Alimenti di origine vegetale

TECNOLOGIA ALIMENTARE: definizioni

Tecnologia:

• (trattato sistematico) = (arte) + (trattato, discorso) «arte del saper fare»

Tecnologia alimentare:

• l’arte del saper fare gli alimenti

È la Scienza che studia i processi di conservazione e la trasformazione degli ingredienti

◦ alimentari e degli alimenti

Comprende tutti gli aspetti legati alla produzione, manipolazione, trasformazione,

◦ distribuzione, commercializzazione e consumo finale dei prodotti alimentari

ha limitazioni di scala, vale per la grande industria e per la produzione artigianale

◦Non

Ha inizio con la raccolta delle materie prime e termina con il consumo del prodotto finito

◦ soddisfare le esigenze di sicurezza, di nutrizione, di appetibilità, psicologiche ed etiche

◦Deve

del consumatore

condizioni culturalmente ed economicamente compatibili con il sistema produttivo e nel

◦In

rispetto leggi pertinenti, dell’ambiente, del benessere animale e della biosfera

un contesto di comunicazioni trasparenti e scientificamente fondate e di rapporti economici

◦In

e commerciali legittimi e leali

Tecnologia Alimentare: Obiettivi

• Aumentare la conservabilità

• Migliorare la comodità d'uso o convenience

• Assicurare l’economia

• Migliorare l’appetibilità

• Garantire la sicurezza

• Garantire la qualità nutrizionale

Tecnologia Alimentare: Definizioni prolungare

• Le tecnologie di conservazione hanno lo scopo di la vita commerciale di un

alimento alterando nella minor misura possibile le caratteristiche geometriche, strutturali,

meccaniche, fisiche, chimiche, microbiologiche e dunque sensoriali e nutrizionali delle materie

prime o dei semilavorati o dei prodotti finiti, in vista della loro utilizzazione o del loro consumo

finale. modificare

• Le tecnologie di trasformazione hanno lo scopo di le caratteristiche geometriche,

strutturali, meccaniche, fisiche, chimiche e microbiologiche delle materie prime e dei

semilavorati al fine di ottenere prodotti con adeguate proprietà sensoriali, nutrizionali, di

lavorabilità, di convenience e di conservabilità.

PRODOTTI FINITI E ALIMENTI: Prodotti ottenuti dalla conservazione o trasformazione delle

materie prime e destinati come tali al commercio o al consumo

MATERIE PRIME: Prodotti ottenuti dalle attività di produzione primaria (agricoltura,

allevamento, pesca, biotecnologie microbiche, ecc.) e destinati a subire manipolazioni varie per

essere trasformati in alimenti

PRODOTTI INTERMEDI O SEMILAVORATI: Tutti i prodotti derivanti da manipolazioni e

trasformazioni delle materie prime, ma non ancora diventati prodotti finiti

Classificazione che suddivide i prodotti in base alla provenienza delle materie prime

alimentari di prima trasformazione sono prodotti trasformati ottenuti da materie prime

◦Prodotti

che provengono direttamente dall’agricoltura, dall’allevamento, dalla pesca, es PRODOTTI

FRESCHI (latte, carne, uova, pesce, frutta, verdura; refrigerati), CONSERVE (frutta, ortaggi,

carne, pesce; conservati con diversi metodi), vino, formaggio, burro, caffè

alimentari di seconda trasformazione sono ottenuti a partire da più ingredienti che

◦Prodotti

possono essere già stati oggetto di trasformazione (farina, zucchero, olio) oppure prodotti che

provengono direttamente dall’agricoltura, ecc… Sono considerati, ad esempio, prodotti di

seconda trasformazione prodotti quali pane e prodotti da forno, birra, piatti pronti, prodotti

dolciari…

REQUISITI DI QUALITÀ DI UN ALIMENTO

Qualità igienico-sanitaria

di patogeni e contaminanti chimici o fisici

◦Assenza delle norme di sicurezza alimentare (HACCP, regolamenti UE, Codex Alimentarius)

◦Rispetto di salubrità durante tutta la shelf-life

◦Garanzia

Qualità sensoriale

visivo (colore, forma, brillantezza)

◦Aspetto

e aroma

◦Odore e retrogusto

◦Sapore e texture

◦Consistenza

generale, caratteristiche percepite come gradevoli dal consumatore

◦In

Qualità nutrizionale

adeguato di nutrienti (proteine, grassi, carboidrati, vitamine, minerali)

◦Contenuto

di composti bioattivi benefici

◦Presenza

o riduzione di nutrienti critici in eccesso (zuccheri aggiunti, grassi saturi, sodio)

