Appunti e domande d'esame di analisi sensoriali ed elaborazione dei dati

Riassunto del libro integrato con appunti di analisi sensoriali ed elaborazione dei dati 2021-2022

Capitolo 1: percezione sensoriale

Caratteristiche sensoriali: attributi dell'alimento, percepiti attraverso i sensi (colore, aspetto, aroma, sapore e consistenza). Rappresentano i parametri che determinano qualità di un prodotto alimentare e quindi l'accettabilità e sono anche le più difficili da valutare in modo oggettivo.

Valutazione sensoriale: disciplina scientifica impiegata per misurare, analizzare e interpretare le sensazioni che possono essere percepite dai sensi (vista, udito, olfatto, gusto e tatto). Il termine organolettico è obsoleto, mentre il termine sensoriale è corretto, perché i nostri recettori sensoriali non sono organi, ma sensori. Valutazioni sensoriali si basano sui gusti e sulle preferenze del consumatore: sono delle determinazioni molto soggettive. Per passare ad una misurazione oggettiva, ovvero ottenere un dato affidabile (preciso - accurato - ripetibile) e riproducibile devo seguire regole fondamentali per la determinazione sensoriale:

• Allestimento dei locali di valutazione idonei (laboratori) per ridurre l'errore sperimentale associato a questa misura soggettiva.
• Coinvolgimento di giudici selezionati e/o addestrati, previsti dalla metodologia (spesso il metodo prevede giudici inesperti, ovvero i consumatori).
• Applicazione di metodologie standardizzate (ufficiali e normati dall'ISO).
• Impiego dell'analisi statistica per la messa a punto del disegno sperimentale (prima dell'analisi) e per l'elaborazione dei risultati.

Percezione sensoriale

Come avviene: Stimolo -> eccita recettore -> genera impulso -> trasmesso al cervello: sensazione -> percezione.

Stimolo: attivatore chimico o fisico in grado di causare una risposta in un recettore.

Recettore: rilevatore (terminazione nervosa che trasmette impulso al cervello) che ci informa su cambiamenti fisici o chimici che si verificano nell'ambiente circostante.

Stimolo per generare sensazioni deve superare un certo livello e tale da eccitare il recettore -> definizione di soglia.

Soglia assoluta di percezione: quantità minima di energia necessaria per suscitare una sensazione qualsiasi.

Soglia di riconoscimento: quantità minima di energia in grado di provocare una sensazione ben definita e riconosciuta.

Soglia di discriminazione: incremento o decremento minimo dell'intensità dello stimolo, necessario per produrre un aumento o una diminuzione appena percettibile dell'intensità della sensazione.

Trasmissione al cervello: ogni stimolo sensoriale produce sensazioni che poi si trasformano in percezioni.

Sensazione: risposta neurologica ad uno stimolo ambientale.

Percezione: azione mediante la quale si prende coscienza (e quindi si dà interpretazione) di uno stimolo causato da sensazioni (ovvero è la rielaborazione a livello celebrale).

Le percezioni vengono immagazzinate nella memoria dove vengono continuamente modificate da nuove percezioni -> si generano le impressioni: in funzione del tipo di cultura, dello stile di vita. Queste influenzano quando si assaggia cibo o bevanda.

Anatomia, fisiologia e funzione degli organi di senso

Vista

Info: Colore, forma e dimensione.

Definizione: risultato di fenomeni che avvengono in rapida successione -> immagine viene riprodotta rimpicciolita e capovolta sulla retina, stimola i recettori che conducono il segnale al nervo ottico e al cervello dove il segnale è ri-elaborato e l'immagine ri-capovolta.

Recettori della retina: zona dell'occhio adibita a riconoscimento dei colori -> fondamentale in quanto il colore influenza percezione di gusti e odori (es. campione più intensamente colorato è percepito più dolce).

• Coni: visione diurna, percepiscono 3 lunghezze d'onda (Blu 470nm, verde 490-570nm, rosso 630-760nm).
• Bastoncelli: permettono visione notturna; registrano luminosità.

Gusto

Organo coinvolto: lingua. Sulla lingua si trovano le papille gustative, all'interno delle quali si trovano le gemme gustative formate da 30-50 cellule epiteliali modificate che rappresentano i recettori del gusto.

