Sebastiano Porretta (aitaer@tin.it) Stazione Sperimentale per l Industria delle Conserve Alimentari di Parma
Shelf life Si può intendere come shelf life o vita commerciale di un prodotto, in determinate condizioni di conservazione, il tempo limite entro il quale il progredire di singoli eventi reattivi determini modificazioni impercettibili o comunque ancora accettabili sul piano della sicurezza d'impiego. La deperibilità è misurabile quando gli agenti responsabili, o i loro effetti, possono essere giustificati ed espressi in funzione del tempo. Nel corso della loro conservazione e distribuzione gli alimenti sono esposti a un elevato numero di fattori in grado di modificare le loro proprietà intrinseche; l'ossigeno, la luce, l'umidità sono solo alcuni di questi in grado d'innescare reazioni di tipo degradativo. La logica conseguenza dei meccanismi degradativi èla non accettabilità di tali prodotti da parte dei consumatori e, nei casi più gravi, la possibile pericolosità derivante da un consumo accidentale.
Principali variabili in grado d influenzare la stabilità di un alimento Temperatura tempo Velocità delle variazioni di temperatura ph a w Composizione del prodotto Composizione della fase gassosa in equilibrio con il prodotto(0 2, N 2, CO 2, H 2 O, ecc.) Struttura del prodotto Presenza di additivi e conservanti Condizioni e materiali di confezionamento
Una delle pratiche più impiegate per lo studio della shelf life è quella di seguire i cambiamenti nel tempo di alcune caratteristiche qualitative (marker)
Prodotto Indice A A f Cereali Cereali Comparsa di muffa visibile Tempo necessario per la perdita di germinabilità Frumento Sviluppo di CO 2 Farine Riduzione del volume del pane ottenuto 15% Cereali per l'infanzia Perdita di vit. C 50% Frumento, grano, avena Produzione di esanale 5 ppm Cereali Tempo necessario per raggiungere l'umidità limite Snack fritti Tempo per raggiungere un punteggio negativo all'esame sensoriale Cereali secchi Giorni per sviluppare rancidità Chips Rancidità Noci (con guscio e senza) Rancidità Pollame Crescita batterica Pollame Perdita ATP Pollame Demolizione del glicogeno Pollame Perdita di ac. inosinico Pollame Produzione di ipoxantina Carne di maiale, vitello, manzo Odore Colore Carica batterica
Carne di pesce Produzione di volatili Latte pastorizzato, omogeneizzato Crescita batterica psicrofili >10 6 CFU Test sensoriale Polvere di latte magro Perdita di valore proteico 25% Perdita di lisina 50% Latte condenzsato dolce Perdita di tiamina 25% Uova disidratate Perdita di vit. A 25% Uova strapazzate Perdita di vit. A 60% Margarina Perdita di vit. A 25% Vegetali surgelati Perdita di vit. C 10% 25% 50% Perdita clorofilla 10% Frutta surgelata Perdita di vit. C 30% 50% Stabilità del gusto Stabilità dell'aroma Vegetali inscatolati Perdita di vit. C 10% Perdita di tiamina 10% Perdita di riboflavina 10% Perdita di carotene 10% Conserve di pomodoro (concentrati) Formazione di idrossimetilfurfurolo (HMF) 15 mg/kg Frutta inscatolata Perdita di tiamina 10% Perdita di vit. C 10%
Fra i metodi più largamente utilizzati per la determinazione della shelf life è opportuno riportare quello che prevede un approccio cinetico. Per un gran numero di alimenti la perdita di qualità nel tempo può essere correttamente descritta dall'espressione generale: nella quale: da/dt: velocità di aumento (+) o di diminuzione ( ) del componente A nel tempo t K: costante di reazione n: numero che esprime l'ordine della reazione, (0, 1, 2). Per la natura molto complessa degli alimenti risulta notevolmente difficile determinare il meccanismo dei prodotti intermedi di reazione che portano alle particolari modificazioni della qualità. Per un generico attributo qualitativo (Q) la (1) può essere riscritta come: dq ± = dt K( Q) n
Con l'equazione di Arrhenius è possibile ricavare dati a temperature elevate per estrapolarli successivamente e per prevedere la conservazione a temperature più basse. Il problema èdi considerare quanto una reazione risulta accelerata per un aumento di temperatura. Una volta noto il fattore "accelerazione" dovuto all'aumento di temperatura, sarà quindi possibile prevedere la shelf life del prodotto alle normali condizioni riscontrabili, a esempio, nel corso della distribuzione. Se il fattore accelerazione si riferisce ad un aumento di 10 C esso viene definito Q 10 e può essere definito come: shelf life alla temperatura T C Q 10 = shelf life alla temperatura (T +10) C
JND & PSL Il decadimento sensoriale èspesso identificato dal termine JND (Just Noticeable Difference) definito come il primo momento in cui un gruppo di volontari (Panel) riesce a distinguere tra un campione in esame (in caso d'invecchiamento) e il suo controllo (fresco/appena prodotto). I test statistici utilizzati per la determinazione di quanto detto possono essere il t test o l'anova condotti su più attributi. Nel caso particolare dei prodotti surgelati risulta ad esempio di comune impiego la determinazione della PSL (Practical Storage Life) definita come "il periodo nel quale un prodotto surgelato mantiene inalterate le proprie proprietà sensoriali".
