9.1 Conservazione degli alimenti

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1 9.1 Conservazione degli alimenti

2 pag Generalità La conservazione degli alimenti, da sempre, rappresenta uno dei problemi che più interessano l’umanità. Per migliaia di anni l’uomo ha utilizzato tecniche come l’essiccamento, la salagione o l’affumicamento per fronteggiare le alterazioni di cibi. Nicolas Appert, alla fine del Settecento, inventò un metodo di conservazione degli alimenti (appertizzazione), ponendo le basi per la nascita dell’industria conserviera. Oggi le tecniche di conservazione mirano a prolungare la shelf life (durata commerciale) degli alimenti cercando di mantenere il più possibile le loro caratteristiche nutrizionali e organolettiche.

3 pag. 191 Tecnologie alimentari
Le tecniche di conservazione servono a impedire o rallentare l’instaurarsi di processi alterativi e a rispondere alle attuali esigenze di mercato. Durante i trattamenti tecnologici gli alimenti subiscono inevitabilmente una serie di danni tecnologici, i quali possono essere di tipo: - meccanico (azioni di pressione, sforzo da taglio, ecc.) - termico (effetti del calore sui componenti degli alimenti) - chimico (reazioni di ossidazione, ecc.) - da inquinamento (contaminazioni di varia natura) Per ridurre i danni tecnologici si fa ricorso: - alle mild technologies - ai trattamenti combinati (abbinano più tecnologie) - a nuove tecnologie (microfiltrazione su membrana, riscaldamento ohmico, ecc.)

4 pag. 192 Alterazione degli alimenti
Le alterazioni dei prodotti alimentari sono determinate fondamentalmente da fattori biologici, i cui agenti sono: - microrganismi (batteri, lieviti e muffe)  principali responsabili delle modificazioni sia a livello del valore nutrizionale che delle caratteristiche organolettiche del prodotto stesso - enzimi presenti negli alimenti o provenienti da microrganismi - roditori e insetti  oltre a causare danni alle derrate alimentari sono vettori di microrganismi patogeni Se la contaminazione microbica è in fase iniziale, le alterazioni organolettiche possono non essere avvertite dai nostri sensi. Se i microrganismi contaminanti sono patogeni, possono compromettere la salute del consumatore.

5 pag. 193 Alterazione degli alimenti
Le alterazioni degli alimenti possono essere determinate da cause fisico-chimiche. Ossigeno: inattiva vitamine, provoca imbrunimenti (bastano piccolissime quantità di O2). Luce: inattiva vitamine, induce alterazioni di colori e sapori. Temperatura: tra ˚C vengono favorite le reazioni enzimatiche e la crescita microbica. Umidità: l’eccesso provoca rammollimenti, la disidratazione causa l’avvizzimento dei vegetali freschi e la “scottatura” dei surgelati. pH: nell’intervallo tra 4,5-9 viene favorita la crescita microbica.

6 pag. 194 Metodi di conservazione
Le tecniche di conservazione degli alimenti sono oggi molto numerose e possono essere classificate secondo diversi criteri. In base alle cause di alterazione contro cui i vari metodi sono rivolti, si distinguono metodi finalizzati a: - contrastare i microrganismi. Possono essere di tipo batteriostatico, se bloccano o rallentano le reazioni metaboliche dei microrganismi (es. refrigerazione, essiccamento), o battericida, se distruggono i microrganismi (es. pastorizzazione, sterilizzazione) - bloccare le attività enzimatiche (es. pastorizzazione, sterilizzazione) - contrastare le alterazioni chimico-fisiche (es. confezionamento asettico, sottovuoto, active packaging)

7 pag. 195 Metodi di conservazione

8 pag. 196/1 Conservazione con basse temperature
Per la conservazione degli alimenti, sono largamente usati metodi fisici che utilizzano le basse temperature  il freddo esercita un’azione microbiostatica. Le basse temperature compiono la loro azione rallentando (refrigerazione) o bloccando (congelamento e surgelazione) l’attività di tutti gli enzimi presenti in un alimento  i microrganismi vengono messi in condizioni non più adatte per moltiplicarsi. Si distinguono vari metodi: - refrigerazione - congelamento - surgelazione

9 pag. 196/2 Refrigerazione Tecnica utilizzata specialmente per conservare a breve termine ogni tipo di alimento deperibile perché consente di preservarne le caratteristiche organolettiche e nutrizionali. Le temperature applicate sono generalmente comprese tra 0-4 ˚C. L’umidità relativa deve essere intorno all’85%. N.B. Alcuni patogeni, come la listeria, sono in grado di moltiplicarsi a queste temperature.