Tipi di papille gustative:

• Papille circumvallate: centinaia di gemme gustative.
• Papille filiformi: funzione tattile, no percezione gustativa.
• Papille fungiformi: con 2-4 gemme gustative.
• Papille foliate: centinaia di gemme gustative.

Connessione sinaptica cellule gustative - nervi del gusto: questa connessione permette che i gruppi neurotrasmettitori, stimolando i principali nervi del gusto, mandano il segnale della sensazione gustativa al cervello.

Proprietà

• Adattamento: diminuzione della risposta sensoriale in condizioni di stimolazione costante, a causa della saturazione dei recettori da parte di un gusto.
• Miscelazione: tendenza osservata con miscele di gusti diversi, i quali mostrano interazioni parzialmente inibite o mascherate. Nelle miscele la percezione dei singoli può cambiare in quanto i gusti possono avere un comportamento inibitorio, detto soppressione della miscela, e quindi sopprimere o mascherare altri gusti. Es. a parità di concentrazione di saccarosio, la soluzione miscelata con chinino è percepita meno dolce rispetto ad una di solo saccarosio.

Meccanismi di trasduzione dei gusti fondamentali

Gusti fondamentali: Acido - amaro - dolce - salato - umami -> criteri di identificazione:

• Chiaramente distinguibile dagli altri.
• Proprietà universali negli alimenti comuni.
• Unicità verificabile su base neurofisiologica.

Astringente non è un gusto ma sensazione tattile data da alimento che contiene tannini/polifenoli che legandosi alla saliva provocano secchezza delle fauci.

Umami: sensazione orale stimolata da L-glutammato, definito esaltatore di sapidità.

Dolce, amaro e umami:

• Recettori gustativi associati a proteine G con un’interazione chiave-serratura. L'attivazione dei recettori porta ad una depolarizzazione della membrana e rilascio dei neurotrasmettitori.

Acido e salato:

• Il meccanismo è il canale ionico di membrana: dei cationi (H⁺ per l’acido e Na⁺ per il salato) depolarizzano direttamente la membrana e la attraversano portando l’informazione al cervello.

Genetica del gusto:

Predisposizione genetica al dolce o al salato derivante da un’innata preferenza dolce e un innato disgusto per l’amaro -> le sostanze dolci contengono zuccheri, indispensabili per la vita, mentre la maggior parte dei veleni e sostanze tossiche è amara.

Variazioni genetiche associate alla percezione del gusto amaro: sensibilità gustativa al PTP (prop-propiltiouracile): tiocianato, responsabile del gusto amaro in tutte le Brassicacee.

• 25% è No tasters: possiede geni non espressi e quindi non in grado di percepire l'amaro.
• 50% è Medium tasters: sensibili e capaci di percepire PROP e PTC.
• 25% è Super tasters: individui molto sensibili, percepiscono l'amaro in modo intenso.

La predisposizione genetica per gli stimoli è rara, ma abbiamo una predisposizione genetica al dolce o al salato derivante da un’innata preferenza dolce e un innato disgusto per l’amaro -> le sostanze dolci contengono zuccheri, indispensabili per la vita, mentre la maggior parte dei veleni è amara. L’acido solitamente disgusta perché dà la sensazione di qualcosa di potenzialmente pericoloso (associato per esempio alla frutta inacidita).

Olfatto

Apparato nasale: Recettori sono localizzati nella parte alta della cavità nasale, protetti da muco che assorbe le sostanze responsabili dell'aroma prima che vengano percepite.

La percezione segue si distingue in:

• Ortonasale: diretta attraverso il naso.
• Retronasale: attraverso la bocca mentre mangiamo.

Meccanismo: I siti recettori riconoscono la molecola e trasmettono segnale al bulbo olfattivo, il quale trasmette il segnale al cervello per associare percezione della molecola ad un particolare odore. Bassa specificità di substrato: non esiste uno specifico recettore per specifica molecola -> Una molecola può essere riconosciuta da più recettori e un recettore può riconoscere molecole diverse.

