Caratterizzazione compositiva e organolettica degli alimenti

Caratterizzazione compositiva e organolettica degli alimenti

Alimento: Sostanza che contiene nutrienti utilizzabili dal nostro organismo, la cui assunzione ci permette di rimanere in vita. I sistemi viventi, per mantenersi in vita, devono continuamente compiere lavoro e quindi necessitano di energia, cioè di alimenti.

Alimenti primari e secondari

Alimenti primari: Quegli alimenti che assumiamo quotidianamente per soddisfare le richieste del nostro organismo di macro e micronutrienti.

Alimenti secondari o accessori: Non nutrizionalmente essenziali, vengono consumati perché ci piacciono, con valenza socio-psicologica. Esempi: alcool, alimenti nervini (caffè, the, cacao), agenti dolcificanti, spezie, erbe.

Nessun alimento può definirsi completo e quindi in grado di soddisfare, preso singolarmente, tutte le esigenze del nostro organismo. Bisogna cercare sempre di completare vari alimenti.

Le molecole degli alimenti

Gli alimenti sono costituiti da cellule o da fluidi derivanti da cellule e quindi contengono migliaia di molecole diverse. Quando parliamo di alimento, dobbiamo tenere presente che è costituito da migliaia di sostanze diverse. È complesso. Quando parliamo del latte e studiamo la parte lipidica, glucidica, in verità il latte non contiene solo queste sostanze, ma ne contiene molte altre.

Se noi prendiamo un alimento, la maggior parte della massa di quell’alimento è costituita da tre principi fondamentali: glucidi, protidi, lipidi e dall’acqua (95% del peso). Altre sostanze: sali minerali, vitamine. Importanti per le funzioni fisiologiche. Fibra anche se non viene considerata come nutriente, ma viene considerata una sostanza positiva.

Conoscere la composizione degli alimenti è importante. Si toccano tanti ambiti. Si parla soprattutto di caratteristiche o prodotti di processi che derivano a monte dalla composizione molecolare. Al di là delle caratteristiche nutrizionali, quando si parla di molecole di alimenti si toccano altri ambiti come caratteristiche organolettiche. Il fatto che un alimento ci piaccia o meno è legato perché un certo alimento ha una certa composizione. Un alimento è considerato mediamente buono, perché ci dà nutrienti fondamentali.

Ci sono aspetti legati alla composizione che vanno ad influenzare le caratteristiche organolettiche che indirettamente influenzano le nostre scelte alimentari. La parte di molecole che influenzano l’odore e il sapore sono fondamentali per l’accettabilità. Nutraceutici sono legati agli integratori alimentari, sono aspetti legati alla relazione tra alimenti e salute, cioè dieta, mantenimento dello stato di salute. Molti alimenti, integratori alimentari che vanno ad introdurre nella loro composizione delle molecole naturali, in maniera più concentrata, molecole che sono in grado di svolgere un’azione positiva nel nostro organismo. Magari non sono nutrienti fondamentali. I consumatori oggi sono più legati all’aspetto della salute. Sull’etichetta si mette, rendono un alimento più favorevole.

Tipi di alimenti

Alimenti allo stato naturale

Alimenti come frutta, verdura, allo stato naturale, carne, uova, pesce che non subiscono lavorazioni a monte. Sono quelli più deperibili, soggetti a contaminazione e sviluppo microbico. Sono più ricchi d’acqua. Se è ricco d’acqua, i batteri crescono molto bene. Vanno mangiati in poco tempo.

Alimenti trattati tecnologicamente

Per aumentare la conservabilità degli alimenti e migliorarne le caratteristiche organolettiche, la funzione o la comodità d’uso. Esempio prosciutto crudo, è nato dall’esigenza di conservare a più lungo la carne di maiale. Oltre ai salumi, anche i surgelati, essiccati come latte in polvere, oppure prodotti trattati termicamente come latte. Molti alimenti che noi consumiamo sono trattati tecnologicamente. Sappiamo che ci sono alimenti che derivano dallo stato naturale, ma cambiano aspetto, gusto, consistenza (succo di frutta, lavorato a partire dalla frutta) quindi non solo per la conservabilità, ma per avere una bevanda con destinazione diversa rispetto a quella di partenza (succo di frutta). Stesso discorso la pasta, seme cereale macinato e lavorato per avere la pasta.

