Appunti Analisi chimiche degli alimenti

ANALISI CHIMICHE DEGLI ALIMENTI

Tecnologo alimentare e le analisi chimiche applicate agli alimenti

All’interno dell’Ordinamento della professione di tecnologo alimentare una delle richieste è quella di saper valutare in modo

oggettivo un prodotto alimentare attraverso delle analisi chimico-fisiche.

Questo tipo di analisi, insieme a quelle microbiologiche, servono per accertare la qualità di diversi punti del prodotto

alimentare (non solo del prodotto finale, ma anche delle materie prime, di eventuali semilavorati, degli imballaggi, del

packaging, ecc.).

d) le analisi dei prodotti alimentari; l'accertamento ed il controllo di qualità e di quantità di materie prime alimentari,

di prodotti finiti, di additivi, di coadiuvanti tecnologici, di semilavorati, di imballaggi e di quanto altro attiene alla

produzione e alla trasformazione di prodotti alimentari; La definizione degli standard e dei capitolati per i suddetti

prodotti. Tali attività sono svolte presso strutture sia private che pubbliche.

Gli alimenti sono composti da molecole ed è per questo che la chimica è

una branca della scienza importante per valutare, attraverso le analisi

chimiche, i prodotti. L’alimento è formato da macro e micro molecole. Ciò

permette di determinare la sua composizione chimica nutrizionale e non

(quella che si deve in etichetta). Dato che esistono dei processi tecnologici

per trasformare una materia prima in un prodotto alimentare è necessario

conoscere come il processo può modificare alcune delle componenti

chimiche (essendo alcune molecole altamente reattive) e inficiare la

qualità del prodotto finito. Questo serve per intervenire sui processi di

produzione per ottenere un prodotto che sia sicuro e di qualità (N.B. la

sicurezza alimentare, dal punto di vista chimico, fisico e microbiologico, è

un prerequisito della qualità).

Composizione chimica quali-quantitativa di categorie alimentari principali e analisi chimiche merceologiche per il

controllo qualità alla fine di un processo tecnologico

Le analisi chimiche, in questo corso, sono fondamentalmente focalizzate su analisi di natura merceologica che, perciò,

permettono di risalire ad indici chimici di base e poi, attraverso analisi strumentali, di capire meglio alcuni aspetti di

caratterizzazione dell’alimento.

I componenti chimici (sia macro sia micro nutrienti) all’interno di un alimento posso subire delle modificazioni durante un

processo tecnologico.

Perché effettuare analisi chimiche su alimenti?

Le prime direttive per effettuare un controllo ufficiale degli alimenti risalgono solo al 1999, quindi sono molto recenti.

La Direttiva 93/99/CE prevede:

• di effettuare dei controlli ufficiali sui prodotti alimentari che servono per capire le caratteristiche

chimico-fisico nutrizionali del prodotto alimentare che ad oggi sfocia, quindi, nell’etichettatura che è possibile

vedere sul packaging di tutti gli alimenti commercializzati. Il controllo ufficiale non si limita ad una caratterizzazione

chimico-fisica delle componenti nutrizionali, ma anche di quelle non nutrizionali

(es: umidità, presenza di contaminanti chimico-fisici, elementi chimici come metalli pesanti, ecc.).

• durante la produzione di un prodotto finito è necessario seguire una gestione del programma di qualità in modo tale

che il prodotto finale sia il più standardizzato possibile. Le analisi chimiche, quindi, vengono utilizzate per controllare

un adeguato processo alimentare e le materie prime (ossia ingredienti di base)

• analisi su prodotti alimentari che presentano problemi o prodotti di concorrenza

Le analisi chimiche sugli alimenti seguono delle direttive di

attività di controllo. Queste direttive, a partire dagli

anni ’90, si sono sempre più regolamentate e sviluppate fino ad

arrivare al nuovo Regolamento CE 1169/2011 che ha

regolamentato l’etichettatura nutrizionale dei prodotti

alimentari. Questo regolamento ha inserito delle novità che

hanno approfondito alcuni aspetti nutrizionali dell’etichettatura.

L’immagine a sinistra rappresenta un’etichetta con una vecchia

tabella nutrizionale (prima del Reg CE 1169/2011), mentre quella

a fianco è un esempio di una nuova etichetta. Sono cambiati

alcuni aspetti nutrizionali (es: nel campo dei carboidrati è

necessario inserire il tipo di zuccheri, in quello dei grassi quanti

saturi su una porzione generalmente di 100 g, ecc.).

