Nutrition Foundation of Italy, Milano Analisi delle singole spezie ed uso nell’alimentazione umana Franca Marangoni Nutrition Foundation of Italy, Milano

Le spezie derivano da corteccia (cannella), radici (zenzero), boccioli (chiodi di garofano, zafferano), semi (sesamo, senape), bacche (pepe nero), frutti (pimento, paprica Le erbe aromatiche sono foglie per lo più di arbusti o piante erbacee, come il prezzemolo, la maggiorana, il timo, il basilico, il cumino, l’aneto, l’origano, il rosmarino, la salvia, che possono essere utilizzate si fresche che essiccate, intere o macinate. PRESENTATION TIP: I may read some of the high points of this slide as I have a lot on one slide. I would advise you distribute the handout on the Internet at http://lancaster.unl.edu/food/spiceherb.shtml that accompanies this PowerPoint. The handout also is called “Add a Little Spice (and Herbs) to Your Life.”

L’aroma E’ la combinazione complessa di sensazioni olfattive, gustative e neuronali percepite durante la degustazione. Dipende dalla matrice (acquosa o oleosa) e dal tempo di rilascio dalla matrice di componenti volatili e non volatili. Può essere influenzato da effetti tattili, termici, dolorosi e/o cinestetici (sensazioni provocate da movimenti), visivi.

L’aroma In molti ingredienti è presente allo stato naturale (fragole, mele). In altri si sprigiona durante la preparazione grazie a reazioni chimiche a freddo Lisi della parete cellulare (senape, cipolla) Idrolisi (amido e lievito) Ossidazione (irrancidimento) durante la cottura (Maillard) Molti ingredienti allo stato naturale hanno un loro aroma, basta pensare alle fragole o alle mele, tuttavia molti aromi non esisterebbero se non vi fossero tutta una serie di reazioni chimiche che avvengono durante la preparazione dei cibi. Alcune di queste hanno luogo ancora prima della cottura; il primo stadio nella preparazione degli ingredienti freschi spesso prevede la loro rottura in piccoli pezzi (ad esempio, la preparazione della brunoise); in molti casi, le pareti cellulari sono compromesse, si liberano degli enzimi che danno inizio a reazioni che alterano l’aroma. Così, il gusto pungente di molte piante della famiglia delle Crucifere (Brassicacee), quali mostarda, rafano e wasabi, si manifesta quando il danno tissutale e cellulare provoca liberazione di glucosinolati. Questi vengono idrolizzati a isocianati dall’enzima mirosinasi. Un processo simile avviene in alcune specie del genere Allium quali cipolle, cipollotti e aglio, in cui l’aroma caratteristico si genera quando i tessuti della pianta sono danneggiati, liberando l’enzima allinasi. Questo enzima scinde, a sua volta, gli amminoacidi solforati a base di cisteina, di per sé inodori, generando ammoniaca, piruvato e composti solforati volatili, responsabili dell’effetto di pungenza e della stimolazione delle secrezioni lacrimali nel momento in cui si tagliano questi alimenti. Questo processo non avviene o avviene in misura molto più ridotta se l’enzima è denaturato o attraverso il riscaldamento o per acidificazione, abbassando il pH al di sotto di 3. Un altro modo per produrre aromi nei cibi è quello di ricorrere a reazioni di idrolisi. Molte molecole importanti dal punto di vista nutrizionale sono dei polimeri quali

Esempi di aroma per lisi Crucifere (Brassicacee come senape e rafano): liberazione di glucosinolati, idrolizzati a isocianati dall’enzima mirosinasi. Allium (cipolle, cipollotti e aglio): liberazione dell’enzima allinasi che scinde gli amminoacidi solforati a base di cisteina (inodori) generando ammoniaca, piruvati e composti solforati volatili, causando pungenza e stimolazione delle secrezioni lacrimali (processo ridotto se l’enzima è denaturato per riscaldamento o acidificazione

Esempi di aroma per idrolisi Amido di frumento: per azione del lievito si formano etanolo e anidride carbonica. Proteine: l’idrolisi genera oligopeptidi o singoli amminoacidi; quelli idrofobici hanno un gusto amaro, mentre quelli idrofilici hanno un gusto neutro o dolce. L’acido glutammico (o gli oligopeptidi che lo contengono) da l’umami.

