ASPETTI CHIMICI DELLA SICUREZZA DEI PRODOTTI ALIMENTARI

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Laura Nanni
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1 ASPETTI CHIMICI DELLA SICUREZZA DEI PRODOTTI ALIMENTARI Giovanni Lercker Dipartimento di Scienze degli Alimenti Università degli Studi di Bologna

2 La sicurezza alimentare Il rischio uguale a zero non esiste La sicurezza nel settore degli alimenti non è un pre-requisito della qualità La sicurezza nel settore degli alimenti è uno degli aspetti della qualità

un pre-requisito della qualità La sicurezza nel

3 Azioni patogeniche dovute ad alimenti INTOSSICAZIONI ALLERGIE INTOLLERANZE EFFETTI: acuti, sub-acuti e di media intensità In ciascun individuo, nei paesi industrializzati passano annualmente attraverso il tratto gastrointestinale da 300 a 1000 kg di cibo

ciascun individuo, nei paesi industrializzati passano

4 COMPORTAMENTI NUTRIZIONALI (AVVERSI) DI CARATTERE CHIMICO Additivi Contaminanti (diretti ed indiretti) Sostanze naturali antinutrizionali Nutrienti Componenti allergenici o che provocano intolleranza

indiretti) Sostanze naturali antinutrizionali

5 PRINCIPALI ORIGINI DELLE SOSTANZE PROBLEMATICHE PRESENTI NEGLI ALIMENTI Sostanze presenti nella normale composizione degli alimenti Sostanze xenobiotiche Contaminazioni volontarie Particolari processi tecnologici Contaminazioni accidentali Utilizzazione di additivi chimici in zootecnia Utilizzazione di farmaci per la terapia di animali Promotori della crescita utilizzati fraudolentemente Sostanze di neogenesi (all interno dell alimento) Sostanze che possono essere diminuite (LAL, Ammine biogeniche, PAHs, ) Sostanze che possono essere eliminate (Idrocarburi del petrolio,..)

zootecnia Utilizzazione di farmaci per la terapia di animali Promotori della crescita utilizzati fraudolentemente Sostanze di neogenesi (all

6 Settori e fasi relativi alla filiera di produzione, distribuzione e consumo di alimenti MATERIE PRIME TRASPORTO TRASFORMAZIONE produzione STOCCAGGIO raccolta/macellazione CONSERVAZIONE conservazione A B C CONFEZIONAMENTO STOCCAGGIO CONSERVAZIONE D TRASPORTO CONSERVAZIONE CONSERVAZIONE CUCINA VENDITA CONSUMO E F

raccolta/macellazione CONSERVAZIONE conservazione A B C CONFEZIONAMENTO

7 Classificazione dei problemi di sicurezza, per gli aspetti chimici, in funzione della fase della filiera di produzione settore Origine dei problemi di sicurezza Componenti indesiderati A B C D E F Trattamenti alle coltivazioni Alimentazione e trattamenti farmacologici Modificazioni dei componenti durante la conservazione Sviluppo di microrganismi Mantenimento dell eventuale catena del freddo Acquisizione di nuovi componenti (cessioni) Modificazioni dei componenti durante la conservazione Sviluppo di microrganismi Modificazione dei componenti in seguito ai trattamenti Acquisizione di nuovi componenti (cessioni, formulazioni complesse e neoformazioni) Sviluppo di microrganismi Mantenimento dell eventuale catena del freddo Modificazioni dei componenti durante la conservazione Acquisizione di nuovi componenti (cessioni) Sviluppo di microrganismi Mantenimento dell eventuale catena del freddo Modificazioni dei componenti durante la conservazione Acquisizione di nuovi componenti (cessioni) Sviluppo di microrganismi Mantenimento dell eventuale catena del freddo Modificazioni dei componenti durante la conservazione Acquisizione di nuovi componenti (cessioni) Errori domestici Sviluppo di microrganismi Pesticidi, fitofarmaci Farmaci: principi attivi e metaboliti Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Composti di neoformazione Composti addizionati Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione *acquisiti per contatto, compresi quelli derivati dai prodotti per la pulizia e l igiene