10 pag. 197/1 Congelamento Tecnica che consiste nel sottoporre l’alimento a temperature molto basse, tali da provocare la cristallizzazione dell’acqua e la solidificazione del prodotto stesso. Il congelamento può essere: - lento  la temperatura applicata oscilla tra -8 e -20 ˚C Si formano dei macrocristalli di ghiaccio che rompono le membrane cellulari delle cellule che formano il prodotto, incidendo negativamente sulle caratteristiche sensoriali del prodotto una volta scongelato. Oggi questo sistema è stato abbandonato a livello industriale - rapido  l’alimento viene sottoposto a temperature di almeno -30 ˚C Si formano microcristalli di ghiaccio che non rompono le membrane cellulari, perciò si minimizzano le perdite nutritive e sensoriali

11 pag. 197/2 Surgelazione È un metodo fisico di conservazione degli alimenti basato sui principi del congelamento ultrarapido. Gli alimenti surgelati devono: - provenire da materie prime in stato di assoluta freschezza - mantenere una Ta < -18 ˚C ininterrottamente fino alla distribuzione finale (catena del freddo) - essere venduti nelle loro confezioni originali - riportare sull’etichetta tutte le indicazioni a norma di legge

12 pag. 198 Conservazione con alte temperature
Il calore agisce inattivando gli enzimi e uccidendo i microrganismi. L’azione battericida, più o meno energica del calore, dipende: - dalle caratteristiche delle diverse specie microbiche presenti negli alimenti (es. le spore batteriche sono più resistenti delle forme vegetative) - dall’umidità (es. per distruggere le spore del C. botulinum occorrono 4-10’ a 120 ˚C con calore umido, oppure 120’ a 120 ˚C con calore secco) - dalla carica batterica iniziale - dalla composizione chimica dell’alimento - dal pH del mezzo - dalla presenza di sostanze grasse che fungono da protezione per i batteri - dal binomio temperatura / tempo applicato nel trattamento termico N.B. L’attuale tendenza è di effettuare trattamenti termici più drastici, ma per tempi più limitati.

13 pag. 199/1 Pastorizzazione Consiste nel riscaldare il prodotto in modo da determinare la distruzione dei microrganismi patogeni e della maggior parte dei microrganismi alterativi, ma non delle spore, per cui gli alimenti pastorizzati vanno conservati in condizioni tali da limitare la germinazione delle spore e lo sviluppo dei microrganismi superstiti. Spesso si abbina alla refrigerazione. Esistono diversi sistemi di pastorizzazione: quello più diffuso è noto come pastorizzazione rapida o HTST (High Temperature Short Time) che applica temperature di ˚C per 15-20’’. Si applica ad alimenti liquidi (soprattutto latte) che scorrono in uno strato sottile tra due pareti metalliche scaldate.

14 pag. 199/2 Sterilizzazione Sterilizzazione classica Sistema UHT
La sterilizzazione è un metodo di tipo fisico che mira a distruggere tutte le forme microbiche, spore comprese, presenti nell’alimento. Sterilizzazione classica Detta anche appertizzazione si effettua a Ta di 120 ˚C per ~20’ Si applica ad alimenti solidi o liquidi già chiusi in contenitori metallici o di vetro (es. carne bovina, prodotti ittici, prodotti vegetali). Sistema UHT Il sistema Ultra High Temperature si applica ad alimenti liquidi sfusi, che subiscono un trattamento con Ta tra ˚C per pochi secondi, e poi vengono confezionati in contenitori sterili (es. “latte a lunga conservazione”). Il cibo sottoposto ad alta temperatura per tempi molto brevi conserva maggiormente il suo sapore originale.

