Industrie Agrarie

FERMENTAZIONI:

Le conseguenze delle fermentazioni possono essere: modifiche delle caratteristiche

sensoriali, modifica della conservabilità, aumento della digeribilità, maggior

contenuto in amminoacidi e vitamine disponibili, inattivazione di componenti che

possono essere nocivi.

- Fermentazione alcolica: generazione di etanolo e CO (quest’ultima determina

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l’occhiatura della mollica del pane, la schiuma della birra, ecc.). Questa

fermentazione è data dalla presenza di lieviti e avviene in prodotti come: Vino

(glucosio e fruttosio vengono fermentati), birra (rottura amido in maltosio e

destrine), pane (il pane lievita a causa della produzione di CO ; la produzione

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di etanolo è minima), ecc.

- Fermentazione omolattica: da glucosio e galattosio viene prodotto acido

lattico (vengono prodotti uno o due enantiomeri). È tipica di prodotti lattiero

caseari, salumi e conserve vegetali (abbassa il pH e aumenta la conservabilità).

- Fermentazione eterolattica: il glucosio viene fermentato in acido lattico,

etanolo, acido acetico e CO . È tipica di prodotti come kefir e kumys.

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- Fermentazione propionica: innesto di batteri lattici e propionici. L’acido lattico

prodotto viene convertito in acido propionico e CO (in maggior quantità) dai

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batteri propionici. È tipica di formaggi come l’Emmental e porta alle

caratteristiche occhiature e odori pungenti.

- Fermentazione butirrica: vengono prodotti acido butirrico, acido acetico,

idrogeno e CO a partire dall’acido lattico. Questo tipo di trasformazione è

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sempre negativa ed è la causa del gonfiore tardivo dei formaggi.

- Fermentazione acetica (ossidativa): non è una vera e propria fermentazione;

microorganismi aerobi obbligati facoltativi ossidano l’etanolo in acido acetico.

- Fermentazione malolattica: l’acido malico viene convertito in acido lattico. È

tipica dei vini rossi e porta ad una disacidificazione naturale.

- Fermentazione citrica: alterazioni del ciclo di Krebs e accumulo di acido

citrico.

COTTURA:

Con la cottura abbiamo diversi tipi di trasformazione:

- Caramellizzazione (veniva usata per fare le caramelle) degli zuccheri, sia

monosaccaridi sia disaccaridi. Gli zuccheri, immersi in ambiente acquoso ad

alta temperatura (110-180 °C), si sciolgono e iniziano a degradare la loro

struttura molecolare formando polimeri, dando origine a sostanze volatili

(come furfurale, idrossifurfurale, maltoro, ecc.) e andando incontro ad

imbrunimento. La caramellizzazione è tipica di prodotti come caffè e alimenti

tostati, verdure soffritte, aceto balsamico, caramelle, crosta del pane, ecc.

- Destrinizzazione: è l’idrolisi dell’amido a destrine e maltosio (quest’ultimo

dona un lieve sapore dolce al prodotto). Dona doratura e croccantezza ai

prodotti, che possono essere la crosta del pane, la frittura, gratinatura al

forno, ecc. Avviene in assenza di H O e può avvenire anche durante la

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gelatizzazione.

- Gelatizzazione: con la cottura in acqua il granulo di amido inizia a rompersi e

si ha una solubilizzazione (parziale a temperature sui 70° C) dell’amilosio e

dell’amilopectina che si legano alle molecole di H O. Il prodotto assorbe

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perciò molta acqua e si gonfia (si ha una netta diminuzione dell’acqua libera).

La gelatizzazione aumenta la digeribilità dei cibi ed è utilizzata per la

preparazione della salda d’amido, la cottura del mosto di birra, la cottura della

pasta, ecc.

- Retrogradazione: è il processo inverso della gelatizzazione. Avviene a causa

della tendenza dell’amido ad assumere la sua struttura ordinata iniziale

(anche se ciò non può avvenire): si ha un avvicinamento delle catene di

amilosio e una perdita di capacità legante nei confronti dell’acqua. Ciò porta

ad una diminuzione della digeribilità. È tipica del pane vecchio (migrazione

dell’acqua verso la crosta e indurimento).

Modifiche delle proteine:

Le modifiche delle proteine possono essere desiderate o no e possono essere di due

tipologie:

• Generate durante i processi di trasformazione: queste sono indotte dalle alte

temperature, variazioni di pH e altri processi. Talvolta vengono indotte

appositamente in quanto non sempre sono negative. Fra queste troviamo:

- Denaturazione proteica: avviene con la cottura e porta a modificazioni

della struttura quaternaria, terziaria e secondaria. Solitamente tali

modificazioni sono irreversibili e le conseguenze possono essere:

eliminazione dell’attività enzimatica, calo di solubilità, aggregazione,

flocculazione, coagulazione, aumento delle proprietà di superficie,

aumento della digeribilità.

- Modifica delle catene laterali degli amminoacidi: avviene con una forte

esposizione al calore (temperatura maggiore ai 100 °C). Alcuni

amminoacidi possono dare origine a metaboliti secondari (Cys:

desulfidrilazione, liberazione H S, tipica di uova sode e latte bollito; Asn e

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Gln: deamminazione con liberazione di NH ; Ser: disidratazione; Trp:

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formazione di derivati ciclici, tipici della carne alla griglia).

