Appunti Tecnologie Alimentari 2

Tecnologie alimentari 2 (Prof.ssa Bertolino)

Tecnologia delle sostanze grasse

Produzione mondiale delle sostanze grasse

Le sostanze grasse possono essere di origine vegetale (89%) ed animale (11%).

Dall’inizio del Novecento, si è verificata una diminuzione importante dell’utilizzo di materie prime di origine animale (da un 50% ad un 11% attuale), dovuto alla disponibilità maggiore di quelle vegetali, al costo minore di queste ultime e agli aspetti salutari e nutrizionali che tendono verso le materie prime vegetali (acidi grassi insaturi). Il burro e il lardo, tuttavia, rimangono al quinto posto come materia prima grassa impiegata nell’industria alimentare, quindi ricoprono un ruolo fondamentale.

Classificazione delle sostanze grasse (caratteristiche fisiche)

Ricordare che il burro ha l’80-82% di sostanza grassa all’interno.

È necessario prestare attenzione, in quanto alcune diciture sono fuorvianti. Ne sono un esempio:

• Olio di cocco è solido (ma di origine vegetale).
• Olio di palma è semisolido (ma di origine vegetale).
• Olio di pesce non ha un’origine vegetale eppure viene definito olio perché la sostanza grassa derivata dal pesce, a temperatura ambiente, è liquida.
• Margarine prevedono un contenuto dell’82% di sostanza grassa (vi sono anche margarine col 60% di sostanza grassa). Esse, in origine, erano 100% prodotti da sostanze grasse di origine animale, poi, in funzione dei costi e delle disponibilità, si è passato ad un mix di sostanze grasse animali e vegetali e, ad oggi, sono 100% vegetali.

Per rendere un olio vegetale solido, bisogna eseguire una modificazione dei grassi, tramite idrogenazione, frazionamento ed interesterificazione. L’idrogenazione, attualmente, è stata quasi del tutto abbandonata per motivi nutrizionali, perché consente la formazione di acidi grassi trans dannosi per la salute e per il fatto che esistono nuove tecnologie. Il frazionamento prevede un trattamento fisico; mentre l’interesterificazione uno chimico o enzimatico.

• Shortening si tratta della versione più grassa della margarina. È costituito per il 90-99% da sostanza grassa, la quale può essere composta da acidi grassi saturi o insaturi. Può essere, infatti, semisolido o solido.

Viene utilizzato soprattutto per le industrie che lavorano i prodotti da forno e ha lo scopo di “accorciare” (short) il reticolo proteico. Il grasso, infatti, si dispone tra il reticolo proteico lubrificandolo e permettendo movimenti verticali o orizzontali.

Il vantaggio di essere costituito quasi totalmente da grassi è l’assenza di acqua. Quest’ultima comporta problemi di idrolisi e sviluppo di microrganismi durante lo stoccaggio della sostanza grassa, perciò si hanno shelf-life diverse dal burro normale e dalla margarina.

• Vanaspati è il burro del mondo asiatico. Prevede l’82% di grassi ed è solido, ma di origine vegetale.

Produzione e rese degli oli vegetali (2020/2021 milioni tonnellate)

Palma > soia > colza > girasole > palmisto > arachide > cotone > cocco > oliva.

I primi quattro oli sono quelli maggiormente usati a livello industriale, per via della loro disponibilità. L’olio di oliva rappresenta l’1% della disponibilità totale e ciò significa che le produzioni che lo utilizzano sono di nicchia.

1. L’olio di palma e quello di palmisto (palm kernel oil) hanno la stessa materia prima, ossia la palma da olio. L’olio di palma si ottiene dal mesocarpo (polpa) della drupa, mentre quello di palmisto dal nocciolo della drupa. In un anno si è verificata una diminuzione del 2% del suo impiego.

2. La soia viene coltivata principalmente per la produzione di proteine che vengono estratte dal resto del seme (fibre + carboidrati + olio). L’olio di soia è una conseguenza di questa produzione ed è facile da ottenere, quindi si trova al secondo posto.

3. L’olio di colza, a livello mondiale, è molto più conosciuto rispetto a quello di palma e si sta diffondendo anche in Italia. Viene soprattutto usato per la produzione di biodiesel. In un anno (2020-21), è cresciuto l’utilizzo dell’olio di colza del 2% perché costa di meno estrarlo.

➔ Attenzione! Nella produzione di olio rientrano anche oli industriali destinati a biodiesel, cosmesi o altro.

