Appunti Quality and innovation of vegetable products

Quality and innovation of vegetable products

Introduzione

Ortaggi

La parola “ortaggio” è un termine culinario (si preferisce utilizzare “ortaggio” più che “verdura”). La sua definizione non ha valore scientifico ed è arbitrario e soggettivo. Le piante erbacee consumate, in parte o intere, come cibo dal genere umano vengono generalmente considerate ortaggi (ESAME: definizione ortaggio). I funghi, nonostante facciano parte del regno dei “fungi” (e non del regno vegetale), sono comunemente considerati ortaggi. Siccome il termine “ortaggio” non è botanico, non vi sono obiezioni nel considerare la parte di una pianta come frutto, ma che è, verosimilmente, un ortaggio.

In linea di principio, gli ortaggi possono, quindi, comprendere: foglie (lattuga), fusti (asparagi, sedano), radici (carote), fiori (broccoli), bulbi (aglio), semi (piselli e fagioli) e ovviamente gli ortaggi a frutto quali anguria, zucca, zucchina e capsicono. Gli ortaggi sono caratterizzati dalla presenza di vitamine idrosolubili come vitamine B e C, vitamine liposolubili quali A e D, carboidrati e minerali (cloruro di calcio).

In Europa nel 2016, gli ortaggi sono stati prodotti soprattutto in Spagna, Polonia, Romania, Italia. Nel 2017, si sono aggiunte anche Francia e Germania come maggiori produttori di ortaggi. Frutta e ortaggi freschi venivano commercializzati principalmente nel mercato europeo: la Spagna deteneva la leadership (uno stato che produce ed importa/esporta molto significa che ne fa un impiego interno). Il clima spagnolo si presta bene alla coltivazione degli ortaggi sia in serra sia in coltura semi protetta (clima mediterraneo).

Frutta e verdura venivano importate da numerosi paesi disseminati in tutto il mondo. Tuttavia, poco più di ⅓ (44,8%) delle importazioni totali provenivano da 5 paesi soltanto: Stati Uniti (11,9%), Sudafrica (8,9%), Turchia (8,7%), Marocco (8,2%) e Costa Rica (7%). La specializzazione del mercato di frutta e verdura era marcata.

L'orticoltura è un sistema complesso dovuto alle diversità culturali (culturali perché si tiene conto delle capacità colturali in base alla cultura), alla grande disponibilità di specie e varietà e alla grande variabilità delle condizioni del suolo e climatiche (clima determina le caratteristiche dell’ortaggio).

Caratteristiche della produzione di ortaggi

• Alto rischio di inquinamento da azoto, a causa delle eccedenze di N nella coltivazione ortofrutticola. L'azoto è fondamentale per l'accrescimento delle piante, quindi viene utilizzato come fertilizzante. La pianta, quando viene a contatto con l'azoto, risponde in modo evidente con una crescita rigogliosa ed un colore verde vivo. Il problema sorge quando viene fornito troppo azoto, perciò diventa un inquinante (sistemi produttivi intensivi elevate esigenze di N). Nel suolo ci sono particelle dette “colloidi” che fungono da scambiatori. Queste particelle negative attraggono quelle positive di scambio (Ca, N, ...). Il nitrato ha carica negativa. L'azoto finisce poi nelle falde acquifere e nei bacini, portando a fenomeni di eutrofizzazione. Un elevato contenuto di nitrati comporta, inoltre, problemi alla salute (ad esempio ai reni). Lo stesso problema è causato dai fosfati, infatti il fosforo si lega alle particelle organiche e finisce nei bacini.
• Priorità dei coltivatori: I coltivatori desiderano qualità (concetto di qualità variabile in base alle diverse culture) e quantità del prodotto commerciale, devono stare al passo con le richieste di mercato e le strategie di marketing e prevedere il controllo degli infestanti (sottraggono nutrienti) e il livello massimo di residui di fertilizzanti consentito.
• Freschezza turgore (= cellule idratate e ricche di acqua)
• Raccolta di organi immaturi
• Bassa NUE (Nitrogen Use Efficiency = efficienza di utilizzo dell’azoto) fisiologica. La NUE indica quanto azoto si deve fornire per avere 1 kg di un determinato ortaggio. Una pianta con una bassa NUE significa che ha una elevata capacità di assorbimento, in modo da non diffondere il fertilizzante nel suolo.
• Basso contenuto di azoto
• Bassa efficienza di assorbimento: Vi sono trasportatori specifici per i diversi nutrienti e variano in base alle specie vegetali.
• Apparato radicale superficiale (dicotiledoni e fertilizzazione): È migliore un apparato radicale superficiale rispetto ad uno molto profondo, perché i nutrienti si trovano nella parte superiore del suolo; allo stesso tempo, però, la pianta è più soggetta ad essere sradicata da eventi meteorologici.

