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Teresa Cirillo » 5.Deterioramento degli alimenti


Deterioramento degli alimenti

Gli alimenti sono sostanze organiche che si alterano più o meno rapidamente per l’azione della luce,dell’aria, dell’acqua che determinano il moltiplicarsi dei microrganismi presenti al loro interno. Un alimento si deteriora le caratteristiche organolettiche di partenza e cioè : odore, sapore, colore , consistenza.

Definizione di deterioramento

Un alimento è deteriorato quando diventa inaccettabile per un dato gruppo di consumatori da un punto di vista sensoriale.

Il tipo di deterioramento dipende largamente dalla comunità microbica (composta da una o più specie diverse) che si afferma al momento del deterioramento (specific spoilage association) e dai cambiamenti chimici o fisici che è in grado di produrre alterando uno o più componenti dell’alimento Il tipo di associazione che si afferma dipende dalla contaminazione iniziale e da un gran numero di fattori (composizione, tecnologia, etc.).

Definizione di deterioramento

Si stima che a tutt’oggi circa il 25% degli alimenti vadano perduti per deterioramento (inclusi attacchi da insetti o da altri animali) dopo la raccolta o la macellazione, con perdite economiche immense e con un impatto negativo enorme specialmente nei paesi in via di sviluppo.

Il regolamento CE 178/2002 di fatto considera gli alimenti deteriorati alimenti a rischio: art. 14 comma 5
Per determinare se un alimento sia inadatto al consumo umano, occorre prendere in considerazione se l’alimento sia inaccettabile per il consumo umano secondo l’uso previsto, in seguito a contaminazione dovuta a materiale estraneo o ad altri motivi, o in seguito a putrefazione, deterioramento o decomposizione. Tecnicamente l’art. 19 dispone che gli operatori del settore alimentare dovrebbero richiamare e ritirare dal mercato prodotti non conformi ai requisiti di sicurezza e/o informare i consumatori.

Principali azioni responsabili deldeterioramento degli alimenti

  • Sviluppo dei microrganismi
  • Modificazioni biochimiche
  • Modificazioni chimiche
  • Modificazioni fisiche
  • Modificazioni chimico-fisiche
  • Alterazioni microbiologiche
  • Alterazioni ossidative e idrolitiche dei lipidi
  • Alterazioni delle sostanze azotate
  • Alterazioni dei carboidrati complessi

Principali interventi

La valutazione dei rischi biologici comporta:

  • conoscenza delle cinetiche di respirazione/maturazione
  • controllo accurato delle temperature
  • utilizzo di “ostacoli” aggiunti oltre la temperatura (pH, aw,acidi, bio-conservazione, MAP, molecole attive,..)
  • scelta del confezionamento
  • valutazione e validazione della shelf-life
  • uso di stabilizzazione non-termica
  • Informazione ed educazione dei consumatori

Deterioramento biologico

Deterioramento enzimatico: attività enzimatiche intrinseche.

Deterioramento microbico: attività e crescita microrganismi.

Deterioramento enzimatico

Endoenzimi intrinseci →  danno tissutale

(taglio, congelamento crudo, blanching

Enzimi ossidativi

Catalasi: H2O2 + H2O2 → 2H2O + O2
Perossidasi: NADH + O2 + H+ → 2H2O + H+ + NAD+
Polifenol-ossidasi: Imbrunimento enzimatico

fenoli → o-chinoni

Lipossigenasi: Ossidazione degli Ac. Grassi

Polinsaturi

Ac. Ascorbicossidasi: perdita di Vit. C

Enzimi idrolitici

Tiaminasi: perdita di Tiamina

Amilasi: Polisaccaridi → Monosaccaridi

Esterasi e Idrolasi: Pectina → Ac. Galatturonico

Maturazione della frutta e verdura → Marcescenza

Invertasi: Saccarosio → Glucosio + Fruttosio

Lipasi ed Esterasi: idrolisi lipidi

Proteasi: idrolisi peptidi

Gusto amaro, odore nauseabondo

Enzimi idrolitici

Deterioramento degli alimenti: qualunque modifica dell’aspetto, dell’odore o del sapore di un prodotto alimentare che lo renda inaccetabile al consumatore.

In alcuni casi il deterioramento può essere causato da microrganismi PATOGENI.

  • Lo sviluppo dei microrganismi negli alimenti segue gli standard della crescita microbica.
  • La velocità di crescita durante la fase esponenziale dipende dalla temperatura e dalle proprietà nutritive dell’alimento.