Aroma per ossidazione Grassi alimentari (burro, oli): per azione dell’ossigeno in ambiente anidro si formano radicali liberi che, in presenza di ossigenasi, si trasformano in idroperossidi instabili che si decompongono in sostanze volatili (soprattutto aldeidi) che con ammoniaca, ammine o amminoacidi e idrogeno solforato, possono dare nuovi aromi.

Chemestesi E’una sensazione gustativa successiva a stimoli fisici che non coinvolge l’attivazione dei recettori del gusto e dell’olfatto Riguarda l’informazione relativa a stimoli pungenti, brucianti e potenzialmente dolorosi trasmessi al cervello attraverso connessioni nervose dagli epiteli della cavità orale e il trigemino Esempi: la sensazione di calore indotta dal peperoncino o la sensazione di fresco nel caso del mentolo.

Ancient History Egypt Greeks Romans Arabs & Middle East After fall of Rome and during the Dark Ages (ca. 600-1000 AD) Lost access to spices from the Orient Trade between the empires of Asia and Rome

Impiego delle spezie e delle erbe aromatiche Oggi Per migliorare le pietanze Nella produzione di profumi, saponi e prodotti cosmetici Una volta: Per prolungare la freschezza dei cibi o per mascherare sapori e odori di cibi non freschi Come deodoranti Plants that Changed History, Joan Elma Rhan, 1982

Origine delle spezie Oriente/Vecchio Mondo Nuovo Mondo Cannella, noce moscata, pepe nero, zenzero, chiodi di garofano, cardamomo, anice, zafferano Nuovo Mondo Chili e paprica, vaniglia, pimento

Piper nigrum (pepe bianco e nero) Originario dell’ India e delle Indie orientali appartiene alla famiglia delle Piperaceae I frutti verdi scuriscono e si rinsecchiscono durante l’essiccazione L’aroma pungente è dovuto agli oli volatili. Si riduce con la macinazione. Le bacche di pepe bianco maturano sulla pianta e vengono private del guscio E’ la spezia più utilizzata

Sr. No. Researcher Chemical Components Percentage 1. Lee et al. (2004) Essential oil 1–2.5% Singletary (2010) Piperine 5–9% Chavicine 1% Piperidine 8% Fatty oils 6–8% Resin 0–5% Starch 22–42% 6. Orav et al. (2004) Musenga et al. (2007) β-caryophyllene 1.4–70.4% Limonene 2.9–38.4% β-pinene 0.7–25.6% Δ-3-carene 1.7–19.0% Sabinene 0–12.2% α-pinene 0.3–10.4% Eugenol 0.1–41.0% Terpinen-4-ol 0–13.2% Hedycaryol 0–9.1% β-eudesmol 0–9.7% Caryophyllene oxide 0.1–7.2% α-phellandrene NA 7. Jirovetz et al. (2002) Elemol Germacrene-D β-ocimine αhumulene Δ-carene βphellandrene T-muurolol