Produzione globale di ortaggi per tipo, 2018

Produzione globale di ortaggi per tipo, 2017 (in milioni di tonnellate)

ESAME:

• Pomodori: Turchia > Italia > Spagna > Portogallo (ricordare che la Turchia è un grande produttore di pomodori)
• Carote: Regno Unito
• Cipolle: Turchia > Spagna > Olanda
• Ortaggi più prodotti a livello mondiale (sapere almeno i primi tre): Pomodori > Cipolle secche (liofilizzate) > Cetrioli e cetriolini

Definizione e classificazione dei prodotti

• FAO definizione
• FAO Statistiche
• Eurostat
• ISTAT agricoltura
• ISMEA
• EUR-Lex

Produzione orticola (mondo)

Nel 2016 la produzione mondiale è stata di circa un miliardo di tonnellate di ortaggi (zona di raccolta: circa 58 milioni di ettari). Nel 2016, la Cina occupava il primo posto, seguita da India (appezzamenti di terreno, l’economia indiana si basa su questo), Nigeria, Indonesia, USA, ecc. L’Italia si trovava al quindicesimo posto (per produzione ed ettari coltivati).

ESAME: Ricordare il maggiore produttore:

• Pomodori: Cina > India > Turchia
• Carciofi: Italia > Spagna
• Cipolla secca: Cina > India > USA

Produzione orticola (Cina)

Produzione orticola (Turchia)

Produzione orticola (Africa)

Esempio produzione di asparagi (majors)

Classificazione commerciale del prodotto

• I gamma: ortaggi freschi hanno subito un numero estremamente ridotto di manipolazioni
• II gamma: ortaggi appertizzati hanno subito la sterilizzazione (appertizzazione) e si conservano per 2-3 anni, mantenendo le loro caratteristiche
• III gamma: ortaggi surgelati necessitano del mantenimento della catena del freddo
• IV gamma: ortaggi freschi, puliti, confezionati e pronti all’uso
• V gamma: ortaggi precotti e confezionati sottovuoto (si dividono in: pastorizzati, sterilizzati, grigliati, cotti al vapore)

I gamma: ortaggi freschi

Gli ortaggi freschi sono quelli raccolti, consumati freschi, crudi e non processati (ESAME). Vengono raccolti e messi direttamente a scaffale oppure vengono prima confezionati e poi commercializzati. Attualmente, si preferisce confezionare gli ortaggi freschi e non processati per evitare manipolazioni che possono danneggiarli (es. marcescenza precoce, imbrunimento dei tessuti) e rappresentare un rischio per la sicurezza, per proteggerli da cattive condizioni ambientali, per potenziare e facilitare il sistema distributivo (i prodotti confezionati possono essere pallettizzati facilitandone il trasporto, la distribuzione e la tracciabilità) e, infine, per migliorare le condizioni igienico sanitarie. Sul mercato, ortaggi a foglia, pomodori, carote, zucchini, melanzane, peperoni vengono confezionati in contenitori in plastica; per i bulbi, come le cipolle, l’aglio e per i tuberi, come le patate, si preferisce il confezionamento in sacchi retati.

II gamma: ortaggi appertizzati

Si tratta di prodotti conservati (inscatolati, in olio e sottaceto). L’inscatolamento è un metodo importante e sicuro per la conservazione dei cibi. Consiste nel porre gli ortaggi lavati, tagliati, sminuzzati, affettati, sgusciati, in contenitori quali vasetti di vetro, latte o tetrapak. Il contenitore viene poi scaldato ad una temperatura compresa tra i 100 e i 135 °C per un tempo variabile, a seconda delle caratteristiche del prodotto. La sterilizzazione, quindi le temperature elevate, bloccano la crescita microbica (uccidono i microrganismi) che può causare rischi per la salute e gli enzimi responsabili di variazioni indesiderate delle proprietà organolettiche. Il calore assorbe l’aria all’interno della confezione e, grazie al raffreddamento, si forma il sottovuoto. Quest’ultimo è fondamentale per non permettere all’aria di reintrodursi nel prodotto riportando così al suo interno i microorganismi e contaminando nuovamente il prodotto.

