Appunti completi di Chimica degli alimenti

INTRODUZIONE

ESAME

Orale 30 min circa

- Intero programma

- Valutazione si basa anche su conoscenze base di chimica generale, organica, biochimica

necessaria per sostenere esame

LIBRI

- “chimica degli alimenti” piccin

- “principi di chimica degli alimenti” zanichelli

- “analisi dei prodotti alimentari” piccin

Metabolomica

Metabolomica = scienza che studia grandi sistemi di metaboliti

Studi nutrizionali

✓ Caratterizzazione di rifiuti alimentari

✓ Sviluppo di nutraceutica

✓ Screening fotochimico di piante medicinali

✓

Metaboliti = sostanze con PM < 1500 Da

- Processi per isolare un certo metabolita

INTRODUZIONE

Hippocrate “fai che il cibo sia la tua medicina e la medicina il tuo cibo”

- Importanza dieta bilanciata

- Importate cosa e come mangiamo (quantità e qualità)

- Importante composizione alimento e come prodotto

Alimenti

Alimento = matrice chimico-fisica complessa = qualsiasi sostanzae o prodotti trasformati o

miscele di sostanze destinate a essere ingeriti o di cui si prevede ragionevolmente che possa

essere ingerito da esseri umani, senza però avere necessariamente un valore nutritivo, inclusa

acqua (regolamento CE 178/2002) e che (anche in seguito a modificazioni) svolgono una o più

delle funzioni riportate in seguito

- Prima normativa comune nel campo della salute e igiene degli alimenti: definisce

disposizioni atte a garantire maggior qualità igienica e sanitaria degli alimenti

- Ognuno ha delle proprietà specifiche

- Alimento è complesso che è costituito da parti semplici

- Anche l’acqua è un alimento che deve avere certe proprietà

a. Acqua potabile = per essere definita tale deve rispettare certe caratteristiche

• Classificati in base a origine

a) Vegetale

b) Animale

c) Minerale

d) Sintetica edulcoranti, antiossidanti

• Funzioni

Energetici (nutrienti) => forniscono energia per svolgimento diverse attività fisiche, per

✓ produzione calore e altre forme di energia

Glucidi

▪

- Zuccheri zucchero, sciroppo di glucosio, melassa, miele

- Sostanze amidacee farina e derivati, pane, cracker, pasta, patate, vegetali farinosi (castagne)

Lipidi burro, lardo, olio di margarina, olio di semi, strutto, frutta oleosa (frutta secca)

▪ Protidi carni, pollame, prodotti ittici, latte, uova, legumi, cereali

▪ Plastici => forniscono substrati per formazione o riparo tessuti

✓ Proteine

▪ Minerali Ca (latte, formaggi, pesci grassi, uova), P (carni, prodotti ittici, latte, formaggi, uova,

▪ legumi, cereali integrali), Fe (cerni, uova, legumi, prodotti ittici), I (pesci parini, alghe marine)

Bio-regolatori => modulano processi biochimici che avvengono nell’organismo

✓ Vitamine A/retinolo (olio di fegato di pesce, fegato, rene, tuorlo d’uovo, vegetali versi e gialli),

▪ B1/tiamina (cereali integrali, legumi secchi, carne di maiale), B2/riboflavina (carni in genere,

latte, formaggi, legumi, vega teli verdi), PP/nicotinamide (cereali integrali, alcune carni),

C/acido ascorbico (agrumi, frutta fresca, pomodori, peperoni), D3/colecalciferolo (pesce

grassi, fegato di pesci, tuorlo d’uovo)

Non sono considerati alimenti

- Mangimi

- Animali vivi, a meno che non siano preparati appositamente per immissione sul oercsto a fini

del consumo umano

- Vegetali prima della raccolta

- Medicinali

- Cosmetici

- Sostanze stupefacenti o psicotrope

- Tabacco e I suoi prodotti

- Residui contaminanti

Alimento vs prodotto alimentare

Quando alimenti indicati come prodotti alimentari = si considerano processi di lavorazione

trasformazione (antropica) che alimento di base ha subito prima di assumere I caratteri del prodotto

finito, così come viene consumato

Chimica degli alimenti

- Da greco βρῶμα–ατος, ovvero «cibo» e λογία, ovvero «scienza»

= branca della chimica che studia composizione, alterazioni e trasformazioni delle sostanze alimentari

= in modo più attuale, disciplina che studia composizione degli alimenti per definirne:

- Profilo chimico totale (non solo nutrienti)

- Aspetti nutritivi (qualità e tipologia di nutrienti)

- Qualità (tecnologia, conservazione, contaminazione)