Gli individui possono presentare:

• Anosmia: perdita completa dell'olfatto a causa di danni meccanici che comportano distacco fibre nervose dai recettori (colpo dalla testa).
• Anosmia specifica: individui che non sono in grado di percepire solo alcune famiglie di composti.

Proprietà (come gusto):

• Adattamento: saturazione dei recettori olfattivi da parte di alcune molecole (dopo tempo in una stanza con certo odore, non lo sento più).
• Effetto di mascheramento o soppressione della miscela: una molecola può bloccare un sito di legame senza attivarlo (no percezione dell'odore).

Udito

Vibrazioni provocate dalla masticazione raggiungono l'orecchio per completare la percezione di consistenza (croccantezza).

Tatto

Fornisce info su forma, peso e consistenza di un alimento. I recettori cutanei sono molti, e si trovano dappertutto; principalmente nella cavità orale e sulla pelle, ma sono stati trovati anche in polmoni, reni, intestino e placenta.

Recettori su labbra, guance, lingua e palato: estremamente sensibili, in grado di riconoscere piccole particelle la cui sensibilità dipende da temperatura: in ambiente freddo diminuisce.

Recettori muscolari su mascella e denti: percepiscono consistenza di un alimento.

Sensazione cinestetica: caratteristiche che si percepiscono quando si mastica il prodotto derivanti dal movimento meccanico dei muscoli.

Sensazioni chemestetiche: indotte chimicamente, diverse dalle classi tradizionali di gusti ed odori. Piccante: es. capsaicina, Rinfrescante: es. mentolo, Pungente: es. CO₂, Astringenza: es. tannini, Sentore metallico.

Capitolo 2: fattori che condizionano la valutazione

Errori che inevitabilmente si commettono nelle valutazioni sensoriali

I fattori che influenzano l’analisi, e quindi gli errori che si commettono sono di 2 tipi: fisiologici e psicologici.

Psicologici

• Errore della tendenza al valore centrale: giudici tendono a dare punteggi compresi nell'intervallo centrale della scala, evitando gli estremi. Conseguenza: appiattimento dei valori e risultati molto simili.
• Errore di presentazione: effetti indesiderati dovuti all’ordine di presentazione dei prodotti. Es: effetto del prodotto presentato per primo, che tende ad essere valutato con punteggio più elevato rispetto a quanto ci si possa aspettare. Posso minimizzare questo errore utilizzando un ordine di presentazione randomizzato e bilanciato.
• Errore di aspettativa: deriva dalla conoscenza del prodotto da parte del soggetto: tendenza a ritrovare nel prodotto alcuni attributi dovuti alla conoscenza pregressa. Per minimizzare questo tipo di errore devo scartare i soggetti troppo coinvolti.
• Errore di stimolo: altri stimoli, come colore o forma del contenitore, che influenzano gli assaggiatori e fanno percepire loro delle differenze che non esistono. Minimizzo questo errore utilizzando campioni anonimi, randomizzo e bilancio l’ordine di presentazione, utilizzo le luci adeguate.
• Errore di assuefazione e di anticipazione: Giudici portati a rispondere sempre nello stesso modo per una serie di domande.

• Assuefazione: avviene nei metodi di soglia dove la concentrazione aumenta progressivamente, il giudice viene assuefatto e non percepisce il gusto o l'aroma.
• Anticipazione: percepire lo stimolo prima che venga raggiunta la soglia di percezione. Posso minimizzare questi errori con l’addestramento dei giudici.

• Errore di logica e di indulgenza: L’errore di logica si verifica quando al giudice non sono state date corrette istruzioni, per cui egli se le crea da solo. L’errore di indulgenza avviene quando i giudici valutano sentendosi influenzati da altre persone. Minimizzo questi errori addestrando bene i giudici, dando specifiche istruzioni ed escludendo i managers che possono influire sugli altri giudici.
• Errore dell'effetto alone: Avviene quando i giudici, dopo aver dato giudizio di accettabilità, danno una valutazione di attributi che però è data di conseguenza giustificando la prima valutazione.
• Errore di vicinanza: Si verifica quando attributi con significato simile vengono valutati nello stesso modo. È un errore poco frequente, e lo posso minimizzare separando gli attributi simili.
• Errore di contrasto e di convergenza:

• L’errore di contrasto si verifica quando 2 prodotti diversi vengono valutati ingigantendo le differenze.
• L’errore di convergenza avviene quando una forte differenza tra 2 campione fa in modo che si appiattiscano le differenze fra uno dei 2 campioni e un terzo campione. Questi errori si minimizzano mediante la randomizzazione. Questi sono errori frequenti quando uno dei prodotti è un prototipo da confrontare con altri prodotti già sul mercato.

