; T= pomodoro; RF= frutti rossi 17

18 mg ascorbic acid/l solution - Contenuto di vit. C (mg/l) NP P 0 O/T RF/O/T RF/T 18

19 Contenuto in zuccheri (metodo di Fehling) Reattivi: Fehling A; Fehling B; Blu di metilene. Procedimento: 1. operazioni preliminari (diluizione del campione); 2. defecazione (Carrez I e II); 3. esecuzione titolazione; 4. calcolo della concentrazione zuccherina: 19

20 Contenuto in zuccheri g sugars/l % RF/T P 54,3 5,43 RF/O/T P 53,7 5,37 Aquarius 57,0 5,7 Energade 60 6 Gatorade 60 6 Powerade 82 8,2 Red Bull Energy drink ,1 Monster Energy drink ,1 Go&Fun green Energy Drink ,9 20

21 Componenti volatili: componenti CG-MS 1. alimentatore carrier (bombola); 2. alimentatore rilevatore (bombola); 3. iniettore; 4. colonna; 5. rilevatore; 6. camera termostatica; 7. programmatore T; 8. raccolta ed elaborazione dati. 21

22 Componenti volatili: componenti principali GC - Colonna (impaccata a, capillare b); a b - Camera termostatica (primi due grafici: isoterma; terzo grafico: programmata) 22

23 Componenti volatili: componenti principali GC - Spettrometro di massa (MS) Rilevatore ideale per la GC. Permette di analizzare on line i singoli picchi (analisi qualitativa e quantitativa) mediante il confronto dello spettro ottenuto con uno di quelli memorizzati nella banca dati. In uno spettrometro con analizzatore a quadrupolo (es. quadrupolo iperbolico) il campione arriva in fase gassosa e le molecole vengono frammentate per bombardamento con elettroni. Gli ioni che si formano, accelerati in un campo elettrico posto in un campo magnetico, percorrono traiettorie diverse secondo il rispettivo rapporto massa/carica e perciò si separano tra loro. 23

24 Componenti volatili: GC in spazio di testa Particolarmente adatta per l analisi di tracce di composti volatili in campioni solidi o in una grande massa di solvente. Consiste nell iniettare in colonna il vapore che si trova in equilibrio termodinamico con il campione da analizzare all interno di un sistema chiuso (contenitore chiuso ermeticamente, vials). Permette di individuare tracce di composti volatili a livello di ppb o ppt poiché la fase vapore è più ricca in volatili rispetto alla soluzione originaria. Si lavora quindi su una frazione arricchita delle specie chimiche analizzate ad elevate P di vapore senza gli inconvenienti dovuti all iniezione di sostanze non volatili o di grandi masse di solvente. Fornisce analisi molto precise e riproducibili. 24

25 Componenti volatili: GC in spazio di testa Preparazione campione: ml della miscela bottiglia da 50 ml + 25 ml di una soluzione satura di (NH 4 ) 2 SO 4 e 50 L di una soluzione acquosa di 2-octanone (5,2 mg/l), standard interno; 2. agitazione magnetica (30 C, 15 min), scopo: favorire l estrazione delle componenti volatili. Adsorbimento/desorbimento: una fibra SPME è stata introdotta nello spazio di testa della bottiglia, attraverso un tappo in teflon, per 30 minuti al fine di adsorbire le componenti volatili; i composti volatili sono stati desorbiti inserendo la fibra all interno dell iniettore del GC alla temperatura di 300 C per 10 minuti. La fibra utilizzata è stata condizionata a 300 C per 2 ore. Corsa GC: C per 5 minuti; C con un incremento di T pari a 3 C min -1,; C con un incremento di T pari a 30 C min -1 ed una fase isotermica finale di 1,03 minuti. Identificazione MS: confronto con gli spettri di massa riportati nel database NIST. Gli spettri di massa sono stati registrati a 70 ev. Ciascuna miscela è stata analizzata in triplicato. 25