- Genuinità

- Tipicità

- Loro riutilizzo

Mediante analisi chimico-fisiche e processi tecnologici ad hoc

Caratterizzazione chimica e nutrizionale degli alimenti

Analisi degli alimenti

• Tutti prodotti alimentari richiedono analisi di varie proprietà

Ciò può essere effettuato ai fini gestione qualità dell’alimento durante filiera produttiva (azienda o

✓ lab), da materie prime a prodotto finale

Ai fini della ricerca o per determinare corrispondenza a parametri di qualità stabiliti per legge

✓

• Natura campione e ragione specifica dell’analisi dettano scelta metodo analitico opportuno

Caratterizzazione alimenti

Obiettivi:

determinare composizione materie prime e prodotti finiti

✓ Caratterizzare reazioni e processi durante produzione, trasformazione, stoccaggio e cottura.

✓ Compito è complicato dalla natura complessa e spesso non riducibile di questi materiali

Mantenere il legame tra questi studi e aspetti tecnologici e ed economici

✓ Mantenere il passo con evoluzione delle tecniche analitiche, con particolare attenzione alle

✓ nuove problematiche (foto e attenzione dei consumatori per problemi legati alla

contaminazione e ai rischi per la salute)

Composizione degli alimenti

• alimenti sono costituiti, in proporzione variabile, da principi nutritivi (nutrienti) tradizionalmente

riconducibili a (tutti indispensabili per normali funzioni dell’organismo)

a. Macronutrienti

- Glucidi

- Lipidi

- Protidi

- Acqua

b. Micronutrienti

- Vitamine

- Sali minerali

• inoltre, altre sostanze chimiche presenti negli alimenti possono essere prive di proprietà

nutrizionali ma presentare altre proprietà importanti dal punto di vista funzionale o

organolettico come

- Acidi organici succinico, tartarico, citrico, malico…

- Sostanze coloranti clorofilla, antocianine

- Sostanze volatili => responsabili qualità aromatiche

- Metaboliti secondari vegetali glucosinolati, fenoli…

• altre ancora possono essere presenti negli alimenti, anche se la loro presenza non è

desiderata due punti in questo caso si parla di contaminanti residui di fitofarmaci, metalli

pesanti, inquinanti di processo, MOCA, tossine fungine o batteriche

Nutrienti / principi nutritivi

• alimenti forniscono principi nutritivi necessari al nostro organismo

• Principi nutritivi / nutrienti sono costituiti da

a. Proteine (animali / vegetali)

- diverso valore nutrizionale, a seconda della composizione aminoacidica (AA)

- Di solito valore biologico proteine animali > vegetali

- Alcuni AA (essenziali) devono essere obbligatoriamente assunti con la dieta, dato che il

nostro organismo non è in grado di sintetizzarli

b. Lipidi

- Principalmente trigliceridi

- Anche steroli (da cui deriva colesterolo, ormoni steroidei, vit D)

- e vitamine liposolubili (A, D, E, K)

c. Glucidi

- In alimenti di origine vegetale

- In latte e derivati

Differenziano in:

▪ Semplici: basso MW, solubili in acqua, sapore dolce

o Polisaccaridi: alto MW, insolubili in acqua, insapori

o

Dal punto di vista nutrizionale si dividono in:

▪ Disponibili: zuccheri semplici e polisaccaridi digeribili e assimilabili amido

o Non disponibili: oligosaccaridi e polisaccaridi non digeribili che costituiscono la fibra

o alimentare cellulosa, pectine

d. Vitamine

Idrosolubili

o Vitamina C / acido ascorbico

▪ Vitamine B: B1-B12

▪

Liposolubili

o Vitamina A / retinolo

▪ Vitamina D / colecalciferolo

▪ Vitamina E / tocoferolo

▪ Vitamina K / fillochinone

▪

e. Sali minerali

Funzione plastica (formano ossa e denti)

✓ Funzione regolatrice

✓

- In vegetali e animali

Na, K => regolano pressione sanguigna, Partecipano a sacamni della

▪ membrana cell sale da cucina, molti alimenti Na), brodo, frutta, ortaggi, cacao

(K)

Ca, P => aiutano sviluppo ossa, denti, coagulazione sangue, funzionamento di

▪ muscoli e nervi Latte e derivati, frutta (Ca, P); pollo, pesce, cereali integrali (P)