Alimenti trattati biotecnologicamente

Quando non è più un alimento allo stato naturale, ma questa trasformazione è in buona misura dovuta ad un microorganismo. I microorganismi sono sistemi viventi, come batteri, lieviti. Questi agenti biologici, noi li usiamo per ottenere una trasformazione di un alimento, la cellula si riproduce e usa i nutrienti di un alimento e in questo processo i microorganismi trasformano l’alimento, producono nuove molecole e cambiano la composizione, caratteristiche organolettiche dell’alimento e sapore. Esempi: bevande alcoliche come vino, prodotti caseari. Il vino contiene alcool etilico, perché è un prodotto del metabolismo dei lieviti. Il vino è anche un alimento che si conserva molto più a lungo, perché l’etanolo è un agente antimicrobico. Stessa cosa accade nello yogurt, dal latte si aggiungono i batteri lattici che fanno il loro metabolismo e cambiano l’aspetto del prodotto. Il latte fresco meno conservabile rispetto yogurt.

Alimenti ricostruiti

Sono alimenti che non esistono, ottenuti dalla miscela di vari ingredienti e additivi a cui viene data una forma caratteristica o simile agli alimenti naturali. Esempio 'cipster' che hanno la forma di una fetta di patata, ma non lo è, sono farine di polvere di patate e addensate con cellulosa e alginato e viene data la forma di patata per far ricordare. 'Hamburger vegetali, wurstel vegetali', che non sono carne, ma fatti con farine o proteine vegetali. 'Surimi' non è pesce. Questo per riutilizzare degli ingredienti che andrebbero scartati.

Evoluzione del concetto di dieta

Non ha a che fare con l’evoluzione tecnologica, ma con le indicazioni delle società di nutrizione, quindi studi scientifici sulla relazione tra dieta e benessere. Inizialmente l’obiettivo era capire quali erano i nutrienti fondamentali – i micro e macronutrienti per evitare condizioni di carenza. Dieta bilanciata: dieta adeguata contenente tutti i micro e macronutrienti per evitare condizioni di carenza -> ci sono vari studi che indicano i vari livelli ottimali per ciascun nutriente -> etichette alimentari. Dieta ottimale o protettiva: che sia in grado di darci non solo i nutrienti per il nostro organismo, ma anche di esercitare un effetto di prevenzione per ridurre il rischio di malattie croniche. Promozione della salute!

Evoluzione delle abitudini alimentari

Da tutti questi studi si è iniziato a capire questa relazione tra che cosa introduco con la mia alimentazione e l’effetto che può avere sulla mia salute. Si è passati da alimenti allo stato naturale ad alimenti trattati tecnologicamente (conservati), per finire con alimenti con valenza salutistica (non solo indicazioni delle società di nutrizione, ma anche una macrocategoria di alimenti che vengono prodotti dall’industria alimentare con una valenza salutistica). Alimenti con valenza salutistica (alimenti funzionali, alimenti arricchiti, integratori) sono rivolti a tutta la popolazione e che si propongono di migliorare qualche aspetto della nostra alimentazione. Per una certa popolazione (prodotti dietetici).

Gli alimenti del terzo millennio

Alimenti funzionali: Questa valenza salutistica in più rispetto ad un alimento di uso corrente. Esempio: 'alimenti con' proposti al consumatore con qualcosa in più esempio alimenti arricchiti di probiotici, omega 3, con fibre, antiossidanti... fanno parte di questa categoria e vengono sviluppati per migliorare un aspetto della salute, ma oramai le aziende lo fanno per diversificare un loro prodotto e per guadagnare una fetta di mercato da consumatori sensibili dell’aspetto della salute. Oramai quasi ogni azienda promuove qualcosa che contiene o che non contiene. Infatti, gli alimenti SENZA (oil palm free) e infatti viene percepito negativo dal consumatore.

È stato recentemente regolamentato. Riguarda alimenti destinati a tutti i soggetti e al consumo quotidiano. È il primo tentativo di regolamentazione degli alimenti funzionali e dei claim salutistici. Le etichette devono essere chiare, accurate, significative. Nessun prodotto può essere descritto in modo falso, ingannevole. Chi immette sul mercato, deve essere in grado di giustificare le indicazioni fornite, basandosi su dati scientifici. Qualsiasi cosa l’azienda vuole scrivere sull’etichetta deve NON essere generico. Non posso usare indicazioni, ad esempio, con fibre se poi non ci sono nel prodotto. Le indicazioni nutrizionali o sulla salute solo se dimostra presenza, assenza o riduzione della sostanza con effetto nutrizionale o fisiologico benefico. Contenuto con assenza della sostanza, costituisca una variazione significativa, quantità del prodotto consumato porti ad una significativa dose dell’elemento bioattivo. L’EFSA verifica i claim salutistici che un’azienda fa.