Nel prodotto, prima di essere sottoposto al calore, viene aggiunta una salamoia contenente additivi chimici come l’acido ascorbico, l’acido citrico e l’acido acetico, che favorisce la conduttività del calore durante il procedimento termico e previene eventuali reazioni di ossidazione che potrebbero compromettere la qualità del prodotto.

Vi sono 2 metodi principali di inscatolamento:

• Bagnomaria (viene usata acqua bollente e si raggiungono al massimo i 100°C) la maggior parte della frutta, pomodori e verdure sottaceto, così come confetture, gelatine e altre conserve sono alimenti ad alta acidità (pH < 4,6) e vengono inscatolati tramite bagnomaria.
• Conserviera pressione / pressione canning (impone pressione elevata per poter fare uscire aria) diversamente, per gli alimenti a bassa acidità (pH > 4,6) inclusi gli ortaggi, ad esclusione dei pomodori, viene utilizzato pressione canning (inscatolamento a pressione).

Il metodo migliore dipende dall’ortaggio utilizzato. Con questa tecnica, gli ortaggi inscatolati (II gamma), trattandosi di prodotti sterilizzati, possono essere conservati fino a 3 anni a temperatura ambiente. Vengono, infatti, ad esempio, utilizzati anche dall’esercito e sulle navi. Edwards e Lee (1985) hanno studiato l’incidenza del processo termico (inscatolamento) sul carotenoide contenuto nelle carote e nei piselli verdi. Prima hanno estratto il carotenoide da ortaggi freschi e inscatolati e lo hanno misurato tramite l’analisi spettrofotometrica. Le carote e i piselli verdi inscatolati sono risultati avere quantità maggiori di carotenoide di quelli freschi. Questo aumento, nelle carote, era prevalentemente dovuto alla dispersione di solidi solubili nella salamoia durante la lavorazione. Tuttavia, il maggior quantitativo rilevato nei piselli verdi inscatolati era riconducibile alla dispersione di carotenoide nei piselli freschi durante il procedimento di estrazione, dovuta all’attività enzimatica.

La consistenza è un aspetto fondamentale per la qualità degli alimenti vegetali (dovrebbero essere turgidi e contenere acqua). Le moderne tecnologie alimentari hanno come principali obiettivi sia il controllo sia la manipolazione della consistenza degli alimenti. Il trattamento termico nei legumi causa una perdita di turgore riducendo croccantezza e polposità. Sbollentare, cuocere e sterilizzare influenzano la consistenza degli ortaggi, causando una diminuzione della compattezza dovuta principalmente alla mutazione delle pectine della parete cellulare durante il riscaldamento, formando a loro volta, pectine solubili che vengono eliminate con l’acqua. In numerose varietà di fagioli è stata constatata una forte correlazione tra consistenza e pectine solubili.

La mutazione della consistenza degli ortaggi inscatolati può avvenire anche a seconda degli additivi utilizzati nella salamoia. L’aggiunta di CaCl₂ o EDTA accresce il turgore dei fagioli inscatolati e le diverse varietà degli ortaggi stessi hanno differenti caratteristiche in morbidezza e qualità di cottura. Gli alimenti inscatolati possono essere migliori di quelli freschi e di quelli surgelati. Comparando ortaggi inscatolati con altri freschi o surgelati, è stato dimostrato che il processo di inscatolamento non ne compromette il contenuto di fibre. Sembrerebbe, infatti, che il processo termico renda le fibre più solubili e per cui più utili al corpo umano (ESAME).

In molti casi, frutta e verdura inscatolati sono ricchi di vitamina A (zucca, Cucurbita maxima) e carotenoidi (pomodoro) che sono sostanze antiossidanti. In particolare, i pomodori contengono un importante carotenoide denominato lycopene che sembra avere proprietà anti-cancerogene. Alcuni studi hanno dimostrato che il lycopene sia efficace se consumato riscaldato o inscatolato. I legumi sono tra gli ortaggi più utilizzati per l’inscatolamento. I fagioli sono un’ottima fonte di acido folico (che ha un ruolo fondamentale in gravidanza), il quale aumenta notevolmente durante il processo di inscatolamento. Pertanto, anche se il valore nutrizionale degli alimenti inscatolati può essere inferiore rispetto a quelli freschi e non processati, non va sottovalutato, in quanto l’inscatolamento e l’essiccatura sono gli unici due trattamenti che permettono di preservare il valore nutrizionale degli ortaggi per alcuni anni a temperatura ambiente.