Fe => aiuta crescita muscoli, costituisce Hb carne rossa, fegato, tuorlo,

▪ verdura, legumi, noci

Mg => favorisce sintesi delle proteine carne rossa, patate, verdure, cereali

▪ I => serve a funzionamento tiroide pesci, frutti di mare, sale iodato

▪ Sn (Selenio) => previene morte cellule del fegato e degenerazione delle cell

▪ muscolari pesce, carne, cereali, patate

f. Acqua

- Alimento di per sé

- Costituente di molti alimenti

- Stati: solido, liq, gas

- Trasparente, incolore, inodore

- Risorsa

- Consuma rocce

- Può contenere Sali minerali, forme di vita, sostanze inquinanti

- Occupa 72-75% Terra

- Si trova in aria, animali, piante, uomo, frutta e verdura

Additivi alimentari

Additivo alimentare = sostanza normalmente non consumato come alimento in quanto tale non

utilizzato come ingrediente tipico degli alimenti ma, indipendentemente dal fatto di avere un valore

nutritivo, viene aggiunta intenzionalmente i prodotti alimentari a scopo tecnologico o organolettico

Etichettatura degli alimenti

Valore nutritivo degli alimenti

Valore nutritivo = quantità di energia ai principi nutritivi che i componenti chimici di un alimento

possono rendere effettivamente disponibile per il metabolismo (mantenimento e produzione)

dell’organismo umano

• indicato con numero di calorie (cal) che sostanze alimentare sviluppa per completa

combustione, riferito a 100 g di sostanza

• Calorie rappresentano misure dell’energia fornita dagli alimenti al nostro organismo

• 1 cal = 4,184 J

- valore calorico di 1 g di proteine e 1 g di carboidrati è 4,1 kcal

- Quello di 1 g di lipidi è 9,3 kcal

• Per qualsiasi alimento preimballato, informazioni nutrizionali riportate sull’etichetta del prodotto

• Però, l’indicazione sul contenuto di nutrienti in un alimento non è sufficiente da solo determinare

il valore nutritivo dello stesso, perché? => di recente è stato posto l’accento non soltanto sul

contenuto ma anche sulla biodisponibilità e sul valore biologico dei nutrienti

Biodisponibilità e valore biologico

Biodisponibilità = frazione di una sostanza nutriente effettivamente utilizzabile dall’organismo

- Ad es Molti sali minerali sono scarsamente assorbiti se somministrati in forma inorganica Fe

negli spinaci, mentre lo sono in forma di complessi leganti organici Fe-Hb nelle carni

valore biologico = non si riferisce al potere nutritivo in quanto tale, ma alla presenza di determinati

componenti

- Es apporto nutrizionale dei grassi e correlato al contenuto in acidi grassi essenziali, oltre al

loro potere energetico

- Es apporto nutrizionale delle proteine si basa sul loro valore nutrizionale (E) e sul contenuto

di aminoacidi essenziali

valore nutritivo degli alimenti: etichetta

• 13/12/2016 in vigore obbligo di inserire dichiarazioni nutrizionali sull’etichette dei prodotti

alimentari preimballati con modalità disciplinate nel regolamento UE numero 1169/2011

(relativo a forniture di informazioni sugli alimenti ai consumatori)

- tabella nutrizionale obbligatoria

• DM 19/11/2020 introduce NutrInform Battery che al momento è facoltativo

Nutri-score

= sistema di etichettatura dei prodotti alimentari sviluppato in Francia, pensato per semplificare

identificazione del valore nutrizionale di un prodotto alimentare attraverso una scala cromatica e

alfabetica (non fornisce informazioni su composizione ma da un verdetto generale sul cibo)

- Alto contenuto di frutta e verdura, fibre e proteine promuove un punteggio più alto

- Alto contenuto di energia, zuccheri, acidi

grassi saturi e sodio si traduce in un punteggio

negativo

Etichettatura e legge

= deve fornire informazioni essenziali per consentire ai consumatori di compiere scelte consapevoli

in relazione agli alimenti che consumano. Informazioni richieste devono essere precise, facilmente

visibili e comprensibili, non fuorvianti, indelebili.

• Normativa di riferimento in UE, regolamento UE 1169/2011

• Per alcuni prodotti è presente, inoltre, specifiche normative di settore, cosiddetta verticale, le cui

prescrizioni devono essere integrate con quelle dettate dalla normativa generale, comunitaria e

nazionale

a. alimenti preimballati: info obbligatorie devono comparire sul preimballaggio o su

un’etichetta a esso apposta

b. alimenti non preimballati: info devono essere trasmesse all’operatore che riceve tali

alimenti affinché quest’ultimo possa fornirle al consumatore finale

Etichettatura (Regg. n. 1169/2011 e 78/2014)

Info obbligatore

1. denominazione specifica

norme merceologico dell’alimento

2. elenco degli ingredienti

tutti ingredienti che sono contenuti in un alimento.

