Corso di Analisi chimiche dei prodotti alimentari Prof.ssa Stella Cosio Laila Pansera - 1 Sommario Analisi chimiche dei prodotti alimentari ..................................................................................................... 6 Metodi per la determinazione dell’umidità ....................................................................................... 12 Determinazione del contenuto in ceneri di uno sfarinato ........................................................... 16 I lipidi .................................................................................................................................................................... 17 Acidi grassi ..................................................................................................................................................... 18 Acidi grassi essenziali ............................................................................................................................ 19 Gliceridi ........................................................................................................................................................... 21 Fosfolipidi ....................................................................................................................................................... 22 Cere .................................................................................................................................................................. 23 Terpeni ............................................................................................................................................................ 23 Steroidi ............................................................................................................................................................ 23 Alcoli................................................................................................................................................................. 24 Composti eicosanoidi ................................................................................................................................ 24 Analisi per i lipidi ......................................................................................................................................... 24 Principali reazioni dei lipidi ...................................................................................................................... 25 Alterazioni dei lipidi .................................................................................................................................... 26 Antiossidanti.................................................................................................................................................. 31 Olio di oliva ........................................................................................................................................................ 36 Olio extravergine di oliva.......................................................................................................................... 36 Legislazione ................................................................................................................................................... 36 Olive ................................................................................................................................................................. 36 Raccolta delle olive ..................................................................................................................................... 38 Lavorazione delle olive .............................................................................................................................. 38 Classificazione commerciale degli oli di oliva ................................................................................... 39 Sottoprodotti della lavorazione delle olive ........................................................................................ 40 Rettifica dell’olio .......................................................................................................................................... 40 Laila Pansera - 2 Altre categorie di olio ................................................................................................................................ 41 Composizione chimica dell’olio extravergine di oliva .................................................................... 42 Frazione saponificabile ......................................................................................................................... 42 Frazione insaponificabile ...................................................................................................................... 43 Lipossigenasi ............................................................................................................................................ 44 Analisi della frazione volatile: SPME................................................................................................. 44 Parametri di valutazione dell’olio di oliva .......................................................................................... 45 Qualità......................................................................................................................................................... 45 Genuinità .................................................................................................................................................... 49 Tipicità ......................................................................................................................................................... 52 Etichettatura .................................................................................................................................................. 53 I glucidi ................................................................................................................................................................ 55 Monosaccaridi .............................................................................................................................................. 55 Reazioni dei monosaccaridi ................................................................................................................ 57 Disaccaridi ...................................................................................................................................................... 57 Polarimetria ................................................................................................................................................... 