Deterioramento degli alimenti

La proliferazione microbica negli alimenti è influenzata da:

  • fattori intrinseci: correlati con l’alimento stesso
  • fattori estrinseci: legati all’ambiente in cui il cibo è conservato

Deterioramento degli alimenti

Fattori intriseci

  • Sostanze nutritive
  • pH
  • Contenuto di umidità
  • Attività dell’acqua
  • Potenziale di ossido riduzione
  • Struttura fisica dell’alimento
  • Eventuale presenza di antimicrobici naturali (lisozima nel latte e nelle uova,alcune erbe e spezie)

Fattori estrinseci

  • Temperatura
  • Presenza di gas (CO2 e O2)
  • Tipo e numero di microrganismi presenti nell’alimento

Classificazione degli alimenti

In base al contenuto di Aw gli alimenti si classificano:

  • altamente deperibili: carne, pesce, pollame, uova, latte, la maggior parte dekka frutta e verdura
  • semideperibili: patate, alcuni tipi di mele, frutta secca
  • non deperibili: zucchero, farina, riso, legumi secchi

Aw

Acqua legata: idratazione primaria legami idrogeno.

Acqua parzialmente legata: molecole con ridotto movimento.

Acqua libera: proprietà identiche all’acqua pura.

Deterioramento chimico

Imbrunimento non enzimatico

Irrancidimento Ac. Grassi non enzimatico

Reazioni con i contenitori

Reazioni fotochimiche

Reazioni Fotochimiche

Sensibilità: Intensità e tipo di radiazione

Distanza dalla sorgente

Durata esposizione

Proprietà ottiche della confezione

Reazioni Fotochimiche

Radiazione Lipidi: ossidazione

U.V. e denaturazione

Proteine

  • Vitamine: alterazione
  • Pigmenti: alterazione

Alterazioni caratteristiche organolettiche: colore, sapore.

Riduzione qualità nutrizionale: vitamine.

Alterazioni chimiche degli amminoacidi

Temperature superiori a 100°C possono provocare alterazioni chimiche degli amminoacidi, fino alla loro distruzione.

Gli amminoacidi più soggetti a queste alterazioni sono quelli solforati, il triptofano, la tirosina e l’istidina.

Durante i processi industriali possono avvenire simili trasformazioni, ma sempre in modo limitato, senza importanti ripercussioni sul valore nutritivo degli alimenti.

Diversamente durante la cottura della carne, soprattutto alla griglia, quando l’alimento raggiunge e supera i 200°C, si formano derivati ciclici del triptofano che possiedono potere mutageno (ovvero sono cancerogeni).

Denaturazione delle proteine

Le proteine sono costituite da catene, più o meno lunghe, di amminoacidi legati da legami peptidici.

Queste catene assumono forme spaziali periodiche e regolari le quali definiscono la struttura secondaria, terziaria e quaternaria della proteina.

La denaturazione modifica la struttura secondaria, terziaria o quaternaria delle proteine senza modificare la composizione e la sequenza degli amminoacidi.

Denaturazione delle proteine

Questa trasformazione comporta:

  • perdita delle attività biologiche (ad esempio inattivazione degli enzimi)
  • incremento della sensibilità agli enzimi digestivi, ovvero aumento della digeribilità che si verifica in genere con la cottura

Il calore è senz’altro la causa più importante, poiché rompe i legami che stabilizzano la forma nativa, ma anche le basse temperature possono denaturare le proteine.

Altri trattamenti come l’essicamento, gli ultrasuoni, le radiazioni ionizzanti o i trattamenti meccanici (impastamento e laminazione) sono in grado di denaturare le proteine. La formazione di schiume (come l’albume montato a neve) avviene grazie alla denaturazione irreversibile delle proteine.

Imbrunimento non enzimatico

Reazione di Maillard

Gruppo amminico riducente – Gruppo ossidrile zucchero

(Glucosamina) HC=O → Melanoidine

HCNO3  Nitrosamine

Lisina H3N-CH2-CH2-CH2-CH2-C-COO- +NH3

Fattori intrinseci ed estrinseci: Aw, T o C, composizione.

Alterazioni caratteristiche organolettiche.

Riduzione qualità nutrizionale: aminoacidi essenziali.

Reazione di Maillard

Avviene negli alimenti che contengono zucchero (soprattutto glucosio) e proteine, ed è favorita da calore, luce, metalli, ambiente leggermente basico.

Dà origine a composti di varia natura, che a seconda della situazione possono dare caratteristiche positive o negative all’alimento (latte sterilizzato sgradevole sapore di cotto e colore grigio; pane tostato, caffè e orzo tostato aroma piacevole).

Dal punto di vista nutrizionale, le caratteristiche sono tutte negative.

Il fenomeno, generalmente, interessa solo una piccola parte dell’alimento e può, quindi, essere trascurabile.