Functional & Nutraceuticals Role Functional & Nutraceutical Effects of Bioactive Compounds of Black Pepper Bioactive compounds Functional & Nutraceuticals Role Researchers Piperine i. Bio-absorption of vitamins and trace elements. Kumoro et al., 2009/ Capasso et al., 2002 ii. Effective against acute inflammatory process Bang et al., 2009 iii. Antimicrobial properties Sangwan et al., 2008 iv. Improved functionality of gastrointestinal tract. Badmaev et al., 2000 v. Decreased body weight and visceral fat accumulation Okumura et al. 2010 vi. Improved bioavailability of curcumin and catechins Singletary, 2010 vii. Enhanced bioavailability of many drugs Pattanaik et al., 2009 viii. Piperine ameliorate the chronic mild stress Li et al. 2007 ix. Reduce risk of cancer Vellaichamy et al. 2009 x. reducing the extent of toxicity of certain components Han et al., 2008 Essential oil 1. Contributes aroma Zachariah et al., 2010 2. Control worm infestations Dorman and Deans, 2000 Phenolics 1. Reduce oxidation process Renjie et al., 2010 2. Ameliorating oxidative stress Saxena et al., 2007 In the recent epoch, much focus has been paid to functional and nutraceutical food. The health promoting prospective of such products is ought to bioactive components present in them. Black pepper owing to functional ingredients like piperine, oleoresins, and essential oil is helpful in regulating gastrointestinal functionality. It is also helpful in mediating inflammation. Black pepper can provide neuro-protection thus defending the body from depression and Alzheimer's. The synergistic effect of black pepper in enhancing the bioavailability of nutrients and drugs is of considerable importance. Overall, the nutraceutical perspective of black pepper is of key importance for health care consultants. However, researcher concentration is immediately required to asses its health promoting potential through controlled randomized trials (CRT's) and cohort studies. Additional efforts are also required to asses its proper utilization in different products and results of such studies would bring meticulousness of the concerns. Butt et al., Critical Reviews in Food Science and Nutrition 2012

Capsicum (peperoncino forte e dolce) Appartiene alla famigliua delle Solanaceae (pomodoro) Per la maggior parte è Capsicum annum (pepe a campana e di cayenna), originario del Nuovo Mondo e in uso da 9000 anni Il sapore piccante è dovuto a 7 alcaloidi, compresa la capsaicina (soprattutto nei semi e nel frutto) E’ il pigmento che conferisce il caratteristico colore giallo al curry (che comprende anche il coriandolo e la noce moscata)

measure of the hotness of a chilli pepper. capsaicin (8-methyl N-vanillyl 6-nonenamide) is the active component of chili peppers (Capsicum). It is an irritant to mammalian epithelial cells and produces a burning sensation in the mouth, which some people enjoy. Plants produce the compound to deter predation. It is classified among the secondary metabolites

Curcuma longa (turmerico) Appartiene alla stessa famiglia dello zenzero (Zingiberacee) E’ una pianta perenne originaria dell’Asia tropicale detta anche zafferano delle Indie Dal rizoma si ottiene la polvere di curcuma, responsabile delle proprietà antiossidanti (cattura i radicali liberi attraverso le sue funzioni fenoliche) E’ impiegata anche come colorante

Cinnamomum zeylanicum (cannella) Originaria dell’India e dello Sri Lanka appartiene alla famiglia delle Lauraceae Si utilizzano l’olio e la corteccia Contiene amido, terpeni policiclici, oli essenziali e composti da derivati fenilpropanici. L’aroma speziato proviene dall’aldeide cinnamica (la cinnamaldeide è utilizzata nei dentifrici per mascherare il sapore del pirofosfato Ha diverse proprietà conosciute fin dall’antichità: astringente, stimolante, antibatterica, antifungina, digestiva

Zingiber officinale (zenzero) Appartiene alla famiglia delle Zingiberaceae E’ una pianta perenne originaria dell’Asia tropicale Il rizoma ha proprietà stimolanti della digestione (stomachico e antiemetico), della circolazione periferica, antinfiammatorie ed antiossidanti I componenti attivi sono il gingerolo e il suo prodotto di disidratazione (schogaolo), pungenti ma in misura minore di capsaicina e piperin E’ tradizionalmente utilizzato per conservare ed esaltare i sapori delle pietanze. aI pub inglesi nell’800 mettevano a disposizione dei piccoli contenitori di zenzero in polvere da mettere nella birra (da qui ginger ale).