III gamma: ortaggi surgelati (interi o in parti)

La surgelazione è un eccellente metodo per preservare le proprietà organolettiche degli alimenti. Questa tecnologia offre numerosi vantaggi al consumatore come, ad esempio, la possibilità di conservare le materie prime in surplus o di ovviare alla stagionalità di alcuni alimenti (es. zucchini). Favorisce, inoltre, la disponibilità dei prodotti, la convenienza (perché hanno prezzi più bassi), la qualità (che viene mantenuta), la consistenza e la sicurezza. Gli ortaggi surgelati sono tutti quelli che vengono lavati, pelati (patate, carote), tagliati (peperoni, melanzane, zucchini), sgusciati (legumi) e surgelati immediatamente oppure sottoposti a un breve trattamento termico prima della surgelazione (trattamento termico per bloccare i processi fisiologici e biochimici ai quali l’ortaggio va incontro e poi surgelazione).

La qualità degli ortaggi surgelati dipende da:

• Qualità del prodotto crudo
• Trattamento pre-surgelazione (es. sbollentatura che consiste nell’esporre gli ortaggi ad acqua bollente o vapore per breve tempo, da pochi secondi a qualche minuto)
• Procedimento di surgelazione (lento o veloce)
• Confezione e condizioni di stoccaggio adeguati (catena del freddo)

N.B. Ricordare che la surgelazione serve a preservare le caratteristiche ottenute con il prodotto fresco, non migliora nulla!

I problemi principali dell’industria dei surgelati e la loro conservazione sono:

• Tempi di stoccaggio e temperatura del prodotto
• Gestione di trasporto e stoccaggio
• Temperature di conservazione

Le temperature alte sono la causa principale di danneggiamento dei prodotti surgelati commercializzati nelle varie catene distributive e consumati a domicilio. Elevate temperature comportano la formazione di grossi cristalli di ghiaccio che rompono le pareti cellulari, quindi abbassano la qualità del prodotto. I prodotti surgelati devono essere mantenuti ad una temperatura di conservazione al di sotto di -18°C (perché i microrganismi non riescono a crescere). La proliferazione microbica è azzerata, mentre le mutazioni enzimatiche e non enzimatiche continuano, ma meno velocemente durante la conservazione. La temperatura a -15°C è consentita per brevi periodi durante il trasporto. In buone condizioni, le scaffalature della distribuzione dovrebbero mantenere una temperatura a -18°C e mai superiore a -12°C. Nei freezer domestici, la temperatura di conservazione è ugualmente importante. La classificazione dei freezer è a stelle a seconda della potenza di surgelazione:

• Un freezer a 1 stella consente una temperatura al di sotto di -6°C
• Un freezer a 2 stelle consente una temperatura di -12 °C
• Un freezer a 3 stelle consente una temperatura al di sotto di -18 °C

Il deterioramento della qualità del prodotto è dato dalla trasformazione fisica e chimica del prodotto, quando non è garantita la catena del freddo. Durante la conservazione, la trasformazione fisica è causata dalla re-cristallizzazione e sublimazione (solido gassoso) collegata alla stabilità dei cristalli di ghiaccio all’interno e sulla superficie del prodotto. Questo comporta una lisi delle pareti cellulari e, quindi, un abbassamento della qualità.

Il trattenimento dell’acido ascorbico nei prodotti surgelati dipende fortemente dalla loro “storia” della temperatura. Il livello di vitamina C, oltre a essere un indicatore del valore nutritivo, può essere utilizzato, per gli ortaggi surgelati, come un indice affidabile e rappresentativo per stimare il livello di deterioramento del prodotto in fase distributiva fino al consumatore finale. Se il contenuto di vitamina C è inferiore rispetto a quello del prodotto fresco, significa che si ha avuto una cattiva conservazione durante il processo termico.

Gli ortaggi maggiormente suscettibili alla diminuzione del contenuto della vitamina C sono gli spinaci (i più soggetti) > piselli verdi surgelati e fagiolini (trattamento moderato) > gombo = ocra (minor perdita) (ESAME).

Il comportamento dissimile dell’ossidazione della vitamina C può essere dovuto a:

• Differente struttura tessutale in funzione delle caratteristiche del tessuto cellulare, il contenuto di vitamina C sarà differente
• Danneggiamento meccanico in fase di raccolta
• Enzimi intrinseci (ascorbato ossidasi): presenza o assenza dell’enzima ascorbato ossidasi, che provoca l’ossidazione della vitamina C
• Contenuto del gruppo sulfidrilico
• Presenza di ioni di metallo (come Fe³⁺ e Cu²⁺) che agiscono da catalizzatori in fisiologia, gli ioni metallici servono come cofattori enzimatici che permettono il funzionamento dell’enzima