Acquisizione di nuovi componenti (cessioni) Modificazioni dei componenti durante la conservazione Sviluppo di microrganismi Modificazione dei componenti in seguito ai trattamenti Acquisizione di

8 Obiettivi delle tecnologie alimentari a) miglioramento dell'accettabilità organolettica (ad esempio il processo di raffinazione degli oli di semi elimina gli odori ed i sapori sgradevoli che li renderebbero non utilizzabili); b) riduzione dei costi (processi su larga scala consentono di ridurre i prezzi sul singolo pezzo di prodotto); c) aumento delle facilitazioni per il consumatore (ad esempio avere la possibilità di utilizzare alimenti tipo i precotti, i refrigerati e i surgelati); d) prolungamento del periodo di conservazione, miglioramento della qualità igienica (grazie ad una stabilizzazione del prodotto per inibizione della crescita o per eliminazione dei microrganismi, mediante l'utilizzo della refrigerazione e della surgelazione, o dei trattamenti di pastorizzazione e sterilizzazione).

esempio avere la possibilità di utilizzare alimenti tipo i precotti, i refrigerati e i surgelati); d) prolungamento del periodo di conservazione, miglioramento della qualità igienica (grazie ad una

9 LA MOLECOLA DEL COLESTEROLO HO A B C D Cholesterol

10 Meccanismo di ossidazione H O Cholesterol Singlet Triplet oxygen oxygen H O O O H 5α-HPC H O O O H 7α-HPC H O O O H 7β-HPC H O O H 5α-HC + H O O H O O H 7-KC 7-HCs

11 Ac O Ac O Ac O CA o CAEs H O O 6-H PCAs Prodotti Ac O 7-H PCAs O O H Ac O 7-H CAs O H Ac O O O H 5α-HPCA dell ossidazione Ac O 7-KCA O Ac O O 7-H s-caes O H Ac O O H 5α-HCA dell acetato di colesterolo 3,5-CD 2,4,6-CT Ac O O H 6-H CAs O O H 3,5,7-CT 7-K-3,5-CD O Ac O 25-H PCA O O H Ac O 5,7-CAD Ac O O H 4-H CAs Ac O (20S)-H CA O H O H Ac O 25-H CA Ac O (20S)-H CA O 3-KC-5-ene O 3-KC-4-ene

colesterolo 3,5-CD 2,4,6-CT Ac O O H 6-H CAs O O H 3,5,7-CT 7-K-3,5-CD O Ac O 25-H PCA O O H Ac O

12 In sintesi l ossidazione del colesterolo è simile a quella degli acidi grassi monoinsaturi i prodotti di ossidazione sono condizionati dai 7-idroperossidi l acetato di colesterolo (e gli esteri) forma gli stessi prodotti di ossidazione del colesterolo

condizionati dai 7-idroperossidi l acetato di colesterolo (e

13 Alimenti problematici Carni fresche pigmentate Prodotti contenenti uova, sottoposti a forte riscaldamento e prolungata conservazione

14 Che cos è l acrilammide Più piccola ammide con un insaturazione in α al gruppo ammidico O Acrilammide NH 2

15 Alcuni prodotti della reazione di Maillard Furosina Idrossimetilfurfurale (HMF) Acrilammide

16 Gli alimenti più ricchi di acrilammide - una tazza di caffè 2 μg g di pane (50 ppb) 10 μg g di pasta (20 ppb) 2 μg - 30 g di crostini di pane (1000 ppb) 30 μg g di pane con spezie (80 ppb) 15 μg - 50 g Müesli (800 ppb) 200 μg g di patatine fritte a stick (800 ppb) 200 μg g di patatine chips (1500 ppb) 150 μg g di patate arrosto (3000 ppb) 1000 μg

spezie (80 ppb) 15 μg - 50 g Müesli (800 ppb) 200 μg - 250 g di patatine fritte a stick (800