Integratori alimentari, nutraceutici

Sono di fatto degli alimenti, anche se richiamano l’ambito farmaceutico per come si presentano. Non può vantare proprietà di cure di patologie, ma possono mantenere uno stile di vita sano. Sono alimenti, ma si propongono di dare una fonte concentrata di sostanze nutritive.

Novel foods

Sono alimenti che alcune aziende vogliono immettere sul mercato, ma non sono mai stati consumati dall’uomo in modo significativo. Devo dimostrare la sicurezza di questo alimento. Regolamento 2015, entrato in vigore 2018, da delle procedure da mettere in atto.

Cosa si intende per materia?

Gli alimenti sono materia, tutto ciò che occupa spazio e possiede una massa. Può esistere in tre stati: gas, liquido o solido. Ogni cosa che ci circonda è fatta da molecole che a loro volta sono costituite da combinazioni diverse di atomi. Gli atomi che si conoscono sono noti 118. 20/30 sono necessari per la vita. Se combino due o più elementi ottengo le molecole. Molecola -> combinazione di atomi (esempio molecola H₂O è combinata da tre atomi). Quindi negli alimenti avremo a che fare con elementi, potremo avere atomi come tali o legati sotto forma di sali.

L’acqua che dal punto di vista molecolare è più semplice, in realtà non è costituita da un'unica molecola, ma di fatto è una miscela. Queste miscele possono essere omogenee (l’acqua). Ci sono anche miscele eterogenee (non sono perfettamente integrate tra di loro, più facile ottenere la divisione delle sostanze che la costituiscono). Quasi tutti gli alimenti sono miscele eterogenee. Gli alimenti sono costituiti da insiemi di molecole, ma sono sistemi complessi. Olio e acqua (due fasi liquide immiscibili) latte (H₂O e grasso).

L’atomo è suddiviso in due regioni. Il nucleo formato da protoni carichi positivamente e neutroni. La nuvola elettronica dove si trovano gli elettroni carichi negativamente. Atomi neutri hanno lo stesso numero di elettroni e protoni. Atomi diversi hanno numeri di protoni e elettroni diversi. Ogni elemento naturale o artificiale è costituito da atomi che hanno lo stesso numero di protoni nel nucleo. Gli atomi possono legarsi tra loro a formare molecole. Le molecole sono combinazioni di due o più atomi attraverso un legame chimico.

Che cos’è il legame chimico? È una coppia di elettroni. Quando due atomi si uniscono per formare una molecola succede sempre che un atomo mette a disposizione un elettrone e l’altro atomo mette a disposizione un altro elettrone. Questa unione tra i due elettroni è quella che determina il legame chimico. Quindi due atomi si legano attraverso una o più coppie di elettroni.

Non tutti gli atomi sono uguali, alcuni sono forti di altri. Esempio: sale da cucina NaCl, Na+Cl- volte succede che c’è un atomo più forte dell’altro, che l’elettrone che mette in comune l’atomo più debole si avvicina così tanto all’atomo più forte ad essere quasi totalmente sopra l’atomo più forte. Se il cloro in origine è un atomo neutro, a questo punto se il cloro fa legame con il sodio ed è riuscito a prendersi l’elettrone, è chiaro che avrà una carica che non è più neutra, ma è Cl-. Sodio perde carica negativa e rimane con una carica positiva. Tutto questo si chiama legame ionico (ione + e ione -) perché si avvicinano due elementi con caratteristiche diverse e forze diverse. Questa forza si chiama elettronegatività, quanto un atomo è in grado di attirare a sé gli elettroni di un altro atomo quando si forma un legame. Andando da sinistra verso destra nella tavola periodica, c’è un incremento costante di elettronegatività. Cloro si trova a destra e il valore di elettronegatività è più alto.

Il legame covalente invece, abbiamo due atomi che mettono in comune elettroni, ma i due atomi non sono così diversi per quanto riguarda l’elettronegatività. I due elettroni rimangono in mezzo tra i due atomi. Però ci sono altri casi, può essere che questi due elettroni non siano in mezzo, ma siano in tutte le posizioni, legame covalente polare.