4. L’olio di girasole è ottimo per la frittura e molto utilizzato in Italia, ma meno a livello mondiale. È un ottimo sostituto dell’olio di palma, ma il prezzo è maggiore, quindi la sua espansione è rallentata rispetto all’olio di colza.

I diversi oli variano anche per alcuni aspetti sensoriali, come la spalmabilità, la divisione di fase e la consistenza.

La crema Pan di Stelle (con olio di girasole), per esempio, con le temperature estive, diventa più liquida e la componente solida (biscotto) cala sul fondo. La Nutella mantiene l’olio di palma per non incorrere in questi problemi.

La Ferrero potrebbe sostituirlo anche con l’olio di cocco che ha caratteristiche semisolide, come quello di palma. È necessario, però, fare attenzione perché è sempre una palma da cocco e non è vista bene dall’opinione pubblica.

Si sceglie, solitamente, di fare un mix tra oli liquidi (es. girasole o colza) e burro, in modo da ottenere sostanze semisolide.

Il cambiamento dell’olio di palma nei prodotti da forno ha variato gli aspetti sensoriali del prodotto e, soprattutto, la shelf-life.

L’olio di girasole, ad esempio, è ricco di acidi grassi insaturi (linoleico e linolenico) che vanno incontro ad irrancidimento (attenzione alla reazione di Maillard). Le Gocciole, ad esempio, sono più friabili, più spesse e hanno una shelf life minore.

L’olio di palma comporta problemi sia ambientali sia nutrizionali perché è ricco di acidi grassi saturi. Sostituirlo con un mix di oli vegetali e burro è uguale a livello nutrizionale, ma il consumatore non se ne accorge subito.

L’olio di palma è il più utilizzato perché ha la resa maggiore ed occupa superfici di coltivazione minori. È, inoltre, poco costoso e si adatta perfettamente alle esigenze industriali, perché non presenta componenti aromatiche.

Eventuale sostituzione dell’olio di palma (superficie necessaria)

Consumo mondiale di oli vegetali 2020/2021

Cina, Europa, India, Indonesia e USA consumano il 60% dell’olio mondiale prodotto.

Ognuno di noi consuma circa 30 kg di olio all’anno; in EU questo dato è maggiore, mentre in India se ne consuma meno.

Ovviamente si tiene conto dei grassi che vengono assunti consapevolmente e inconsapevolmente (negli alimenti), della cosmesi, dell’alimentazione animale e del biodiesel.

Consumo mondiale di oli vegetali 2019/2020

Prezzo di vendita oli vegetali andamento dal 2014 al 2021 (Rotterdam)

L’impennata dei prezzi delle materie prime del 2020-2021 è dovuta al Covid, a causa dell’aumento del prezzo dei trasporti, della benzina, ecc.

L’olio di girasole alto oleico costa di più. È migliorato geneticamente, in modo da aumentare la quantità di acido oleico nel seme del girasole. Si fa ciò per avere una shelf-life maggiore perché vi sono acidi grassi monoinsaturi e meno polinsaturi.

Soia Glycine maxima L. – contenuto olio 18-22%

Si tratta di una pianta erbacea annuale, che necessita di lunghe distese per la coltivazione, quindi ampi terreni.

Ciò che interessa della soia sono i semi, contenuti all’interno di un baccello a gruppi di quattro. I baccelli possono essere gialli o marroni in funzione della varietà. La soia è caratterizzata da una facile meccanizzazione colturale ed il suo stoccaggio è facile.

Tutto ciò che si ottiene dalla produzione dell’olio, al di fuori di esso, rappresenta un sottoprodotto, che può essere utilizzato per altro. Dalla soia si ricavano le proteine e le lecitine.

Ha un contenuto di olio del 18-22% nel seme. Questo aspetto è il discriminante per la scelta dei prodotti e soprattutto per la tecnologia da usare per l’estrazione.

L’olio di soia estratto ha un odore di pittura, perciò, per poterlo consumare, è necessario eliminare l’odore pungente, quindi “raffinarlo”. Durante la seconda guerra mondiale, si è impiegato, come metodo di raffinazione, l’acido citrico, il quale abbassa il contenuto di metalli (ferro < 0,5 ppm e rame 0,001 ppm), perciò diminuisce l’odore. Ferro e rame sono metalli che scatenano l’irrancidimento di acidi grassi insaturi, con formazione di odori sgradevoli; nel caso dell’olio di soia l’odore di risulta è simile a quello della pittura.