17 Perché in particolare le patate? Le patate contengono molta asparagina 2-4,5 g/kg sul peso fresco (10-20 g/kg s.s.) Circa 100 volte di più della farina di frumento Lo stesso trattamento termico produce 100 volte la quantità di acrilamide La crosta nera del pane: < 200 ppb di acrilammide La crosta nera della patata: ppb 1000 ppb di acrilammide nelle patate con la conversione di solo 1 di asparagina

18 Ammine biogeniche Sono generate a partire da amminoacidi per decarbossilazione Caratteristiche di formaggi a lunga maturazione o di quelli a media maturazione ad elevato coefficiente di maturazione Hanno una forte interazione con la pressione sanguigna (ammine pressorie)

di quelli a media maturazione ad elevato coefficiente di

21 Alimenti problematici Formaggi a prolungata stagionatura, soprattutto quelli che partono da latti crudi Salumi (fortemente proteolizzati) e pesci (mal o a lungo conservati)

22 Lisinoalanina (LAL) H 2 N CH COOH CH 2 NH CH 2 4 H 2 N CH COOH

23 Meccanismi di formazione ipotizzati H 2 N COOH H 2 N COOH A) Cisteina Serina alcali H 2 S H 2 O H 2 N CH 2 + L-Lisina C COOH CH CH 2 4 NH CH CH 2 4 NH CH2 CH2 * C H H C * H 2 N COOH H 2 N COOH H 2 N COOH O fosfato CH B) CH2 C H + L-Lisina CH 2 4 NH H2 N COOH CH2 * C H * Carbonio asimmetrico H 2 N COOH

24 Lisinoalanina (LAL)

25 Contenuto di LAL in alcuni alimenti Alimento Condizioni di cottura LAL μg/g Bianco d uovo fresco - Bianco d uovo bollito 3 min 140 Bianco d uovo bollito 10 min 270 Bianco d uovo bollito 30 min 370 Bianco d uovo fritto in padella 10 min a 150 C 350 Bianco d uovo fritto in padella 30 min a 150 C 1100 Latte per l infanzia campione commerciale 330 Latte evaporato campione commerciale 590 Latte condensato 360 Sodio caseinato 6900 Sodio caseinato 1000 Isolato di proteine di soia Ovalbumina 1 h, 120 C, ph = 2,0 150 Ovalbumina 1 h, 120 C, ph = 2,0 250 Ovalbumina 1 h, 120 C, ph = 4,6 310 Ovalbumina 1 h, 120 C, ph = 6,0 570

26 Alimenti problematici Alimenti di origine animale che hanno subito un forte trattamento termico

27 UV Idrocarburi Fluorimetro policiclici aromatici

29 Alimenti problematici Alimenti affumicati (con tecnologia tradizionale) Alimenti sottoposti a cotture ad elevatissima temperatura (alla brace)

30 ALIMENTI CAUSA DI ALLERGIE Cereali contenenti glutine e loro prodotti derivati Crostacei e prodotti derivati uova e prodotti derivati Pesce a prodotti ittici Arachidi e prodotti derivati Semi di soia e loro prodotti Latte e latticini (incluso il lattosio) Noci e prodotti derivati Semi di sesamo Solfiti a concentrazioni di 10 mg per kg or superiori

31 G R A Z I E P E R L A T T E N Z I O N E

32 Alcaloidi Glicosidi Composti proteici, polipeptidi e ammine Amminoacidi non proteici Tossine non azotate

33 Alcaloidi teratogeni Steroidal alkaloids found in Veratrum spp. and Solanum spp. with their relative teratogenic potency, as determined in a hamster bioassay

34 Alcaloidi delle solanacee

35 Fitoestrogeni

36 A D D I T I V I Coloranti Aromatizzanti Dolcificanti Preservanti Antiossidanti Antimicrobici Antimbrunenti Emulsionanti

37 Azione avversa dei nutrienti

38 Dibenzoclorurati

39 Componenti antinutrizionali

41 MICOTOSSINE

42 Gossipolo

43 Acidi grassi problematici Acidi grassi ciclici (ciclopropenici) Acidi grassi trans isomeri Acidi grassi saturi

44 Aflatossine

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