Legame covalente polare: per capire se tra due atomi ci sarà un legame ionico, legame covalente polare, legame covalente puro, basta andare a guardare l’elettronegatività. Nel caso dell’acqua, questo legame ossigeno, idrogeno è un legame covalente polare. Perché se noi andiamo a guardare la differenza di elettronegatività, la differenza è sicuramente superiore ad 1.

HCl acido cloridrico, acido forte -> legame covalente polare. Quindi cloro ha l’elettronegatività più alta dell’idrogeno e quindi gli elettroni del legame sono spostati verso il cloro. È un legame covalente polare perché c’è questa diversa forza che hanno Cl e H, Cl attrae verso di sé gli elettroni del legame, perché Cl è l’atomo più elettronegativo rispetto a H. visto che Cl ha più vicino a sé gli elettroni del legame avrà una densità di carica negativa più alta. Quando due molecole hanno delle caratteristiche diverse, come olio e acqua, H₂O sostanza polare, grassi sostanze apolari e non si mischiano con le sostanze polari.

Acqua

Componente principale degli alimenti, il più diffuso in natura. L’acqua è una molecola polare, perché i legami sono tra l’ossigeno e i due atomi di idrogeno. Legami covalenti con parziale carattere ionico: molecola polare. L’acqua scioglie bene sia le molecole polari, ma anche ioniche. L’acqua è una molecola piccola, ma per farla evaporare dobbiamo scaldarla molto. Il punto di ebollizione è 100 gradi. Se prendiamo una molecola simile all’H₂O, ovvero H₂S acido solfidrico che ha delle caratteristiche simili, questo addirittura è già un gas a -16 gradi. Quindi c’è una differenza grande. Il fatto che una molecola così piccola come l’acqua necessita di 100 gradi per diventare gas ci fa pensare che allo stato liquido le molecole sono molto vicine, allo stato liquido sono vicine è dovuto perché la molecola d’acqua è una molecola polare. Ogni molecola d’acqua può legare altre quattro molecole d’acqua via legame idrogeno. Il legame idrogeno è di natura prettamente elettrostatica e si forma tra gli atomi di idrogeno elettropositivi e atomi di ossigeno elettronegativi. Ghiaccio quando un liquido passa dallo stato liquido a solido si contrae. L’acqua invece quando congela aumenta di volume. Questo aumento di volume è sempre determinato dalla struttura polare dell’acqua. Questa proprietà dell’acqua quando aumenta di volume è importante per quanto riguarda i surgelati come la carne.

Acqua negli alimenti

Influenza la struttura e la consistenza degli alimenti. Inoltre, influenza lo sviluppo dei microorganismi, reazioni enzimatiche, ossidazione lipidica, l’imbrunimento non enzimatico. Ci sono molti alimenti ricchi di acqua come carne e latte, frutta, verdura, pane, miele, burro...

Tipi di acqua negli alimenti

Non tutta l’acqua presente negli alimenti è uguale. È una molecola di tipo polare, quindi nel caso dei sali, può disporsi attorno agli ioni del sale e può fare delle interazioni importanti, ma può farlo anche con gli zuccheri o proteine. L’acqua negli alimenti non è distribuita allo stesso modo, ma c’è l’acqua molto vicina a queste molecole che sono già presenti nell’alimento e una parte di acqua che invece è più lontana a queste molecole. L’acqua che è più vicina e che quindi fa le interazioni con gli altri componenti è un’acqua che non è libera, non è disponibile per il microorganismo che volesse utilizzare quell’acqua. Quindi si parla di acqua legata o incongelabile (non passa allo stato solido perché diventa importante per gli altri componenti) e acqua libera. In ogni alimento a seconda della composizione dell’alimento stesso potremo avere un quantità maggiore o minore di acqua legata. L’acqua in forma libera è disponibile per i microorganismi e le reazioni, quella in forma legata no.

Attività dell'acqua

Valore relativo che confronta rispetto all’acqua pura quanta acqua può evaporare dall’alimento. Esempio: se aggiungo del sale e poi vado a misurare quanta acqua c’è allo stato vapore, trovo un valore inferiore perché una parte delle molecole d’acqua non è più libera, ma è legata, diventata una parte integrante del sistema.