15 pag. 200/1 Conservazione per sottrazione di acqua
Riducendo il contenuto di acqua degli alimenti si rallentano o si impediscono l’attività microbica e i processi enzimatici  si prolunga la shelf life dei prodotti. I processi basati su questo principio hanno il vantaggio di ridurre le spese di stoccaggio e di trasporto. I sistemi che utilizzano la sottrazione d’acqua sono: - concentrazione - essiccazione - liofilizzazione

16 pag. 200/2 Concentrazione Processo che riduce parzialmente l’acqua presente negli alimenti liquidi, ottenendo un aumento della shelf life. In genere è abbinata ad altri trattamenti (es. aggiunta di sale o zucchero, pastorizzazione). Può essere: - a caldo  Ta = ˚C (es. conserve di pomodoro) - a freddo (crioconcentrazione)  Ta = -3/-9 ˚C. Si impiega per prodotti termolabili (es. succhi frutta, infusi): l’acqua viene allontanata previa trasformazione in cristalli di ghiaccio. È molto costosa.

17 pag. 201/1 Essiccazione Metodo tra i più antichi ed economici, usato per togliere acqua dai cibi freschi. Consiste nell’esporre il prodotto a una fonte di calore allo scopo di rimuovere quasi completamente l’acqua degli alimenti. Il contenuto idrico residuo è del 10-15%  la forte disidratazione blocca la moltiplicazione dei microrganismi. In base alla fonte di calore, l’essiccazione può essere: - naturale (sole)  si applica ancora adesso a livello artigianale (es. stoccafisso) - artificiale  si applica in ambito industriale L’essiccazione artificiale ricorre ai seguenti procedimenti: - per mezzo di aria calda (pesci, carni) - per mezzo della polverizzazione (spray drying): utilizzata per alimenti liquidi - creando il sottovuoto: utilizzata per alimenti sensibili al calore come i succhi di frutta

18 pag. 201/2 Liofilizzazione La liofilizzazione o crioessiccazione consiste nella disidratazione per sublimazione dei prodotti previamente congelati in particolari condizioni di temperatura e sottovuoto. Si applica a svariati prodotti: caffè, frutta e verdura, alimenti dietetici, ecc. I prodotti liofilizzati: - contengono un’umidità residua < 5% - conservano meglio le caratteristiche nutritive e sensoriali originarie rispetto ai prodotti essiccati con metodi tradizionali (a condizione che il confezionamento sia adeguato)

19 pag. 202 Conservazione in ambienti modificati
Questi metodi fisici consistono nel preservare gli alimenti dal contatto con l’O2 dell’aria in modo da impedire le ossidazioni e lo sviluppo di microrganismi aerobi. Vengono utilizzate speciali miscele di gas (N2 e CO2), spesso in associazione con sistemi di stoccaggio a basse temperature  inibiscono la crescita di muffe e batteri aerobi stretti. Atmosfera controllata La modificazione dell’atmosfera avviene in depositi refrigeranti a tenuta stagna dove i valori dei gas immessi sono tenuti sotto controllo a valori costanti. Atmosfera modificata La modificazione dell’atmosfera avviene all’interno delle confezioni dell’alimento, e la composizione dell’aria è modificata via via dai processi respiratori del prodotto che consuma O2 e fa aumentare la quantità di CO2.