Nel 1960 si è scelto un miglioramento genetico delle varietà di soia, in modo che i semi avessero un quantitativo di acidi grassi favorevole. Questi miglioramenti sono svolti con due metodi:

• Plant breeding incrocio di piante.
• Genetic engineering problema degli OGM.

Il prodotto “alto palmitico” va incontro alla necessità di avere un prodotto di origine vegetale (soia), ma allo stato solido, quindi si incrementa la componente solida.

Il 90% delle lecitine di soia sono OGM, questo è il grande problema. La legge impone di dire “OGM free”, ma non se la lecitina di soia (o tutta la soia utilizzata) è derivata da OGM.

La grandezza del seme di soia è tra il pisello e la nocciola.

Colza Brassica napus, rapa (ravizzone) – contenuto di olio 35-45%

La colza (rapeseed oil) è una pianta erbacea, la cui parte che interessa è il seme. I semi sono contenuti in un baccello (all’interno di esso vi sono 9-25 semi molto piccoli, infatti hanno dimensioni di 1,5-2 mm di diametro).

Viene usato come metodo ufficiale per la misurazione del volume dei prodotti da forno. L’olio di colza viene impiegato per produrre biodiesel.

La dimensione estremamente piccola provoca conseguenze nel processo di estrazione.

L’olio di colza, a livello nutrizionale, è pessimo per l’uomo e gli animali, in quanto presenta un contenuto di acido erucico (C22:1) del 25% e questo comporta problemi cardiaci.

I glucosinolati (glucosio + zolfo), presenti in elevate quantità, rimangono nella componente proteica del seme (= panello) (sottoprodotto della produzione dell’olio di colza), che viene destinata agli animali. I glucosinolati si liberano con l’estrazione dell’olio (rottura delle cellule) e, a contatto con gli enzimi presenti nell’ambiente, vengono degradati ad isotiocianati che comportano problemi alla tiroide (formazione del gozzo).

Dal 1970, l’olio di colza è, quindi, stato migliorato geneticamente. È stato abbassato il contenuto di acido erucico per renderlo adatto al consumo umano. L’olio che si trova in commercio destinato al consumo umano si chiama “CANOLA OIL” (unico che si trova in commercio) e si divide in doppio zero e triplo zero.

Per rendere vendibile il panello, si sono abbassati geneticamente anche i glucosinolati (olio doppio zero). Ad oggi si trova anche l’olio “triplo zero” che permette un abbassamento del contenuto di fibra. La fibra è una parte in grado di assorbire i liquidi e, quindi, anche l’olio che viene estratto. Se la materia prima è caratterizzata da un basso contenuto di fibre, si facilita il processo di estrazione. Il panello che ne deriva è povero di fibra, perciò può essere distribuito anche ad animali non ruminanti (che non la digeriscono).

Sono stati, inoltre, creati oli normali, basso linolenico, alto oleico e alto laurico.

L’olio di colza è ottimo come cooking oil, ossia sia per il condimento sia per la cottura (T elevate). Questo perché gli acidi grassi polinsaturi sono disposti in posizione centrale (sn2) del trigliceride (la struttura del trigliceride saturo-insaturo-saturo protegge l’acido insaturo da attacchi enzimatici e quindi è stabile).

Presenta, però, problemi per l’elevato contenuto di cere e clorofilla. Le cere comportano un deposito e le clorofille lo rendono di un verde molto intenso con un sentore di piccantezza. Per questo motivo, viene raffinato con terre da sbianca attive.

Girasole Helianthus annus L. – contenuto di olio 42-48%

Si tratta di una pianta originaria dell’Argentina che, nel XVI secolo, veniva utilizzata per scopi ornamentali in Europa. Nel 1830, in Russia, si è cominciato ad estrarre l’olio.

Il girasole ha un elevato contenuto di olio presente nei semi che costituiscono il 50-60% in peso della pianta.

Il seme è formato da un guscio molto legnoso-ceroso di colore nero (diametro 7-19 mm).

La produzione di olio non è effettuata nello stesso paese che lo consuma.

Con il miglioramento genetico si è andati a ridurre gli acidi grassi polinsaturi, in favore di quelli monoinsaturi per ottenere un olio maggiormente stabile ai processi di ossidazione (conservazione, processi di frittura, cottura ad alte temperature, olio spruzzato come condimento sulla superficie dei prodotti).