26 - Componenti volatili NP Blend NP & P Blend P Blend RF/T Furfural; 5-Ethyl-2-(5)-furanone; Hexyl acetate Ethyl furan; Hexanal; Heptanal; 2,4-Hexadienal (E,E); cis-2-heptenal; Isoamyl n- butyrate (<) Dimethylsulfide; Benzyl acetate; Pentanal; Trans-2-octenal; Nonanal cis-3-hexenyl acetate ; trans-geranylacetone (>) RF/O/T cis-3-hexen-1-ol; 2,4-Hexadienal (E,E) 1-Penten-3-one; Furfural; Ethyl furan; cis-2-heptenal; cis-3- hexenyl acetate; trans-2- octenal; Linalool (<) Dimethylsulfide; trans-2-pentenal; α-terpineol 2-Methyl furan; trans-2- Hexenal; α-terpineol (>) 26

27 - Test di conservabilità I campioni pastorizzati (90 C, 7') sono stati conservati alla temperatura di 4 C per un periodo di 22 giorni. Per valutare la shelf-life dei campioni il ph è stato misurato ad intervalli regolari di 7 giorni. Andamento del ph delle combinazioni RF/T e RF/O/T durante il periodo di conservazione (22 giorni) ph 4,5 4,3 4,1 3,9 3,7 3,5 3,3 3,1 2,9 2,7 2,5 FR/P Vs FR/A/P 3,76 3,74 3,65 3,64 3,67 3,67 3,65 3, days of storage 27

28 Test sensoriali, analisi chimico-fisiche, test di conservabilità: conslcusioni I drink prodotti presentano: un accettabilità sensoriale superiore a quella del succo di pomodoro; proprietà nutrizionali e funzionali paragonabili a quelle del succo di pomodoro, anche a seguito del trattamento termico (90 C, 7 ); un buquet aromatico ricco ed articolato; una shelf-life di almeno 22 giorni (4 C). 28

29 III Step: consumer test Obiettivi: valutare le differenze tra prodotti alimentari e come queste incidono sui gusti e sulle scelte dei consumatori (soddisfazione edonistica); ridurre il livello di incertezza nelle decisioni da prendere riguardo al prodotto (miglioramento, sviluppo, ottimizzazione). Questi test trovano quindi un largo interesse soprattutto nel campo del marketing. 29

30 III Step: consumer test Modalità: Viene utilizzando un campione rappresentativo di una popolazione selezionato in base a criteri di mercato (metodologia del campionamento stratificato) (Peter & Olson, 2008). Gli intervistati vengono invitati ad esprimere il proprio giudizio di gradimento, aspettativa, preferenza o la propria disponibilità a pagare per un prodotto alimentare. Limiti: difficoltà di individuare il campione di popolazione target di mercato per il test; difficoltà di disporre di un numero di consumatori sufficientemente elevato da poter rappresentare tale popolazione; ripetibilità del dato. 30

31 III Step: consumer test Esempi 1. test di laboratorio Vantaggi: - minimizza la variabilità dovuta alle condizioni ambientali. Svantaggi: - problematiche relative al reperimento dei soggetti ed al raggiungimento del luogo d analisi da parte dei soggetti stessi. 31

32 III Step: consumer test 2. test di locazione centrale Vantaggi: - è condotto in un area facilmente accessibile ai potenziali consumatori (es. supermercato); - può essere condotto in condizioni controllate ed offre il vantaggio di un facile reperimento del campione; Svantaggi: - il numero di domande che si possono porre è limitato dalla disponibilità di tempo da parte dei soggetti intervistati, ed è quindi ridotto anche il numero di informazioni ottenibili. 32

33 III Step: consumer test 3. test di uso domestico Vantaggi: - valutare un prodotto nell ambiente e nelle normali condizioni di uso; - possibilità di confronto tra due o più campioni; - un maggior tempo disponibile per ottenere informazioni verso certe caratteristiche del prodotto; - la possibilità di valutare l effetto dell uso ripetuto o prolungato del prodotto. Svantaggi: - numero di prodotti da valutare; - possibilità di non ricevere le risposte; - elevati costi; - eventualità di errori di preparazione che possono portare ad una notevole variabilità di analisi. 33

34 III Step: consumer test 4. test di simulazione di mercato Vantaggi: - offrono il vantaggio di poter controllare le condizioni ambientali e di poter studiare la preferenza o la scelta del consumatore. Svantaggi: - il reperimento dei soggetti ed il raggiungimento del luogo d analisi da parte dei soggetti stessi sono alquanto problematici. 34