Eugenia caryophyllata (chiodi di garofano) Parte impiegata: le gemme chiuse Composti attivi: eugenolo (60-90% dell’olio di chiodi di garofano), responsabile dell’effetto anestetico e delle proprietà antisettiche La pianta sempreverde appartiene alla famiglia delle Myrtaceae Originaria delle isole Spice e delle Filippine (India, Sumatra, Giamaica, Indie occidentali, Brasile e aree tropicali)

Crocus sativus (zafferano) Appartiene alla famiglia delle liliaceae Il nome deriva dall’Arabo ‘zafaran’ Proviene dallo stroma tripartito del fiore essiccato (3 stigmi) Servono 70.000 fiori (210.000 stigmi=2,5 kg) per 1 kg di polvere (12 giornate di raccolta). Il colore intenso è dovuto alla crocina (carotenoide che si altera alla luce. Contiene anche picrocrocina (glucoside amaro) che per idrolisi ed essiccamento si scinde in D-glucosio e in safranale, un’aldeide terpenica volatile . La ricchezza di antiossidanti dello zafferano non viene alterata dalla cottura. Conferisce sapore e odore delicati e distinti La quota di safranale è intorno al 4% e si dosa per distinguere la zafferano dallo zafferanone, molto meno pregiato e per valutarne il potere aromatico. La ricchezza di antiossidanti dello zafferano non viene alterata dalla cottura. A causa del suo colore, che richiamava il giallo ancora più prezioso dell’oro, conobbe uno straordinario successo nei ricettari del Quattro-Cinquecento e fu immortalato da Pieter Bruegel nelle scodelle di riso giallo del celebre dipinto dedicato alle Nozze Contadine. In tempi più recenti, lo chef Gualtiero Marchesi ha proposto il suo “risotto oro e zafferano”, a conferma del significato dell’abbinamento. 1444: any merchant caught selling adulterated saffron in Bavaria was burned alive

Myristica fragans (noce moscata e macis) Appartiene alla famiglia delle; Myristicaceae E’ orignaria delle Molucche In cucina si utilizza il seme essiccato. Dal frutto si ottiene anche il macis (endocarpo) Deve il suo aroma alla miristicina, presente anche nell’aneto fresco.

Vanilla planifolia (vaniglia) Appartiene alla famiglia delle Orchidaceae ed è una pianta rampicante perenne E’ originaria delle foreste tropicali umide della costa orientale messicana dove vive nel sottobosco L’aroma risiede nel baccello (vanillina) E’ la terza spezia più costosa al mondo dopo lo zafferano e il cardamomo Viene impiegata anche in cosmesi e per la produzione di liquori e sigari In commercio si trovano sia I baccelli essiccati che l’estratto Vanilla planifolia is the orchid that yields the vanilla flavoring of commerce. Vanilla was introduced to Cortez, and Europe, by Montezuma in 1520. It grew to be a favorite flavor for sweets as it still is today. The orchid is a vine and is commercially cultivated throughout the tropics with Madasgar being a major producer. The flowers last only one day and must be hand-pollinated to produce a seedpod, the "vanliia bean". After the seedpods are mature in five or so months they are harvested and go through a curing process that dries them while retaining the maximum amount of essential oils. There are about 60 or so species of Vanilla found throughout the tropical Americas including Florida and the Bahamas. All are vines, several are leafless. Most of the flowers are of only botanical interest especially because of their short-lived nature and vining growth habit. If you do decide to try growing Vanilla start it in your normal potting mix and be sure to provide a support for it to climb on. Moderate light and warm temperatures are required. Some growers in warm regions have Vanilla climbing the supports of the orchid house.