Questo Reg CE 1169/2011 ha regolamentato l’etichettatura nutrizionale basandosi anche sulle analisi merceologiche

specifiche delle diverse categorie alimentari. Una categoria alimentare, ad esempio, nel campo dei lipidi, è l’olio EVO.

Un altro esempio è quello di scrivere su un’etichetta nutrizionale “Prodotto a basso contenuto di grassi”. Si tratta di una

dicitura che è possibile inserire solo se il contenuto di grassi descritto nella tabella nutrizionale risulta essere al di sotto di un

certo valore.

Un altro aspetto di attività di controllo e, quindi, del motivo di effettuare un’analisi chimica di un alimento è che l’azienda

deve autocontrollarsi, ossia deve controllare il proprio prodotto finito, il processo produttivo (semilavorati) e le materie

prime che provengono da diversi fornitori e che possono essere utilizzate per le verifiche di alcune specifiche. La scheda

tecnica di un prodotto, infatti, deve presentare delle indagini chimiche che devono essere richieste dall’azienda o è il

fornitore stesso che le fornisce. Oltre alle schede tecniche, vi sono anche i certificati di analisi, quindi un’azienda può

effettuare un proprio autocontrollo chiedendo un certificato di analisi ad un laboratorio esterno su una materia prima o su

un semilavorato o su un prodotto finito verificando degli specifici parametri chimici per assicurarsi che rientrino all’interno di

particolari specifiche. Questa richiesta può essere effettuata all’interno di un laboratorio aziendale (gestione tecnica ed

economica di un laboratorio interno aziendale) oppure ci si può avvalere di laboratori esterni (analisi per conto terzi).

Si fanno analisi chimiche, inoltre, per valutare la qualità dei prodotti della concorrenza, per valutare se uno specifico set di

produzione risulti accettabile oppure no, per verificare la conservazione di un prodotto alimentare. Per capire la shelf-life di

un prodotto, le aziende devono fare degli studi interni per inserire una data di scadenza consigliata o perentoria sulla propria

etichetta.

Molti prodotti alimentari devono essere controllati da enti pubblici preposti (ASL, istituti zooprofilattici, ecc.) che effettuano

delle verifiche ispettive per valutazioni legali. Queste specifiche legali vengono fatte anche attraverso analisi chimiche.

Le analisi chimiche servono per una ricerca pura e/o applicata, quindi per sviluppare un nuovo prodotto alimentare oppure

per tracciare un prodotto alimentare in termini di caratteristiche (es: capire se un prodotto lattiero-caseario sia realmente

prodotto con alimentazione ad erba fresca

piuttosto che ad insilati – ricerca di terpeni, più

sono abbondanti, più il prodotto è stato

ottenuto da un animale alimentato ad erba

fresca).

Un esempio di enti o organismi pubblici preposti

al controllo di prodotti alimentari, anche

attraverso analisi chimiche, è l’ICQRF, ossia

l’Ispettorato Centrale della tutela della Qualità e

Repressione Frodi dei prodotti agroalimentari

che ha sede a Roma, ma ha uffici e laboratori

chimici su tutto il territorio italiano. Questo tipo

di ente è nato negli anni ’80 dopo il caso del

cosiddetto vino al metanolo. Attualmente

l’ICQRF in Italia effettua molte analisi chimiche

per combattere le frodi alimentari.

Questo è un esempio di studio che risale

all’anno 2014 dove è possibile vedere i diversi

comparti agroalimentari, i campioni analizzati e

quanti campioni sono risultati irregolari espressi

in percentuale.

La seguente immagine rappresenta un ulteriore esempio di controlli su una categoria di prodotti, quella dei prodotti biologici.

Nell’anno 2016 l’ICQRF ha effettuato diversi controlli e alcuni sono riscontrati irregolari.

I laboratori valutano la tutela del Made in

Italy specialmente sul web dato che molti

prodotti alimentari vengono venduti tramite

internet. Di conseguenza l’organismo italiano

verifica alcuni aspetti per bloccare eventuali

irregolarità di prodotti venduti che in realtà

non rispondono alla dicitura con la quale

vengono venduti. Un tipico esempio è quello

del Parmesan cheese. Viene venduto un

prodotto come fosse Parmigiano Reggiano,

ma il paese d’origine è il Sud Africa, quindi

non rientra nell’eccellenza del DOP.

