Appunti Analisi chimiche degli alimenti

3 PASSAGGI IN GAS CROMATOGRAFIA

Quando si lavora in gas cromatografia fondamentalmente si effettuano 3 passaggi:

1. Separazione (delle molecole)
2. Identificazione (delle molecole)
3. Quantificazione (delle molecole)

1. Si effettua una separazione delle molecole dalla miscela su colonna capillare (fase mobile: He - fase stazionaria: solido polare o apolare).

2. Dopo si procede con un'analisi di tipo qualitativo in cui vengono calcolati i tempi di ritenzione di ciascuna molecola per identificare ogni molecola precedentemente separata, quindi i vari picchi. Il tempo di ritenzione t (es: 12,234 min) è influenzato dalla natura di ciascuna molecola e dipende dalle condizioni cromatografiche operative (velocità lineare del carrier quindi flusso ml/min o psi, temperatura della programmata, fase stazionaria, lunghezza della colonna capillare). Se anche solo una di esse viene cambiata, allora anche il tempo di ritenzione varia.

3. Una volta calcolato il tempo di ritenzione, si

La percentuale della molecola A è data dall'area della molecola A (1142) diviso la somma delle aree di ogni molecola rilevata ed identificata (2692) e poi il tutto moltiplicato per 100. Si effettua la medesima operazione per la molecola B e C. La somma di ciascuna percentuale dovrebbe essere pari a 100.

Gli acidi grassi vengono quantificati, attraverso il principio della normalizzazione relativa, dopo essere stati separati, rilevati ed identificati.

Metodo di quantificazione con lo standard interno -b. Espressione risultato come concentrazione, es: mg/kg (ppm)

Esistono altri metodi di quantificazione più precisi come quello di quantificazione con l'aggiunta nella miscela del campione di un campione ad adatta concentrazione (standard interno). Lo standard interno permette di risalire all'esatta concentrazione di ciascuna molecola esprimendola, ad esempio, in mg/kg, cioè in ppm.

Uno standard interno (SI) è una molecola

Esempio gas cromatogramma di acidi grassi legati (FAME) nell'olio

In questo gas cromatogramma si riporta l'abbondanza del segnale in mV in funzione del tempo. Si tratta di un esempio di separazione dei vari acidi grassi e dell'ordine di uscita degli acidi grassi su una colonna capillare con fase stazionaria polare (prima i più bassobollenti e poi i più altobollenti).

Composizione acidica: Gas Cromatogramma di acidi grassi metilesterificati (FAME) di un alimento (formaggio)

Il seguente grafico

è un ulteriore esempio di gas cromatogramma in cui all’inizio si ha il picco del solvente e poi tutti glialtri acidi grassi.

Le frecce rosse indicano l’inizio e la fine del picco cromatografico, quindi è stata integrata l’area sottesa a ciascun piccoall’interno del grafico.

Estratto di un Report di analisi di un campione di olio vegetale

Quantificazione % relativa di:Σ acidi grassi saturi o insaturi

Etichettatura nutrizionale

Esempio di analisi FAME di oli di oliva vergini espressi come % relativa

ANALISI COMPOSIZIONE ACIDICA (% relativa) – Caratteristica chimico-fisica discriminante

1. Composizione in acidi grassi è ben definita per l’olio d’oliva rispetto ad altri oli (specificità quali-quantitativa)
2. Indici da rispettare:
• alcuni acidi grassi presenti in minori quantità, ritenuti i più discriminanti per le varie possibilicommistioni illecite
• presenza di eventuali isomeri trans degli acidi grassi

– stress termico (acido elaidinico) o ≤ 0,05% somma degli isomeri trans acido oleico→ o ≤ 0,05% trans linoleico + trans linolenico

Prova di rettificazione dell’olio→

ANALISI CHIMICHE SELETTIVE (non ufficiali) Analisi cromatografiche target

Esempio di formazione di marker chimici volatili (flavour) correlati all’ ossidazione lipidica

In base allo scopo analitico di una tecnica strumentale, è necessario decidere a priori se effettuare analisi chimiche di molecole ben specifiche, ossia fare analisi cromatografiche di tipo target, quindi andare ad individuare una o più molecole specifiche (marker chimico specifico) che devono essere estratte e separate dagli altri interferenti chimici durante l’analisi cromatografica affinché questi target chimici possano dare una risposta allo scopo analitico.