La chiave sensoriale La valutazione sensoriale è spesso la chiave per determinare la shelf life di diversi prodotti alimentari. Prodotti stabili e igienicamente ineccepibili possono essere rifiutati per modifiche di attributi sensoriali
La ricerca sensoriale tradizionale. concentrati sulle proprietà del prodotto. i giudici agiscono come strumenti. gli attributi derivano da un panel specializzato. attenzione alla pura descrizione. scarsa attenzione al consumatore
Un nuovo modo di pensare.. L alimento è una miscela complessa - ci sono aspettative, impressioni sensoriali e impressioni risultanti - aspettative - concrete, psicologiche impressioni risultanti - accettabilità, immagine
Obiettivo: il prodotto Tradizionalmente lo studio della shelf life è incentrato sul prodotto: una fragola mantiene un sapore, una consistenza e un aroma stabile per 3 giorni secondo un panel formato da 12 giudici
Obiettivo: l interazione prodotto consumatore alcuni consumatori potrebbero però rifiutare tali fragole dopo 1 giorno e altri accettarle per 4 giorni ne consegue che i prodotti non hanno una propria shelf life, piuttosto essa dipende dalla suddetta interazione 2 1 3 4
L analisi di sopravvivenza studia la funzione S(t), cioè la probabilità che un consumatore accetti il prodotto oltre il tempo t.
Il periodo di tempo in cui il prodotto conservato mantiene inalterate le caratteristiche qualitative originali è definito "durata dell'alta qualità" (DAQ). Esistono modelli statistici mediante i quali è possibile calcolare la "probabilità di decadimento sensoriale" (PSF "probability of sensory failure"), che è una funzione del tempo di magazzinaggio. Questo parametro esprime la percentuale di prodotto che entro un determinato tempo può perdere le caratteristiche originali.
Risultati ottenuti dalle valutazioni sensoriali sul prodotto P (surgelati, test descrittivo) Tempo di magazzinaggio (giorni) Perdita dell'alta qualità A 102 No 183 No 273 No 365 No 461 No 545 No 639 No 728 Si 824 No 913 Si 1006 Si Parametri per il calcolo della PSF relativa al decadimento dell'alta qualità per il prodotto P Ordine inverso (k) Perdita dell'alta qualità Tempo di magazzinaggio (giorni) 4 si 728 3 no 824 2 si 913 1 si 1006 Log t = a Log (CH) + b Rischio Rischio (h=100/k) cumulativo (CH) 25.00 25.00 - - 50.00 75.00 100.00 175.00
Probability of sensory failure PSF = 100 ( ) - (t/ α ) - e β t (giorni) PSF, % 500 2.4 600 7.1 700 16.8 800 33.4 900 55.9 1000 78.4
Vantaggio dell'applicazione dell analisi di sopravvivenza Il principale vantaggio dell'applicazione del modello consiste nel fatto che ogni produttore può, secondo suoi criteri e considerazioni personali, stabilire la durata dell'alta qualità dei suoi prodotti (e quindi un termine minimo di conservazione) in base alla percentuale di prodotto che a essa viene meno dopo un determinato periodo di tempo. In questo il produttore è molto facilitato anche dal fatto che, con tale modello è anche possibile tenere conto di magazzinaggi per diversi periodi e in differenti condizioni. È noto infatti che, particolarmente per certi tipi di prodotto (ad esempio i surgelati), le condizioni di magazzinaggio possono variare nel tempo in modo anche non lieve.
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