20 pag. 203/1 Sottovuoto Il confezionamento sottovuoto è un metodo fisico che consiste nella quasi totale sottrazione dell’aria presente all’interno della confezione dell’alimento: sottraendo l’O2 i microrganismi aerobi non possono più moltiplicarsi e vengono inibiti i fenomeni ossidativi. Richiede una rigorosa igiene nelle fasi di preparazione e confezionamento degli alimenti. Oggi è un metodo sempre più utilizzato sia nell’industria che nella ristorazione collettiva. Prevede le fasi: - estrazione dell’aria contenuta nella confezione - chiusura ermetica

21 pag. 203/2 Cryovac Rappresenta una variante del confezionamento sottovuoto. La confezione è costituita da un sacchetto di plastica termoretraibile. Una volta introdotto l’alimento e sigillata la confezione, il prodotto viene immerso per pochi secondi in acqua a Ta ~ 90 ˚C in modo che la pellicola termoretraibile aderisca completamente all’alimento; segue il rapido raffreddamento del prodotto e la sua conservazione a ~ 4 ˚C fino alla sua commercializzazione. Questa tecnologia si dimostra efficace solo se applicata a prodotti di ottima qualità.

22 pag. 204 Conservazione con radiazioni ionizzanti
È un metodo di tipo fisico che consiste nel sottoporre l’alimento a radiazioni ionizzanti, che possono essere raggi gamma, raggi X, fasci di elettroni. Le radiazioni ionizzanti determinano la rottura dei legami fra gruppi di atomi che costituiscono le grosse molecole organiche (sp. il DNA)  blocco dell’attività vitale di batteri, insetti e altri parassiti. In alcuni alimenti, questo metodo può provocare alterazioni organolettiche. In Europa è consentito l’impiego di radiazioni per trattare erbe aromatiche e spezie.

23 pag. 205 Tecnologie emergenti
Trattamento ad alta pressione (pascalizzazione) È un trattamento realizzato a temperatura ambiente. Utilizza elevate pressioni, le quali hanno l’effetto di distruggere la maggior parte dei microrganismi, ma non le spore;  il metodo più efficace di inattivazione risulta essere una combinazione dell’alta pressione e della temperatura.  A pressioni alte, la morte di microrganismi è dovuta alla permeabilizzazione delle membrane cellulari. Nel caso per esempio del Saccharomyces cerevisiae, pressioni fino a kg/cm2 provocano la deformazione del nucleo e del citoplasma,e una notevole quantità di liquido intracellulare esce dalle cellule mentre al di sopra si ha la completa fuoriuscita del materiale Purtroppo, trattandosi di una tecnologia costosa, l’alta pressione ha per il momento un’applicazione limitata a prodotti ritenuti di pregio: in Giappone, per esempio, è impiegata sui prodotti a base di frutta e di latte mentre in Francia al succo di arancia non a lunga conservazione.

24 pag. 205 Tecnologie emergenti
Trattamento con ultrasuoni Si basa sull’effetto noto come cavitazione  quando gli ultrasuoni attraversano un mezzo liquido e formano una serie di bolle di gas che, implodendo, rompono le membrane dei microrganismi uccidendoli. Le spore sono più resistenti delle forme vegetative. Per rendere più efficace l’azione degli ultrasuoni, questi vengono combinati con la pressione (manosonicazione) o il calore (termosonicazione).

25 pag. 205 Tecnologie emergenti
Le microfiltrazioni è un trattamento puramente meccanico, con filtrazione molto sottile attraverso membrane ceramiche a maglie di 1-2,5 micron: questa filtrazione, in grado di separare fisicamente i microbi dal latte, viene praticata sulla sola frazione magra del latte senza interagire con le componenti nutritive in esso contenute. Il riscaldamento ohmico o riscaldamento resistivo è un processo termico nel quale il calore viene generato interamente all’interno dell’alimento, che è stato sottoposto al passaggio di una corrente elettrica alternata generata da un circuito elettrico.. Attraverso la generazione di calore all’interno dei solidi si evita il riscaldamento da parte del liquido madre, e il conseguente surriscaldamento superficiale che produce gusto di cotto e abbattimento di aromi e colore

26 pag. 205 Tecnologie emergenti
Trattamento con fluidi supercriticice essere in uno stato supercritico (e si  fluido supercritico quando si trova in condizioni di temperatura superiore alla temperatura critica e pressione superiore alla pressione critica. In queste condizioni le proprietà del fluido sono in parte analoghe a quelle di un liquido (ad esempio la densità) ed in parte simili e quelle di un gas(ad esempio la viscosità). Lo stato supercritico corrisponde ad uno stadio intermedio tra quello gassoso e quello liquido, in cui sono massime le capacità solvatanti e di permeabilità del solvente. I fluidi nello stato supercritico trovano applicazione come solventi industriali, in sostituzione di quelli organici. In particolare l'anidride carbonica supercritica è largamente utilizzata.