Esistono, quindi, molti controlli nel settore agroalimentare che possono essere

forniti da vari enti. Dal punto di vista igienico-sanitario, gli enti preposti sono

soprattutto gli Istituti Zooprofilattici Sperimentali (IZS), le ASL e i NAS. Dal punto

di vista dei controlli merceologici e, quindi, della rispondenza delle

caratteristiche chimico-fisiche sulla normale etichettatura nutrizionale è l’ICQRF.

Altri enti effettuano controlli di tipo amministrativo e fiscale in ambito

agroalimentare come la GdF (Guardia di Finanza). Accanto a questi enti anche le

aziende devono effettuare autocontrollo come detto precedentemente.

2° esempio

: analisi chimiche per valutare la Conformità nutrizionale rispetto ad un disciplinare di produzione

Si tratta di un estratto di un disciplinare di produzione di un prodotto lattiero-caseario (Asiago DOP). Questo disciplinare nel

tempo si è aggiornato e, al giorno d’oggi (a partire dal 2005) si è rinnovato e ha dato delle indicazioni. Accanto alle

caratteristiche di produzione nel disciplinare vi sono delle indicazioni chiare anche su alcune caratteristiche chimico-fisiche

nutrizionali (in questo caso si richiede il contenuto minimo di proteine, di sale, di umidità). In particolare in basso ci sono dei

valori quantitativi di parametri nutrizionali come proteine, grasso e cloruro di sodio che devono essere attorno ad un certo

valore.

I disciplinari danno delle indicazioni di come deve essere un certo tipo di prodotto.

Terminologie per descrivere eventuali frodi nel campo degli alimenti

• →

Adulterazione quando si parla di adulterazione di un prodotto alimentare significa che è stato aggiunto o

sottratto di un componente chimico generalmente a basso costo che fa parte della normale composizione

chimico-fisica del prodotto stesso. Per esempio nel latte vi è un contenuto elevato di acqua (intorno all’80%). Se

viene annacquato o scremato per venderne un quantitativo superiore senza segnalarlo in etichetta, si tratta di

un’adulterazione

• →

Sofisticazione si aggiunge una sostanza che è estranea alla normale composizione chimica del prodotto

alimentare, quindi non dovrebbero essere normalmente presenti nell’alimento. Un esempio è l’aggiunta di

saccarosio ad un mosto per aumentarne la gradazione alcolica

• →

Falsificazione falsificare un prodotto alimentare significa sostituirne uno con un altro (es: Parmesan cheese –

ricorda l’Italian sound, ma non ha nulla a che fare con il prodotto alimentare)

• →

Contraffazione si riferisce alla sostituzione della denominazione o del marchio di un prodotto ad un prodotto di

marca diversa, quindi si intende la commercializzazione di un prodotto al posto di un altro (es: vendere olio di semi

al posto dell’olio di oliva)

• →

Alterazione/Conservazione tutti i prodotti alimentari sono naturalmente sottoposti ad alterazione durante la

loro conservazione (shelf-life). Si intende un normale processo di deterioramento spontaneo nel tempo che può

essere più o meno accelerato a seconda delle caratteristiche chimico-fisiche del prodotto

• →

Denaturazione è un’operazione volontaria da parte di un’azienda che permette di rendere un prodotto inadatto

ad usi alimentari. Un tipico esempio è la denaturazione dell’alcol etilico (colore rosa) che serve per sanitizzare

diverse superfici. Si tratta di alcol etilico addizionato di un colorante e, eventualmente, stabilizzanti per essere

denaturato. Ciò significa che questo alcol etilico non potrà più essere utilizzato per usi alimentari, ma solamente per

altri scopi (es: igiene)

➔ La denaturazione non costituisce una frode poiché non rientra nei prodotti alimentari

SICUREZZA ALIMENTARE: prerequisito della qualità alimentare

“La sicurezza alimentare è parte integrante della qualità" (Byrne, 2001)

Nei prodotti alimentari (materie prime, semilavorati, prodotti finiti) è possibile riscontrare diverse componenti chimico-

fisiche indesiderate. Tutte queste sostanze che inficiano la sicurezza alimentare possono essere:

• →

sostanze nocive di origine naturale, ossia già presenti naturalmente nel prodotto alimentare (estrogeni,

glicosidi, aflatossine, acido ossalico, allergeni)

• →

residui aggiunti per pratiche agronomiche o veterinarie che possono inficiare la sicurezza del prodotto

alimentare (anabolizzanti, antibiotici, sulfamidici, agrofarmaci, …)

• →

metalli

cessione di (rame e ferro) sostanze di natura inorganica che possono provenire da fonti endogene o

esogene. Per quanto riguarda le prime possono avere origine da impianti o coadiuvanti tecnologici (antischiuma –

non viene effettuata un’adeguata pulizia) o materiali da imballaggio (monomero PVC - prove di cessione)