La reazione di Maillard avviene anche nelle cellule vive ed è un fattore che determina l’invecchiamento delle cellule.

Reazione di Maillard

Se cuocendo un cibo questo si “imbrunisce” quasi sempre è opera di questa reazione, che avviene ad alte temperature, tra i 140°C e i 180°C.

È la reazione di Maillard che forma diverse centinaia di piccole molecole odorose, responsabili di molte delizie culinarie.


Putrefazione delle proteine

Le putrefazioni sono processi anaerobi (avvengono in assenza di ossigeno), di cui sono responsabili enzimi di microorganismi: consistono nella proteolisi (scissione delle proteine in amminoacidi) e nelle successive degradazioni degli amminoacidi.

Si formano dei composti (molti dei quali) di cattivo odore e che modificano il colore . I più importanti sono il solfuro di idrogeno, l’ammoniaca e le ammine (in particolare la cadaverina e la putrescina).

Queste sostanze non sono dannose per l’organismo, ma peggiorano drasticamente le caratteristiche organolettiche del prodotto.


Idrolisi o inacidimento dei lipidi

Avviene, nell’alimento grasso, se sono presenti contemporaneamente tre fattori: la presenza di acqua, l’esposizione alla luce, l’azione catalitica dell’enzima lipasi (l’attività dell’enzima si arresta intorno a O°C).

La reazione scinde i trigliceridi in monogliceridi, digliceridi, glicerolo e acidi grassi, e si verifica in quegli alimenti lipidici che contengono una quantità di acqua significativa (burro, margarina, semi oleosi molto maturi o lasciati in ambiente umido).

Conferiscono al prodotti odore e sapore sgradevole.


Irrancidimento Ac. Grassi – non enzimatico

Acidi Grassi Saturi + O2 + H2O Idroperossidi

  • Aldeidi
  • Chetoni

Fattori intrinseci ed estrinseci: T °C

Alterazioni caratteristiche organolettiche: sapore, odore.

Irrancidimento chetonico dei lipidi

Si verifica sui grassi che hanno già subito idrolisi.

È causato dall’azione catalitica di un enzima (lipossidasi) di origine microbica (batteri, lieviti, muffe) in grado di legare chimicamente l’ossigeno dell’aria agli acidi grassi insaturi.

La lipossidasi risulta attiva anche a temperature molto basse (-40°C).

Questo irrancidimento forma una molecola molto aromatica che conferisce il sapore tipico a formaggi come il gorgonzola o il roquefort.


Ossidazione chimico-fisica dei lipidi

Questa trasformazione a carico dei lipidi è la più importante, ed è causata dall’assorbimento di ossigeno da parte degli acidi grassi insaturi, liberi o sottoforma di trigliceridi.

La reazione è favorita dalla luce, dal calore, da tracce di metalli come ferro, rame, cobalto, nichel, dalle radiazioni.

La reazione, una volta iniziata, procede a catena con formazione di nuovi radicali favorita dagli stessi attivatori.

Produce una varietà di composti, detti prodotti secondari, che sono responsabili dell’odore di rancido degli alimenti grassi ossidati.

Calore

Temperatura ambiente elevata: accelera tutte le reazioni chimiche ed enzimatiche, accelera la riproduzione dei microorganismi, facilita la disidratazione.

Variazioni del contenuto idrico

Disidratazione: provoca avvizzimento dei vegetali e “scottatura” dei congelati (le macchie biancastre più o meno estese sul prodotto)

Assorbimento di umidità: danneggia tutti gli alimenti secchi o con basso contenuto di acqua (prodotti da forno rammolliscono, cibi in polvere formano grumi, vegetali essiccati cambiano gusto e colore) e favorisce lo sviluppo di microorganismi, l’irrancidimento idrolitico dei grassi e l’azione degli enzimi.

Freezer burn

Avviene quando i cibi congelati, confezionati in modo non appropriato, perdono umidità in superficie (si presentano pieni di brina in superficie, disidratati e di colore anomalo).

Queste alterazioni sono dovute ad ossidazioni: l’acqua presente sulla superficie dell’alimenti sublima (passa dallo stato solido a quello gassoso) lasciando dei vuoti nel cibo che vengono riempiti dall’aria.

L’ossigeno contenuto nell’aria, ossida l’alimento e ne modifica le caratteristiche organolettiche.

L’odore e il sapore dell’alimento peggiorano.


Reazioni con contenitori metallici

Alimento acido + Metallo → H2

Alimento acido → Destagnatura

Fattori intrinseci ed estrinseci: pH, T °C, residui di solfati e nitrati.

Alterazioni caratteristiche organolettiche: colore, sapore, odore, acidità.

Riduzione qualità nutrizionale.

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