◦Assenza del valore nutrizionale durante conservazione e trasformazione

◦Stabilità

Qualità tecnologica e commerciale

e stabilità (shelf-life)

◦Conservabilità

al trasporto e alla distribuzione

◦Resistenza di lotto

◦Uniformità corretta e informativa

◦Etichettatura alle aspettative del mercato e alle tendenze

◦Rispondenza

(es. clean label, sostenibilità, claim nutrizionali)

CEREALI: Introduzione

Una delle più importanti derrate alimentari: produzione annua pari a circa 3 miliardi di tonnellate

Contribuiscono all’apporto energetico quotidiano attraverso il consumo umano diretto,

principalmente grazie al loro elevato contenuto di amido.

economica di proteine, di alcuni minerali e vitamine, e una fonte di numerosi composti

◦Fonte

bioattivi, tra cui le fibre alimentari e i composti fenolici.

consumo umano medio di cereali rappresenta solo circa il 40% della produzione totale.

◦Il una componente principale dei mangimi per il bestiame.

◦Costituiscono

al settore non alimentare biocarburante (mais)

◦Contributo

cereale è ogni pianta erbacea delle Graminacee che produce frutti dai quali si ottiene farina;

◦Il

estens., il frutto già raccolto (dal latino cerealis “attinente alla dea Cerere”).

PRINCIPALI CEREALI:

• Frumento o grano

• Riso

• Mais

• Orzo

• Avena

• Segale

• Miglio

• Sorgo

Cereali derivanti da selezione tra specie diverse:

• triticale=> frumento X segale • tritordeum => frumento duro X orzo

Farro monococco, farro dicocco, farro spelta appartengono al genere TRITICUM

Grano Saraceno, quinoa, amaranto sono PSEUDOCEREALI (piante dicotiledoni; composizione

eusi simili ai cereali)

Ad eccezione dell’Antartide, tutti e quattro i principali cereali – mais, frumento, riso e orzo – sono

coltivati in ogni continente, sebbene la produzione vari ampiamente. In termini di produzione

globale totale, il mais è al primo posto, seguito dal frumento e dal riso, per i quali la produzione è

quasi identica. Tuttavia, poiché le rese del frumento sono inferiori rispetto a quelle del mais o

del riso, una superficie coltivata più ampia è dedicata alla sua produzione.

Principali usi

Frumento: cereale piú utilizzato nei paesi occidentali per pane, pasta, biscotti, dolci, crackers,

cereali per la colazione, porridge, bulgur, mangime animale

Segale: produzione di pane di segale, bevande alcoliche

Orzo: zuppe, fiocchi, mangime, birrificazione, distillazione di alcolici

Avena: cereale ricco di beta-glucani, produzione di porridge, fiocchi per colazione, muesli

Riso: consumato principalmente in chicchi, base alimentazione asiatica

Il teff e i vari milletti sono ampiamente impiegati per la produzione di porridge e pani tradizionali

in Africa e Asia.

Il mais è uno dei cereali più versatili. Dalla sua macinazione derivano prodotti come polenta,

tortillas, cornflakes, snack, pane, dolci e una grande varietà di ingredienti industriali, come

sciroppo di mais o amido modificato. Una parte della produzione è destinata anche

all’alimentazione animale.

Il sorgo è usato per la produzione di porridge, pani tradizionali, birre locali e diversi tipi di snack.

Principali trasformazioni alimentari

macinazione a secco

• La è ampiamente praticata per il riso, il mais, il frumento e gli altricereali

minori. Tra i processi di macinazione a secco rientrano:

lavorazione del riso per ottenere il riso integrale o riso bianco a partire dal riso greggio (o

◦la

risone)

macinazione del frumento per ottenere farina o semola, rispettivamente dal frumento tenero

◦la

o duro e dal grano duro

decorticazione o la perlatura per produrre avena decorticata, orzo perlato e i relativi sfarinati

◦la

macinazione a umido

•La è finalizzata alla produzione di amidi, utilizzati per la successiva

produzione di amidi modificati o sciroppi di glucosio. L’industria della macinazione a umido del

frumento ottiene anche glutine vitale, utilizzato come importante additivo nella produzione di

prodotti da forno e di altri alimenti.

maltazione

• Il processo di è utilizzato per la produzione di malto. Il malto è uno degli ingredienti

principali per produzione di birre e bevande alcoliche distillate -> Malto diastasico-> con

attività amilasica.