- Interazione con altri composti: la più importante è la reazione di Maillard

(detta anche glicazione delle proteine) che, nonostante ciò che dice il

nome, è un insieme complesso di reazioni, suddivisibile in tre tappe, il cui

punto di partenza è la reazione (che può avvenire ad esempio in cottura)

fra composti carbonilici (zuccheri) e molecole contenenti gruppi amminici

(proteine). La reazione non è enzimatica e avviene tanto più veloce tanto è

alta la temperatura. Nella prima tappa si ha la formazione di una base di

Schiff (immina) fra il gruppo carbonilico di uno zucchero ed un gruppo -NH 2

di una proteina (tipicamente residui di Lys); in ambiente acido tali immine

vanno incontro a riarrangiamenti che producono i composti di Amadori o

di Heyns. Nella seconda tappa abbiamo la degradazione di questi ultimi

due composti in tre possibili modi: per disidratazione forte (pH acido) con

produzione di idrossimetil, disidratazione moderata (pH neutro o alcalino)

con produzione di ciclo-isomaltolo/maltolo e scissione. I prodotti possono

polimerizzare e sono responsabili di aromi. Fra i tre modi c’è poca

differenza ma bisogna ricordare che in seguito a disidratazione forte o

moderata avviene la così detta degradazione di Strecker. In questa i

dicarbonili che si erano originati con le disidratazioni reagiscono con gli

amminoacidi (“è una mini reazione di Maillard all’interno della reazione di

Maillard”), subiscono un riarrangiamento ed una ciclizzazione che porta

alla formazione di pirazina (questo può portare alla produzione di

acrilammide, una sostanza tossica e cancerogena, dalla lisina). Nella terza

tappa si ha la polimerizzazione dei composti ottenuti dal riarrangiamento

dei composti di Amadori/Heyns con produzione di melanoidine, polimeri

scuri (questi prodotti portano a cambiamenti a livello di aroma).

Gli effetti della reazione di Maillard possono essere cambiamenti a livello

del flavour (seconda tappa) e nel colore (terza tappa); inoltre abbiamo una

diminuzione delle proprietà nutrizionali del prodotto (perdita di

amminoacidi essenziali, diminuzione della digeribilità delle proteine,

formazione di acrilammide). Questa reazione non sempre è desiderata (es.

latte) ma è voluta in alimenti come cereali, caffè, cacao, birra e prodotti da

forno. Inoltre, la reazione di Maillard avviene anche in vivo ed è

responsabile dell’invecchiamento dell’organismo, dell’arteriosclerosi e di

problemi renali. I composti di Maillard sono anche definiti AGE (Advanced

Glycation End products).

- Trasformazioni in cottura: trasformazioni minori che avvengono con le alte

temperature.

• Generate in seguito a degradazione ad opera di microrganismi ed enzimi:

queste sono solitamente negative ma talvolta vengono indotte

appositamente in quanto possono portare a caratteristiche volute. Fra queste

troviamo:

- Idrolisi proteica: mediata da microorganismi, è detta anche proteolisi è una

trasformazione piuttosto utile in quando dà nuovi sapori e odori (es.

formaggi stagionati, prosciutti).

- Putrefazione: i microorganismi svolgono sempre la proteolisi ma in

maniera diversa e più intensa. Per questo motivo questa trasformazione è

sempre negativa e abbiamo la degradazione degli amminoacidi, la

degradazione del triptofano, la produzione di composti azotati e di

composti solforati (responsabili di odori sgradevoli).

Modifiche di vitamine e minerali:

Avvengono in seguito a cottura e lavaggio dei prodotti:

- Vitamina A e caroteni: stabili alla cottura, poco solubili

- Vitamina D: distrutta in cottura se pH > 7 (bicarbonato)

- Tiamina (B1): la più instabile

- Niacina (B3) stabile, ma persa per cottura in acqua (recupero dell’acqua di

cottura) – aumenta leggermente in cottura per idrolisi dell’acido nicotinico

legato

- Vitamina C instabile (ossidazione, temperatura…)

- Minerali persi nell’acqua di cottura (meglio cottura a vapore o arrosto)

Sostanze organoletticamente attive:

Sono sostanze che non apportano energia e sono responsabili dell’aroma, del sapore

(flavour) e colore degli alimenti. Considerata l’importanza vengono molto spesso

aggiunte tramite additivi. Sono molto importanti per:

- Aspetti edonici

- Aspetti sociali

- Aspetti psicologici

- Aspetti funzionali

La valutazione della qualità organolettica di un alimento viene studiata tramite

l’analisi chimica (usata soprattutto in aziende di grandi dimensioni) e l’analisi

sensoriale. Quest’ultima è sicuramente la più utilizzata ed è molto importante: viene

eseguita da gruppi di assaggio addestrati (panel) e ha specifiche procedure

codificate da seguire. Per altri alimenti (come l’olio di oliva o vini) esiste l’analisi

ufficiale, ancora più rigida di quella sensoriale.

• Colore negli alimenti: dipende dalla luce che viene riflessa dall’alimento

stesso. Esistono sostanze che sono in grado di assorbire la radiazione

luminosa come pigmenti e coloranti. Queste hanno sistemi coniugati o

possiedo doppi legami coniugati e possono essere naturali o sintetici,

inorganici o organici, liposolubili o idrosolubili. Prevalentemente hanno

origine vegetale ma ciò non è sempre detto. I pigmenti naturali sono

classificati come segue:

- Polieni (poli alcheni): carotenoidi e xantofille. Sono pigmenti

giallo/arancio e sono liposolubili. I carotenoidi sono forme

provitaminiche della vitamina A e sono potenti antiossidanti (vengono

traslocati a livello di membrana plasmatica