Di seguito è possibile vedere differenti marker chimici di natura volatile che hanno un impatto aromatico (= sensoriale) sulla matrice.

Alimentare proveniente da fenomeni di ossidazione lipidica (può portare alla formazione di metaboliti secondari per diversi fenomeni). Dopo una prima ossidazione lipidica, i metaboliti primari si degradano in metaboliti secondari. Alcuni metaboliti secondari sono rappresentati da marker chimici di natura volatile che provengono dalla degradazione degli acidi grassi insaturi presenti, per esempio, nell'olio di oliva. Dall'acido oleico, per ossidazione secondaria, si formano il nonanale, l'ottanale, il decanale e l'eptanale, ossia delle aldeidi sature a corta e media catena che sono correlabili a quanto l'ossidazione lipidica si è propagata nei lipidi. A partire dall'acido linoleico (2 insaturazioni), il marker chimico più importante che è correlato, in modo diretto, all'ossidazione lipidica è un'aldeide satura a 6 atomi di carbonio che è rappresentata dall'esanale (struttura chimica nell'immagine).

precedente – esanale considerato come il principale marker chimico dell’ossidazione lipidica). Questa molecola è associata ad una concentrazione tale che è sufficiente una piccola quantità di essa per conferire un odoresgradevole all’olio o all’alimento che contiene dei lipidi di questo tipo. L’attributo sensoriale associabile a questa molecola ricorda un odore di grasso e di vegetale (man mano che la concentrazione di questa molecola aumenta, diventa più elevata anche la quantità di questa sensazione olfattiva).

Accanto all’esanale esistono anche altre molecole, sia sature sia insature, che provengono da un processo di ossidazione lipidica. L’esanale, però, è considerato il marker chimico principale per capire se sono avvenuti fenomeni di ossidazione.

La formazione di aldeidi volatili è correlabile all’odore di rancido dove il marker principale risulta essere l’esanale

Perché la sua struttura chimica viene recepita molto bene dai nostri sensori olfattivi, quindi ne è sufficiente una piccolissima quantità per ricordare l'odore di rancido.

OSSIDAZIONE LIPIDICA A partire dal trigliceride oppure da acidi grassi insaturi liberi, si possono formare dei radicali liberi e, in presenza di ossigeno, avvengono diversi fenomeni. Gli idroperossidi, a partire da fenomeni di ossidazione primaria, si possono polimerizzare tra di loro o possono dare vita a prodotti di ossidazione secondaria che influenzano il flavour, quindi l'aroma del prodotto alimentare (considerati come off-flavour). Queste molecole sono principalmente aldeidi, chetoni, alcoli, idrocarburi, acidi ed epossidi. In altri casi, gli idroperossidi possono ossidare, a loro volta, pigmenti e vitamine e possono legarsi a proteine creando processi di insolubilizzazione, quindi di precipitazione.

ESEMPIO DI RICERCA (dati bibliografici) PER DETERMINAZIONE STATO OSSIDAZIONE LIPIDICA: analisi

In modalità target o untarget, consiste nel fatto che l'agente che estrae le molecole volatili (es: esanale) è un sottile polimero che si trova all'interno di un ago cavo di acciaio. Questo polimero è chiamato fibra SPME, ha le dimensioni di un sottile capello e ha una lunghezza massima di 1-2 cm.

La fibra SPME è in grado di estrarre determinati analiti che provengono dall'alimento grazie al riscaldamento dell'alimento stesso in un sistema chiuso (es: dentro un vial). Se il vial viene riscaldato a determinate condizioni di temperatura, dopo un po' di tempo, le molecole volatili presenti nell'alimento (in particolare il target esanale, se presente nell'alimento) tendono a passare dallo stato solido o liquido a quello gassoso. Passa, quindi, in equilibrio nello spazio di testa. Si ha, quindi, un fenomeno di concentrazione di queste molecole volatili di analiti nello spazio di testa che si trova appena sopra.