27 pag. 205 Tecnologie emergenti
Campi elettrici pulsati Questa tecnica consiste nell’applicazione dei campi elettrici pulsati, ottenuti da una sorgente di pulsazioni ad alto voltaggio. Si tratta prevalentemente di una tecnologia di risanamento a freddo di prodotti ad alto contenuto proteico Si provoca la rottura delle membrane cellulari

28 pag. 206 Metodi chimici di conservazione
La salagione Metodo di conservazione molto antico, ancora oggi impiegato per conservare carni, pesci e vegetali. Il sale comune (NaCl) ha un buon potere batteriostatico perché disidrata le cellule per effetto osmotico, per cui, senza acqua a disposizione, i microrganismi non sono in grado di moltiplicarsi; inoltre gli ioni Cl- e gli ioni Na sono nocivi per i batteri. La concentrazione salina necessaria per inibire la crescita della maggior parte dei batteri è > 10-14%. Spesso abbinata alla refrigerazione, la salagione può essere: - a secco  si sfrega sale grosso sulla superficie dell’alimento - in salamoia  soluzione di acqua e sale in cui si immerge l’alimento

29 pag. 207/1 Metodi chimici di conservazione
Uso dello zucchero Il saccarosio esercita sui microrganismi un’azione disidratante simile a quella del sale ma più blanda. Occorre una concentrazione > 50% di zucchero per avere l’azione batteriostatica. Richiede altri trattamenti abbinati. Uso dell’aceto L’acido acetico contenuto nell’aceto abbassa il pH dell’ambiente creando condizioni sfavorevoli per lo sviluppo microbico.

30 pag. 207/2 Metodi chimici di conservazione
Uso dell’olio di oliva e dell’olio di semi L’olio isola l’alimento dal contatto diretto con l’aria bloccando l’attività dei microrganismi aerobi. È inefficace contro batteri anaerobi come il C. botulinum, per cui questo metodo va abbinato ad altri (es. pastorizzazione, aggiunta di aceto). È impiegato per i sott’oli. Uso dell’alcol etilico La sua azione è disidratante e battericida. Occorrono concentrazioni tra 50-70%. Viene utilizzato per alcuni tipi di frutta.

31 pag. 205 Tecnologie emergenti
Conservanti naturali Batteriocine Col termine "batteriocine", coniato nel 1953 da Jacob e collaboratori, vengono indicate quelle molecole proteiche di produzione batterica generate indifferentemente da Gram-positivi e da Gram-negativi e dotate di attività inibitoria nei confronti di ceppi batterici diversi dal ceppo produttore, ma a questo strettamente correlati. Chitosani Polimero della chitina

32 pag L’affumicamento È un antichissimo sistema di conservazione degli alimenti, di tipo fisico-chimico. Consiste nell’esporre gli alimenti, di solito carni o pesci, al fumo di legna di alberi quali quercia o faggio oppure di piante aromatiche, come rosmarino e origano. Il fumo, per effetto del calore, disidrata il prodotto e crea un ambiente sfavorevole allo sviluppo microbico anche grazie a certe sostanze antimicrobiche presenti nel fumo, specialmente l’aldeide formica. Gli alimenti affumicati acquistano un sapore particolare e gradevole. N.B. Nel fumo sono presenti idrocarburi policiclici aromatici, noti cancerogeni, per cui è bene non consumare eccessive quantità di alimenti affumicati.

33 pag. 209 Le fermentazioni Fermentazione alcolica Fermentazione lattica
Sono antichissimi metodi di conservazione, di tipo biologico. Gli agenti responsabili delle fermentazioni sono microrganismi di varia natura. Fermentazione alcolica Fermentazione lattica Fermentazione propionica Fermentazione acetica