Brassica alba/nigra (senape) E’ una pianta annuale della famiglia Brassicaceae I fiori gialli della senape producono baccelli che contengono i semi (1 - 1,5 mm di diametro) L’aroma è dovuto alla sinalbina, un tioglicoside, contenuto nei semi (oltre alla sinigrina e all’enzima mirosina) La senape gialla ha una piccola quantità di oli volatili e un gusto più leggero rispetto alla senape nera. E’ coltivata per la maggior parte In USA e Canada (90% dela produzione totale)

Più spezie, meno grassi, zucchero e sale

Spezie ed erbe aromatiche danno sapore ai cibi e possono aiutare a …ridurre l’aggiunta di grassi. Un cucchiaio da tavola di olio (10 grammi)=90 kcal (4 chili in un anno). 3,500 calorie=+450 g circa to gain a pound. Break that into smaller bites and 100 extra calories a day can put on about 10 pounds a year. The GOOD NEWS is LOSING 10 pounds can be as easy as eating 100 calories LESS each day for a year. PRESENTATION TIP: I carry with me two LARGE plastic jars, each filled with 5 pounds of a yellow-colored vegetable shortening (shortenings advertised as “butter-flavored” are yellow in color) . I hold these up to show how those small bites can add up over a year’s time.

Spezie ed erbe aromatiche danno sapore ai cibi e possono aiutare a …ridurre l’aggiunta di zucchero Pimento (pepe giamaicano) Anice Cardamomo Cannella 1 cucchiaio da tavola di zucchero = 45 calorie

Spezie ed erbe aromatiche danno sapore ai cibi e possono aiutare a …ridurre l’aggiunta di sale esaltando il sapore delle pietanze Pepe nero Aglio Cipolla Curry Cumino Aneto Basilico Zenzero Coriandolo 1 cucchiaino di sale (ca 6 g) = 2,4 g di sodio

Il sale quanto sale? come minimizzarne l’uso e come dare sapore ai cibi utilizzando poco sale: quali e quante spezie? posso usare grana/parmigiano per condire? Quanto e con quali vantaggi/svantaggi?

Sale e sodio 2.3 100 5.8 1.5 65 3.8 Sodio, g/die Sodio, mmol/die Sale, g/die Unità 2.3 100 5.8 1 cucchiaio da tè di sale al giorno 1.5 65 3.8 2/3 di cucchiaio da tè di sale al giorno

Salt and sodium intake: recent international guidelines Organization Date Sodium (salt) limit Notes American Heart Assoc. 2010 1.5 (3.8) American Soc. Hypertension 2009 2.3 (5.8) 1.5 (3.8) in at risk people Australia 2005 Europ. Union 2004 2.0-2.3 (5.0-6.0)

Adverse Effects of Excess Sodium Intake Established relationship Increased blood pressure Probable relationship Gastric cancer Suggestive relationship Increased proteinuria (early kidney damage) Increased left ventricular mass Increased risk of osteoporosis → CHD and Stroke

Joossens JW et al, Int J Epidemiol 1996 Stomach cancer mortality per 100 000/year, between 45—74 years. and mmol Na/24-hrs. Data refer to men. r = 0.70, P < 0.001 Joossens JW et al, Int J Epidemiol 1996

Gastric cancer was directly associated with sodium, with ORs of: Results: We found decreased ORs for Gastric cancer for the highest versus lowest quartile of intake of: vitamin E (OR = 0.50) alpha-carotene (OR = 0.52) beta-carotene (OR = 0.42) Gastric cancer was directly associated with sodium, with ORs of: 2.22 for the second, 2.56 for the third and 2.46 for the fourth quartile of intake. (230 cases vs 547 controls) 1st quartile sodium intake: < 1,57 g/day

Miura K et al, J Epidemiol 2010 Association between salt intake and Systolic Blood Pressure: data from a large cohort of Japanese men 140.8 139.6 SBP mmHg 137.6 137.4 136.5 I II III IV V <10.8 g/d 10,8-13,1 g/d 13.1-15.5 g/d 15.5-18.8 g/d > 18.8 g/d Miura K et al, J Epidemiol 2010

Magnitude of BP Problem Worldwide, heart disease and stroke are the leading cause of death 62% of strokes and 49% of CHD events attributed to elevated BP* 26% of adults worldwide (972 million) have hypertension** Lifetime risk of developing hypertension is 90%*** *WHO, World Health Report 2002: Reducing Risks, Promoting Healthy Life, **Kearney Lancet 2005;305:217, ***Vasan, JAMA 2002;287:1003