58 Dolcificanti ..................................................................................................................................................... 59 Imbrunimento chimico o non enzimatico .......................................................................................... 59 Polisaccaridi ................................................................................................................................................... 61 Amido .......................................................................................................................................................... 61 Fibra alimentare....................................................................................................................................... 62 Latte ...................................................................................................................................................................... 64 Composizione chimica............................................................................................................................... 64 Grasso .............................................................................................................................................................. 65 Zucchero ......................................................................................................................................................... 67 Sostanze azotate.......................................................................................................................................... 67 Enzimi .............................................................................................................................................................. 69 Laila Pansera - 3 Altri costituenti ............................................................................................................................................. 69 Trattamento termico .................................................................................................................................. 69 Trattamenti preliminari ......................................................................................................................... 69 Trattamento termico .............................................................................................................................. 69 Latti destinati al consumo umano ......................................................................................................... 71 Analisi dei parametri chimico-fisici ....................................................................................................... 72 Vino ....................................................................................................................................................................... 75 Composizione del mosto .......................................................................................................................... 76 Fermentazione alcolica .............................................................................................................................. 78 Anidride solforosa SO2 .............................................................................................................................. 80 Vinificazione in rosso ................................................................................................................................. 80 Vinificazione in bianco ............................................................................................................................... 81 Pratiche ammesse: correzioni ................................................................................................................. 82 Correzioni del mosto ............................................................................................................................. 82 Correzioni del vino ................................................................................................................................. 82 Alterazioni dei vini....................................................................................................................................... 83 Invecchiamento ............................................................................................................................................ 83 Sostanze nel vino......................................................................................................................................... 84 Legislazione ................................................................................................................................................... 85 Determinazioni nel vino ............................................................................................................................ 86 Piramide dei vini .......................................................................................................................................... 89 Aceto di vino ...................................................................................................................................................... 90 Aceto di vino ................................................................................................................................................. 90 Aceto balsamico tradizionale .................................................................................................................. 91 Aceto balsamico di Modena.................................................................................................................... 91 Cereali .................................................................................................................................................................. 93 Frumento ........................................................................................................................................................ 93 Laila Pansera - 4 Struttura ..................................................................................................................................................... 93 Composizione .......................................................................................................................................... 94 Molitura ...................................................................................................................................................... 95 Pasta ............................................................................................................................................................ 96 Analisi sugli sfarinati ................................................................................................................................... 