I malti diastatici sono utilizzati anche nel settore dei prodotti da forno migliorare volume. I malti

non diastatici sono ampiamente utilizzati per produrre sciroppi di maltosio e come agenti

aromatizzanti e coloranti, soprattutto nella produzione di cereali per la colazione e prodotti da

forno.

LA CARIOSSIDE DEI CEREALI

La cariosside è il frutto tipico dei cereali e costituisce la parte che noi comunemente chiamiamo

indeiscente,

“chicco”. È un frutto secco cioè non si apre spontaneamente a maturità: tutte le sue

componenti restano saldamente unite, rendendolo particolarmente adatto alla raccolta, allo

stoccaggio e alla trasformazione industriale.

Il seme e il frutto sono fusi insieme, formando un’unica struttura compatta. Questa struttura

contiene tutte le componenti necessarie allo sviluppo della pianta e rappresenta anche la base

nutrizionale dei prodotti derivati dai cereali. La

cariosside può essere nuda o vestita:

NUDA: glume e glumelle sono

◦CARIOSSIDE

spontaneamente e facilmente eliminate. Mais,

miglio, segale, sorgo, triticale, frumento

hanno cariosside nuda.

VESTITA: glume e glumelle

◦CARIOSSIDE

sono fortemente adese alla cariosside, è

indispensabile la decorticazione per

eliminarle. Orzo, avena, riso hanno cariosside

vestita

Nella cariosside di tutti i cereali si distinguono TRE REGIONI (dall’esterno verso l’interno):

• pericarpo e tegumenti del seme

• germe (embrione + scutello)

• endosperma (strato aleuronico + endosperma amilaceo)

Esistono, tuttavia, delle differenze tra cereale e cereale: la composizione quantitativa delle

diverse parti della cariosside varia molto da specie a specie.

Queste differenze spiegano perché alcuni cereali siano più ricchi di lipidi, altri più ricchi di amido,

altri ancora più ricchi di fibra

(ricco di vitamine, lipidi, enzimi) : mais, miglio e

◦Germe

sorgo > avena, orzo e riso > frumento

amilaceo (parte ricca di amido): riso >

◦Endosperma

frumento (compinente fibrosa della crusca): riso <

◦Pericarpo

frumento

Amido

• Fonte primaria di energia dei cereali: fornisce tra il 70-80% delle calorie provenienti dalla dieta

• Sebbene il contenuto in amido vari tra i diversi cereali, rappresenta generalmente tra il 60 e

75% del peso della cariosside

• Oltre al suo valore nutrizionale, l’amido e gli amidi modificati sono utilizzati come ingredienti e

influenzano le proprietà di diversi alimenti

• Ad esempio, amidi di mais, frumento, riso, o patata, tapioca sono spesso usati per le loro

capacità gelificanti, addensanti, texturizzanti, stabilizzanti, ecc

• Amidi e prodotti derivati hanno un ruolo anche nel settore della carta o tessile

• Indipendentemente dalla fonte botanica, l’amido è un polimero a sei unità di D-glucosio, legati

da legami glicosidici di tipo α-1,4 and α-1,6

• L’amido contiene solo legami α. I legami α consentono ad alcuni polimeri dell’amido di formare

una struttura ad elica. La configurazione α e la struttura ad elica contribuiscono a definire le

proprietà dell’amido e la sua digeribilità

• L’amido può essere idrolizzato dalle amilasi

CELLULOSA: legame glicosidico β (1-4) molecola insolubile e rigida, in grado di creare

numerose interazioni (legami H) tra altre molecole simili => rigidità=> indigeribilità

Amilosio

• molecola lineare, polimero del D-glucosio, legami alfa- 1,4

• elevata tendenza ad associarsi

• forma complessi con gli emulsionanti

• solubilità in H2O a freddo: insolubile

• solubilità in H2O a caldo: parzialmente solubile

• reazione con iodio: colore blu (650 nm 2 max)

• livello in amido di frumento: 18-25%

Amilopectina

• Molecola ramificata,polimero del D-glucosio, legami alfa-1,4 e alfa-1,6 alle

ramificazioni

• Scarsa tendenza ad associarsi

• mostra bassa capacità d’interazione con emulsionanti

• solubilità in H2O a freddo: insolubile

• solubilità in H2O a caldo: insolubile

• livello in amido di frumento: 75-82%

Proprietà amido

I granuli di amido nativo sono essenzialmente

insolubili in acqua fredda e hanno una limitata

capacità di assorbimento dell'acqua

A T > 50 °C, I granuli di amido mostrano viscosità e

sono in grado di assorbire acqua

Fattori che influenzano la gelatinizzazione

dell’amido

botanica

◦Origine amido (rapporto amido/acqua)