- ingredienti elencati in base alla quantità %, in ordine decrescente

- Gli ingredienti che possono causare allergie o altre reazioni indesiderate devono essere

chiaramente evidenziati sull’elenco degli ingredienti

3. Datazione:

tutti gli alimenti devono essere datati, salvo eccezioni quali la frutta e verdura fresche,

l’aceto o il sale da cucina

4. Istruzioni sulla conservazione e sull’impiego

alimenti rapidamente deperibili devono essere conservati o utilizzati in condizioni

particolari

5. Indirizzo

nome e indirizzo dell’azienda o della persona che fabbrica, importa, imballa, confeziona,

riempie o consegna l’alimento

- Di regola, si tratta del distributore

6. Paese di produzione

indicazione del Paese in cui l’alimento è stato completamente prodotto o in cui sono

avvenute le fasi essenziali della trasformazione

7. Provenienza degli ingredienti:

in alcuni casi possono essere richieste indicazioni supplementari sull’origine degli ingredienti

8. Dichiarazione del valore nutritivo

fornisce informazioni sulla quantità di sostanze nutritive contenute in un prodotto

9. Marchio di identificazione

per alcuni alimenti di origine animale (es. yogurt) è obbligatorio un marchio di

identificazione alfanumerico facente riferimento all’azienda in cui l’alimento è stato

trasformato o imballato per l’ultima volta.

Indicazioni facoltative:

indicazioni particolari

o quali «vegano» o «senza glutine» sull’etichetta (10) sono facoltative per i produttori.

Indicazioni nutrizionali

o come per esempio «a ridotto contenuto calorico» (11) o sulla salute come per esempio «il

calcio è necessario per il mantenimento di ossa normali» (12) possono essere impiegate solo

se si soddisfano determinati requisiti di composizione in macro e/o micronutrienti

Qualità, genuinità e tipicità degli alimenti

Qualità = rispondenza a determinati standard che si riferiscono a loro volta ad altrettante

caratteristiche del prodotto, concetto complesso, si basa su diverse proprietà dell’alimento

Genuinità = conformità della composizione di un prodotto alimentare ai requisiti (standard) previsti

per quell’apposito prodotto nella legislazione speciale = in altri termini si traduce in una fedeltà alla

composizione del prodotto alimentare formalizzato dal legislatore (no contraffazione)

Tipicità = insieme delle caratteristiche di un prodotto, derivanti da una precisa zona di produzione

dei sistemi di lavorazione legati ad antiche tradizioni, che rimangono costanti nel tempo rendendo il

prodotto riconoscibile

Qualità degli alimenti

= (secondo norma UNI EN ISO 8402) “insieme delle proprietà delle caratteristiche che

conferiscono al prodotto la capacità di soddisfare esigenze espresse o implicite del consumatore”

• Nel caso prodotti alimentari, giudizio qualitativo non risulta semplice in quanto accanto a una

qualità chimico-fisica e (micro)biologica, individuale in maniera oggettiva e misurabile, bisogna

considerare qualità percepita, soggettiva, psicologica, diversa e talvolta in contrasto con la

prima

• Da parte del produttore degli alimenti, concetto di qualità implica una serie di attributi importanti

nel definire il successo commerciale del prodotto alimentare

• Per quanto riguarda l’industria, scopo è quello di produrre alimenti di qualità uniforme tramite

processi industrializzati

Qualità secondo diversi aspetti

a) Qualità igienico-sanitaria

= riguardo i requisiti irrinunciabili di non pericolosità per la salute dell’uomo, ossia assenza

tossicità acuta e cronica derivante da cause chimiche biologiche, tenuto conto dell’entità e della

frequenza dei consumi (rientra in queste considerazioni anche presenza contaminanti

ambientali e residui di pesticidi)

b) Qualità tecnologica

= legata a tutto ciclo fabbricazione prodotto, materie prime, trattamenti subiti, precauzioni prese

o meno

c) Qualità nutrizionale e calorica

= capacità di un alimento di nutrire adeguatamente sia quantitativamente (entità apporto

sostanze nutrienti) sia qualitativamente (composizione equilibrata, speciale per rapporti

aggiuntivi nutrienti attualmente carenti, saltuariamente carenti o per rapporto ridotto o nullo in

componenti indesiderati dei consumatori in condizioni particolari)

d) Qualità organolettica o edonistica

= difficilmente codificabile e estremamente variabile in quanto soggettiva (qualità psicologica) e

correlata a caratteristiche estetiche (colore, forma, limpidità, confezione…) e sensoriali

(consistenza, aroma, sapore…)

e) qualità d’uso o di servizio

= definita prevalentemente d