97 Acqua ................................................................................................................................................................... 98 Durezza dell’acqua ...................................................................................................................................... 98 Acque minerali maturali ............................................................................................................................ 98 Acqua di sorgente ....................................................................................................................................... 99 Cromatografia ................................................................................................................................................. 100 Definizioni e formule importanti:......................................................................................................... 100 Meccanismi di ripartizione ..................................................................................................................... 101 HPLC e gascromatografo........................................................................................................................ 101 Laila Pansera - 5 Analisi chimiche dei prodotti alimentari ALIMENTO: fonte di energia e di nutrienti necessari all’organismo per le sue funzioni biologiche. È composto da: MACRONUTRIENTI O NUTRIENTI ENERGETICI: molecole complesse che vengono degradate in molecole più semplici dal sistema digerente, che possono essere assorbite e utilizzate nelle specifiche condizioni metaboliche; MICRONUTRIENTI o NUTRIENTI NON ENERGETICI: quelli indispensabili sono: acqua e sali minerali (inorganici), e vitamine (organici) Altre sostanze: acidi organici, coloranti, aromi, etc. SOSTANZE INDESIDERATE NEGLI ALIMENTI: • Sostanze naturali: glicosidi, micotossine, estrogeni; • Residui di varia natura; • Additivi volontari. Fattori che determinano la qualità di un alimento 1. Assenza di rischio: la sicurezza d’uso è un prerequisito perché un alimento possa essere considerato tale ed utilizzato 2. Valore nutritivo, inteso come: a. Contenuto totale di nutrienti b. Biodisponibilità: percentuale realmente assorbita e utilizzata dall’organismo c. Valore biologico (presenza di determinati componenti). ALTERAZIONE: umidità, luce, temperatura, microrganismi. SOFISTICAZIONE: non penalizza la qualità del prodotto; es: aggiunta di zucchero o di alcol etilico al vino. ADULTERAZIONE: penalizza la qualità del prodotto; es: annacquamento del latte, scrematura del latte dichiarato intero. FALSIFICAZIONE: margarina al posto del burro, olio di semi al posto di quello di oliva. CONTRAFFAZIONE: dichiarare una marca diversa. NON viene considerata frode, quando le modifiche vengono dichiarate: Nei SURROGATI (orzo nei confronti del caffè): caratteri estrinseci molto simili, caratteri intrinseci (composizione chimica) diversi; Laila Pansera - 6 Nei SUCCEDANEI (caviale e lompo): composizione chimica identica, caratteristiche esteriori diverse. CHIMICA DEGLI ALIMENTI Studia la composizione chimica degli alimenti e le proprietà dei loro costituenti che contribuiscono a definire il loro valore nutrizionale e merceologico. Inoltre studia le modificazioni chimiche che i costituenti degli alimenti subiscono in seguito a trattamenti casalinghi ed industriali a cui sono sottoposti, e nel corso della loro conservazione. L’analisi degli alimenti viene effettuata per: Accettare la conformità di un alimento ai requisiti di legge o a ciò che viene dichiarato in etichetta Definire la qualità di un prodotto o il suo valore nutrizionale Rivelare frodi e alterazioni Individuare la presenza di sostanze xenobiotiche. Le procedure analitiche possono essere: • Tradizionali: analisi quantitativa • Moderne: cromatografia e spettroscopia. ALIMENTI TRADIZIONALI Essi sono alla base della nostra catena alimentare. Opportunamente variati, soddisfano il nostro fabbisogno energetico; inoltre fanno parte della tradizione. Forniscono particolari nutrienti: Di origine vegetale: o Cereali, tuberi amido, fibra, vitamine o Ortaggi, frutta sali minerali, fibra, vitamine o Legumi proteine, vitamine, ferro Di origine animale: o Latte e derivati proteine, calcio o Carne, uova, pesce proteine, ferro, vitamine. ALIMENTI ALTERNATIVI Competono con gli alimenti tradizionali. Troviamo: ALIMENTI LEGGERI (light): alleggeriti, eliminati da alcune sostanze alto-energetiche a rischio per l’uomo (grassi o zuccheri semplici, etanolo); possono essere ottenuti diluendo l’alimento Laila Pansera - 7 con acqua; MA ottengo una perdita di consistenza e aroma, per cui devo aggiungere edulcoranti e proteine vegetali o amidi modificati per una migliore performance tecnologica. ALIMENTI FORTIFICATI: aumento del valore biologico del prodotto senza aumentare il suo valore energetico; di solito vengono aggiunte vitamine o minerali; prodotti per bambini. ALIMENTI BIOLOGICI: rispondono a particolari tecniche di agricoltura e commercializzazione; devono portare in etichetta il produttore e l’ente di certificazione. ALIMENTI INTEGRALI: alimenti non raffinati; es: farina, con tasso di abburattamento del 100%; contengono fibra, proteine ad alto valore biologico, vitamine; vengono ottenute per riassemblamento delle varie componenti; ALIMENTI FUNZIONALI: distinti in probiotici e prebiotici. I primi sono il substrato della microflora intestinale, mentre i prebiotici sono ad esempio la fibra o i FOS, che generano acidi grassi a corta catena per la microflora intestinale. ALIMENTI INNOVATIVI: ottenuti con le moderne tecnologie, hanno proprietà nutritive diverse, come gli OGM o il riso parboiled. VALORE ENERGETICO DEGLI ALIMENTI (o valore nutritivo) Numero di calorie che una sostanza alimentare sviluppa per completa combustione, riferito a 100g di sostanza. È proporzionale alla quantità di nutrienti che contiene: Zuccheri 4 kcal/g Proteine 4 kcal/g Lipidi 9 kcal/g Alcol 7 kcal/g Zuccheri ipocalorici 2.8 kcal/g. Unità di misura: kcal: quantità di calore necessaria per elevare da 14.5°C a 15.5°C 1 kg di acqua (1 kcal = 4.186 kJ) kJ: forza costante che dà a 1 kg l’accelerazione di 1 m/s2 per lo spostamento di 1 m nella direzione de nel senso della forza (1 kJ = 0.2388 kcal). Carboidrati Carburante dell’organismo, fornisce energia 4 kcal/g). I glucidi in eccesso vengono trasformati in lipidi e accumulai nel tessuto adiposo. Durante la digestione i carboidrati vengono trasformati in glucosio, usato dal cervello, dal sistema nervoso e dai muscoli. Laila Pansera - 8 Vengono suddivisi in: 1. Carboidrati semplici, assimilati velocemente