In Populations with Low Sodium Intake, Systolic BP Does Not Rise with Age Populations with No Rise in SBP with Age 0 1,150 2,300 3,450 4,600 5,750 INTERERSALT BMJ 1988;297:319

Types of Evidence Linking Sodium Intake to Blood Pressure Epidemiology Over 50 population studies Migration Several, e.g. Kenya Genetic All defects identified so far impair the ability of the kidney to excrete salt Animal All forms of hypertension are caused or aggravated by salt. Recent trial in Chimpanzees. Trials Children: ~10 trials, one trial in infants Adults: > 50 trials Population Interventions Northern Japan Portuguese villages

Risk of incident stroke associated with salt intake in 14 cohorts from 10 prospective studies including 154,282 participants and 5,346 events Strazzullo P et al, BMJ 2009

Per ridurre l’assunzione di sodio Preferire i cibi freschi Leggere le etichette nutrizionali Scegliere prodotti a ridotto tenore di sodio o senza aggiunta di sale Non mettere il salino in tavola Limitare gli snack salati Contenere il consumo di carne lavorata e insaccati Utilizzare spezie ed erbe aromatiche per la preparazione e il condimento delle pietanze 1. Eat fresh foods most of the time. Limit portions and how often you eat processed foods such as: canned or packaged soups packaged pastas or rice with sauce "instant" versions of foods such as soups, oatmeal, puddings, processed cheese slices and spreads processed, cured or smoked meats such sausage, wieners, ham, bacon, pepperoni and smoked fish and seafood canned vegetables, meats and fish tomato and vegetable juices 2. Read food labels for the sodium content in foods. Sodium levels in foods can vary significantly between different brands. Some companies have 50-200 % more sodium in their food products compared to their competitors. Look for those foods with less sodium per serving. Read labels. Nutrition Facts table lists the amount of sodium (in milligrams) per one serving of the food. (If you eat more than the specified serving size you'll need to adjust the sodium number.) To quickly determine if a food has a little or a lot of sodium, read the % Daily Value, which is set at 2400 milligrams. Foods low in sodium will have a % Daily Value of 5% or less. It's okay to include a high sodium food in your diet as long as you balance your sodium intake by choosing foods naturally low in sodium such as fresh fruits and vegetables. 3. Pay attention to portion size. Sodium numbers on a nutrition label will underestimate your intake if you consume more than the serving size indicated. 4. Choose lower sodium products. Many sodium-reduced brands contain 25 percent less sodium than the original version and some, like V8 juice, contain 75 percent less. If you can't find low salt products in your supermarket, ask your grocer to stock them. Limit your use of salt condiments such as bouillon cubes, soy sauce, Worcestershire sauce, soy sauce or barbeque sauce. c. Reduce pickles, pickled foods, relishes, salsa, dips, sauerkraut and olives. d. Use condiments in small quantities. Examples- ketchup, mustard, soy sauce, salad dressings, barbeque sauce. 5. Rely less on convenience foods such as canned soups, frozen dinners and packaged rice and pasta mixes. Choose pre-made entrees or frozen dinners that contain no more than 200 milligrams sodium per 100 calories. 6. Avoid using salt at the table and as little as possible in your cooking.

Esempi di uso delle spezie Carni bovine Carni suine Pollame Pesce Cipolla Foglie di alloro Maggiorana Pepe Salvia Timo Aglio Origano Rosmarino Aneto Curry Paprica

In pratica in cucina Generalmente le erbe aromatiche fresche più delicate si aggiungono a cottura ultimata (aneto, basilico, maggiorana, menta) Quelle meno delicate (rosmarino, salvia, timo) qualche minuto prima della cottura Spezie ed erbe essiccate richiedono tempi di cottura diversi a seconda che siano intere (bacche o foglie) o macinate; a piatti che non richiedono la cottura devono essere aggiunte in anticipo La cottura prolungatadelle erbe fresche fa perdere sapore ed aroma