• Errore di influenza reciproca e mancanza di motivazione: Il primo avviene quando la risposta di un soggetto è influenzata dalle reazioni degli altri che hanno già effettuato la seduta. La seconda avviene quando soggetto è meno motivato degli altri.
• Errore di volubilità/esitazione: Avviene quando giudice esagera nell'uso dei termini estremi oppure persiste in zona ristretta al centro della scala.

Fisiologici

• Errore di adattamento: modifica temporanea della sensibilità dei recettori causa saturamento. Lo si minimizza desaturando con acqua, crackers o un pezzo di mela.
• Errore di soglia: Ogni individuo ha una diversa soglia di percezione. Minimizzo questo errore addestrando i giudici.
• Errore dovuto all'anosmia (perdita olfatto): Scartare giudici con anosmia.
• Errore modificazione del gusto: Sostanze con capacità di modificare o annullare la percezione dello stimolo di altre sostanze.

• Incremento: sostanza nel prodotto aumenta l'intensità di un'altra.
• Decremento: sostanza presente nel prodotto diminuisce l'intensità di un'altra.

• Errore di temperatura massima: fare attenzione a servire i prodotti alla stessa temperatura, per evitare che alcune sensazioni siano esaltate o diminuite (es: vino).

Metodi per minimizzare gli errori

• Presentare i campioni anonimi: utilizzando codifica a 2 numeri casuali per identificare il campione, diversi per ogni assaggiatore. Serve per non condizionare la valutazione ed evitare pregiudizi.
• Utilizzo di scala dispari, così da avere valore centrale che divide la scala in 2 sezioni di uguali dimensioni, una in positivo e una in negativo. Utile per l’assaggiatore che si crea un riferimento centrale, sia per l’analisi statistica.

• Randomizzare e bilanciare il campione: Randomizzare: fornire un ordine di presentazione casuale. Ma bilanciato: studiato in modo tale da avere con la stessa frequenza tutti i campioni in tutte le posizioni di presentazione (mai un campione sempre presentato come primo).
• Stabilizzazione: mantenere costante il contesto sperimentale: illuminazione, temperatura di servizio, fornire standard minimi e massimi, etc.
• Calibrazione: “taratura” del giudice: deve sapere il significato degli attributi da valutare per usare al meglio la scala di valutazione.
• Interpretazione: i risultati non devono essere valutati sono con elaborazione statistica, ma devo considerare l’intero contesto sperimentale per capire se le differenze rilevate sono dovute ai campioni o a errori sperimentali (scelta del metodo, allestimento seduta, durante valutazione).

Esempi di ordini di randomizzazione

Principio: ogni campione deve essere valutato lo stesso numero di volte per ogni posizione all'interno della serie (ovvero avere con la stessa frequenza tutti i campioni in tutte le posizioni di presentazione).

• Quadrato latino: È randomizzato e bilanciato: perché in ogni gruppo ciascuna lettera ha un ordine diverso, ma le lettere seguono sempre la stessa successione (es: C viene sempre dopo B) -> non è ottimale nell’analisi sensoriale.
• A blocchi completi: Quando tutti i campioni possono essere valutati in una sola seduta ed il numero dei giudici (blocchi) è multiplo dei campioni. Es. campioni 5 e giudici 10.

Randomizzata e bilanciata: i campioni non vengono presentati mai nella stessa successione ed ogni campione è presentato con la stessa frequenza (2 volte) in ognuna delle 5 posizioni.

• A blocchi incompleti: Quando nessun giudice può valutare tutti i campioni in una sola seduta e quindi valuterà solo una parte (K) del numero totale dei campioni. I campioni K sono selezionati in modo che ogni campione ed ogni coppia di campioni vengono valutati lo stesso numero di volte.