• →

inquinamento ambientale fenomeni ambientali esterni che possono essere evidenti nei prodotti alimentari a

causa della presenza di inquinamento esterno (Pb, PCB, diossina, detergenti, disinfettanti, sostanze radioattive)

Alimento (Reg CE 178/2002) o prodotto alimentare o derrata alimentare

Secondo la definizione del Codex Alimentarius e di altre organizzazioni come FAO (Food and Agriculture Organization), WHO

(World Health Organization) e EFSA (Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare) un alimento è: “Qualsiasi sostanza o

prodotto trasformato, parzialmente o non, che è destinato ad essere ingerito da esseri umani, non avente carattere di

medicamento. Nell’organismo umano è necessario produrre, attraverso un processo metabolico, energia, calore e materiale

di accrescimento. Sono comprese le bevande, le gomme da masticare e qualsiasi sostanza compresa l’acqua intenzionalmente

incorporata negli alimenti”.

L’alimento ha la caratteristica di fornire energia, di permettere lo svolgimento di processi metabolici all’interno del corpo

umano e di fornire, quindi, calore e materiale di accrescimento per il nostro corpo.

La disciplina delle analisi chimiche degli alimenti studia la composizione chimica di un alimento in tutte le sue componenti

(sia micro sia macro costituenti) nonché la reattività dei vari nutrienti.

Questa disciplina, perciò, sviluppa delle metodiche di analisi chimico-fisiche (anche definite metodiche analitiche) per risalire

a conoscere qual è la tipologia di componente chimico presente in un prodotto e la sua quantità. Studia la presenza di

eventuali nutrienti all’interno di un alimento (es: protidi, lipidi, carboidrati, …) in termini di riconoscimento chimico (analisi

qualitativa), quindi mira alla ricerca solamente, ad esempio, di protidi o solo di carboidrati e così via.

Essa inoltre si focalizza su un’analisi quantitativa, ovvero si cerca di quantificare quanti protidi, ad esempio, sono presenti

all’interno di un alimento.

In un alimento è, inoltre, possibile conoscere quali sono i principi nutritivi organici e inorganici. La branca della chimica che

studia i principi nutritivi viene definita come chimica bromatologica.

Tra i macronutrienti (principali, dal punto di vista quantitativo, componenti strutturali degli alimenti) vi sono i carboidrati, i

lipidi e le proteine.

Tutti gli altri componenti presenti in piccole quantità all’interno di un alimento che possono avere o meno importanza

nutrizionale sono i micronutrienti. Tra essi ricordiamo: fibre, vitamine, acidi organici (gli acidi di natura inorganica come

l’acido cloridrico e l’acido solforico non dovrebbero essere presenti all’interno di un alimento), coloranti, aromi, enzimi e sali

minerali (componenti di natura inorganica).

Accanto a queste sostanze (elencate solo alcune) è possibile prevedere la presenza di altri composti provenienti da fenomeni

endogeni o esogeni come antibiotici, metalli pesanti, fitofarmaci e additivi che possono inficiare la sicurezza alimentare.

Non sono, invece, considerati alimenti: mangimi, vegetali prima della raccolta e animali vivi, medicinali, cosmetici, tabacco,

residui e contaminanti. La scienza sul controllo analitico degli alimenti, però, per rispettare la Sicurezza alimentare

(prerequisito della qualità) effettua il controllo su tutta la filiera alimentare (catena di produzione alimentare: insieme delle

tappe che comprendono la produzione primaria, trasformazione e distribuzione di alimenti e mangimi).

Definizioni e terminologia in analisi chimiche alimenti

• →

Matrice descrive il campione alimentare che deve essere analizzato in tutta la sua interezza, quindi si intende un

insieme dei componenti chimici coesistenti in grande quantità (specialmente lipidi, proteine, carboidrati), ma non

tutti interessanti ai fini di una determinazione analitica (= ai fini dell’analisi chimica)

• →

Analita/i si intende la singola molecola di natura organica o inorganica che deve essere determinata, ossia

ricercata nella matrice alimentare (es: un aceto può essere considerato come tale se viene valutata la presenza e la

quantità di acido acetico. Secondo la legislazione merceologica, per la definizione di aceto, l’acido acetico deve

essere almeno del 6% all’interno dell’aceto stesso. L’acido acetico, perciò, rappresenta l’analita da ricercare per

definire quel par