◦Concentrazione

Concentrazione di altri componenti:

◦ => interagiscono con l’ amido alla

◦PROTEINE

superficie dei granuli rendendo difficoltosa la

diffusione del materiale, => assorbono acqua

LIPIDI => frazione POLARE forma un complesso con l’ amido ritardando rigonfiamento,

◦ frazione non polare=> impedisce idratazione zone micellari

=> grande affinità per l’acqua-> minor disponibilità di acqua per amido

◦PENTOSANI/FIBRA

SOLUBILI=> inibiscono rigonfiamento e ritardano gelatinizzazione

◦ZUCCHERI

aumentano resistenza granuli prima della frammentazione come zuccheri solubili

◦SALI=> gelatinizzazione.

Una delle principali proprietà dell’amido è la Questo processo avviene quando

l’amido viene riscaldato in presenza di acqua: i granuli assorbono acqua, si gonfiano, perdono la

loro struttura cristallina e rilasciano parte dell’amilosio, formando una struttura viscosa.

La gelatinizzazione è sfruttata nella produzione di amidi e sfarinati pregelatinizzati, molto utilizzati

soprattutto nel settore gluten free, perché migliorano la capacità di assorbire acqua e

conferiscono struttura agli impasti. Da questo processo derivano anche gli amidi istantanei, che

hanno il vantaggio di addensare a freddo senza necessità di cottura.

retrogradazione,

Un’altra proprietà importante è legata alla che può avvenire dopo la

gelatinizzazione. Durante il raffreddamento e la conservazione, le catene di amilosio e

amilopectina tendono a riassociarsi formando strutture più ordinate. l’amido resistente

Quando la gelatinizzazione è seguita dalla retrogradazione, si può formare

• L'amido resistente è quella porzione di amido che non viene idrolizzata dagli enzimi umani

nell'intestino tenue.

• Entra nell'intestino crasso dove viene parzialmente o totalmente fermentato.

• L’amido resistente è generalmente considerato uno dei componenti che costituiscono la fibra

alimentare totale.

LE PROTEINE proteine di origine vegetale

• A livello mondiale, le contribuiscono per più della metà dell’apporto

dietetico di proteine.

• Ogni anno vengono raccolti oltre 200 milioni di tonnellate di proteine sotto forma di cereali

dai tre principali cereali

• Questa quota comprende le proteine derivanti (frumento, riso e mais),

ma anche da specie meno coltivate (orzo, segale, triticale e sorgo).

• In alcuni Paesi in via di sviluppo, una singola specie cerealicola può essere la principale o

l'unica fonte di proteine nella dieta.

Le proteine sono:

Importanti per la pianta

•

La componente proteica dei cereali è fondamentale per il suo ruolo di seme: l’origine di una

nuova pianta.

Le proteine della cariosside hanno lo scopo naturale di fungere da riserva di aminoacidi per

l'embrione (germe) da cui attingere durante la germinazione.

Importanti per l’uomo

•

La componente proteica dei cereali è importante dal punto di vista nutrizionale come fonte di

aminoacidi, in particolare gli aminoacidi essenziali.

Importanti per i prodotti alimentari

•

Le proteine determinano la qualità tecnologica di numerosi alimenti.

Le proteine del frumento: classificazione “tecnologica” proteine totali,

Dal punto di vista tecnologico, le proteine del frumento si suddividono in che

non glutiniche glutiniche

comprendono due grandi frazioni: le proteine e le proteine

proteine non glutiniche rappresentano circa il 15–20% delle proteine totali. Si tratta di

◦Le

proteine solubili, che non partecipano alla formazione dell’impasto. Esse comprendono

albumine globuline

principalmente (circa il 60%) e (circa il 40%). Queste proteine includono

peptidi e amminoacidi, oltre a enzimi coinvolti nei processi biochimici del chicco. Dal punto di

vista funzionale, presentano proprietà schiumogene e sono proteine coagulabili, ma non

contribuiscono alla struttura visco-elastica dell’impasto. La frazione principale è costituita

dalle proteine glutiniche, che rappresentano circa l’80–85% delle proteine totali. Si tratta di

proteine insolubili o di riserva, responsabili della formazione dell’impasto e delle sue proprietà

reologiche. Questa frazione costituisce il glutine ed è suddivisa in gliadine e glutenine. Le

gliadine rappresentano circa il 40–50% delle proteine totali. Sono proteine a basso peso

molecolare (25.000–100.000 Da) e sono solubili in etanolo a