• Varietà NuSun aumento fino al 60-75% di acido oleico (18:1).
• Varietà Sunola - High oleic sul mercato italiano chiamata alto oleico 81% (18:1).

Quando nei prodotti vi è scritto OGM free, non si può utilizzare lecitine di soia, ma di girasole (che non è OGM).

Arachide Arachis hypogaea L. – contenuto di olio 40-50%

È un legume originario del Sud America, poi portato in Africa e Nord America.

Ha un contenuto elevato di olio.

L’alto contenuto di resveratrolo è molto positivo. Il problema è che può esserci un elevato sviluppo di Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus, quindi aflatossine B1.

È molto importante controllare la raccolta e la conservazione del seme.

È possibile perdere in sostenibilità perché non si può sfruttare il panello e l’aflatossina si sviluppa nella componente proteica che rimane nel panello stesso.

Un esempio che dimostra il fatto che le aflatossine non restano nell’olio, soprattutto se raffinato è il seguente: 5500 ppb seme → = 812 ppb olio / 812 ppb → 14 ppb neutralizzazione (NaOH, si allontanano acidi grassi liberi o pigmenti o aflatossine) < 1 ppb decolorazione (non più obbligatoria) nell’olio raffinato.

Le aziende cercano di evitare le raffinazioni perché richiedono costi dati da temperatura (che potrebbe ossidare), agenti utilizzati, ecc.

Mais Zea mays L. – contenuto olio 3,1-5,7%

Non viene coltivato per produrre olio, che è presente negli scarti. Nell’industria alimentare viene utilizzato l’endosperma per produrre amido e farine oppure gli enzimi lo attaccano per ottenere glucosio e sciroppi per le fermentazioni ed alcol.

Il germe del mais che viene scartato presenta un contenuto di olio molto basso.

La produzione è influenzata dal clima e dalla domanda di amido.

Non si è abituati al colore rosso dei carotenoidi e delle xantofille (carotenoidi sono importanti a livello nutrizionale) perché venivano decolorati (imposta per avere tutti oli gialli per discriminare meglio l’olio di oliva).

È necessario abbassare il contenuto di cere (0,05%), in quanto elevato.

Questo perché creano un deposito, quindi è un problema per gli oli in bottiglia, come quelli da condimento. Le cere hanno punti di fusione alti, possono compromettere la stabilità fisica e cambiare la struttura della massa grassa. Nell’olio winterizzato si va a rimuovere la componente solida a basse temperature.

L’olio di mais è costituito per il 60% da acido linoleico (C18:2 sn2), ma si può stare tranquilli perché nel trigliceride si trova nella posizione centrale.

Vi è, inoltre, un elevato quantitativo di tocoferolo e acido ferulico, che sono antiossidanti.

Cotone Gossypium hirsutum L. – contenuto olio 18-20%

Non viene coltivato per produrre olio, che è presente negli scarti.

Il contenuto di olio è basso, simile a quello della soia (20%). Si trova nei semi che vengono scartati.

La produzione è influenzata dal clima e dalla domanda di cotone.

La colorazione rossa è dovuta allo 0,2% di gossipolo che permane nell’olio e nel panello (rimane in una forma tossica nel panello). Prima di estrarre l’olio, si pretratta con il calore per legare il gossipolo alle proteine, affinché non risulti più dannoso per l’animale. Se il panello non è per alimentazione animale, allora è possibile buttarlo.

Il colore rosso che il gossipolo dà all’olio non si riesce a rimuovere nella decolorazione se non con quella chimica (neutralizzazione) con NaOH.

Palma da olio

Vi sono diverse varietà:

• Guineensis (Africa e zona equatoriale Malesia) si fa riferimento prevalentemente a questa perché è quella maggiormente utilizzata, dato che ha una resa maggiore. Risulta, però, avere una qualità inferiore. Presenta un 44% di palmitico (16:0).
• Oleifera (America) è caratterizzata da un contenuto di acido oleico molto più elevato della guineensis e si ottiene un olio liquido. Presenta un 20% di palmitico (16:0) ed un 60% di 18:1, migliore a livello nutrizionale. Il valore di iodio indica l’instabilità (in questo tipo è maggiore).

Il grappolo con i frutti pesa 20-30 kg (con 800-2000 frutti che non maturano contemporaneamente), è necessario scegliere quando raccogliere. La raccolta prematura comporta meno rese.