dall’organismo, forniscono subito energia ma si esauriscono velocemente: a. Glucosio b. Fruttosio c. Saccarosio d. Lattosio 2. Carboidrati complessi, forniscono energia lentamente e per un periodo più lungo, perché prima di essere assorbiti devono essere trasformati in carboidrati semplici: a. Amido, di origine vegetale b. Glicogeno, di origine animale. Fibra alimentare È costituita da sostanze non digeribili dai nostri enzimi gastrointestinali: 1. Fibre insolubili: nei cereali integrali, in frutta e verdura; regolano le funzioni intestinali 2. Fibre solubili: in frutta, verdura, legumi; danno senso di sazietà, diminuiscono l’assorbimento di carboidrati, lipidi e sali minerali. Grassi (o lipidi) Sostanze di riserva, che forniscono 9 kcal/g; trasportano inoltre le vitamine liposolubili e svolgono numerose altre funzioni. Sono: 1. Grassi vegetali (oli): contengono prevalentemente acidi grassi mono- e polinsaturi, con effetti positivi su valori ematici e colesterolo; contengono acidi grassi essenziali; 2. Grassi animali: lardo, strutto, burro, uova, salumi, formaggi, carni contengono acidi grassi saturi, che, se assunti in eccesso, determinano un incremento del colesterolo ematico. Proteine (o protidi) Sono contenute in quasi tutti gli alimenti, hanno una funzione plastica. Forniscono 4 kcal/g. possono essere: 1. Proteine animali, negli alimenti di origine animale 2. Proteine vegetali, negli alimenti di origine vegetale. Vitamine Laila Pansera - 9 Regolano le funzioni biochimiche dell’organismo, aiutano i macronutrienti a svolgere il loro compito e prevengono le malattie. Sono: 1. Vitamine idrosolubili: vitamina C, gruppo B, biotina, vitamina PP, acido folico; 2. Vitamine liposolubili: vitamine A, D, E, K, F. Minerali Sono regolatori come le vitamine; intervengono nella formazione di ossa e denti, controllano la contrazione muscolare, sono inoltre utili al sistema nervoso e rappresentano il contenuto in ceneri dell’alimento. Sono: 1. Macroelementi: nell’organismo si trovano in quantità notevole e sono: Ca, P, Mg, K, Na, Cl, S; 2. Microelementi (o minerali in traccia): nell’organismo si trovano in piccole quantità e sono: Fe, I, Zn, Cu, Mn, Se, Cr, Fl. È possibile calcolare il valore nutrizionale medio, ad esempio: Proteine 3.7 g Carboidrati 13.9 g Grassi 4.6 g 3.7x4 + 13.9x4 + 4.6x9 = = 112 kcal 112 kcal x 4.187 = 469 kcal. CONTAMINANTI I contaminanti ambientali possono essere metalli pesanti, oppure fitofarmaci, che sono prodotti chimici utilizzati per l’agricoltura. EFSA L’EFSA è l’autorità europea per la sicurezza alimentare, e ha il compito di effettuare il monitoraggio della produzione degli alimenti, oltre che molti altri compiti. È anche responsabile dell’utilizzo degli additivi alimentari. Società Italiana di Nutrizione Umana (SINU) Indica i LARN, valori guida di riferimento per le assunzioni di nutrienti. RDA = dose giornaliera raccomandata Laila Pansera - 10 GDA = quantità giornaliere indicative. PIRAMIDE ALIMENTARE La piramide alimentare è il simbolo della sana ed equilibrata alimentazione, quindi è una guida nella scelta quotidiana degli alimenti. È organizzata in 6 sezioni di categorie alimentari, di grandezza proporzionale alla loro presenza nella nostra dieta. Alla base troviamo gli alimenti da consumare più liberamente, al vertice quelli da limitare. La piramide alimentare va abbinata a uno stile di vita non sedentario. ACQUA È presente nel nostro organismo e partecipa a tutte le reazioni. Ha molteplici funzioni e viene eliminata attraverso sudore, lacrime e urina. È contenuta in: acqua semplice, bevande e alimenti. Non ha calorie ed è inorganica. C’è da tenere presente anche l’aria, che trasporta ossigeno e contaminanti. L’acqua nell’organismo umano Circa il 65% del nostro peso corporeo: 40% intracellulare; 20% extracellulare, di cui 15% interstiziale e 5% plasmatica. Funzioni: Solvente di gas, elettroliti e colloidi Trasporta alle cellule le sostanze nutritive e allontana i prodotti di scarto Partecipa alla termoregolazione Mezzo in cui avvengono le funzioni digestive e metaboliche. Fabbisogno idrico: 1 mL/kcal 1.5-2 L/die. Caratteristiche: Legame covalente dipolare; forma reticoli con legami a H Laila Pansera - 11 Caratteristiche chimico-fisiche: Proprietà solventi per numerosi composti ionici: sali, acidi e basi, sostanze organiche, gas Elevato punto di fusione ed ebollizione Densità massima a 4°C. L’acqua negli alimenti L’acqua nei tessuti animali e vegetali si divide in: Acqua libera: non è impegnata nei legami con altre molecole, si trova nei microcapillari ed è trattenuta solo da forze fisiche. È evaporabile dalla sua presenza dipende l’attività microbica e quindi le alterazioni degli alimenti Acqua legata o incongelabile: si trova sotto diverse forme: o di idratazione (legata a ioni tramite interazioni elettrostatiche) o di struttura e cristallizzazione (nella struttura di un sale o una molecola organica o metalli di transizione, legami forti, difficile da estrarre) o dello strato monomolecolare (fortemente unita ai gruppi polari e carichi delle macromolecole) o immobilizzata (in molteplici strati successivi al precedente). ATTIVITÀ DELL’ACQUA Aw = p0 p Dove p0 = tensione di vapore dell’alimento; p = tensione di vapore dell’acqua pura. Questo parametro fornisce una misura dell’acqua libera utilizzabile dai microrganismi. Esempi: • alimenti freschi 0.98 • insaccati e formaggi stagionati 0.88-0.93 • cereali, marmellate 0.6-0.65. Metodi per la determinazione dell’umidità Il contenuto di umidità è espresso per legge in % (riferito a 100g di prodotto). N.B.: non confonder il contenuto di umidità (o di acqua) in un alimento con la sua A w. I metodi sono diversi: Laila Pansera - 12 Metodo gravimetrico classico Determina l’umidità dell’alimento mediante la perdita di peso per essicamento in stufa a 105°C a pressione atmosferica, fino a peso costante. Ha un’applicabilità generale, tranne per i prodotti facilmente degradabili o con sostanze volatili. Materiale: stufa bilancia analitica (almeno 4 cifre decimali) essiccatore (recipiente in vetro con coperchio), che sotto il piano forato può avere: cloruro di calcio anidro o gel di silice con sali di cobalto (azzurro-rosa); queste sono sostanze igroscopiche (che assorbono umidità dal campione); posso eventualmente spalmare del silicone sui bordi per isolare, e attacco al coperchio una pompa per porre sottovuoto e favorire l’evaporazione capsula Petri o pesafiltri. Procedura: 1. porre in stufa (105°C 30 minuti) un pesafiltri, raffreddare in essiccatore e pesare con una bilancia analitica (p1) 2. pesare con la bilancia analitica il campione (5g di cereali in piccoli chicchi, oppure 8g di mais, oppure 10g di sfarinati e paste) nel recipiente tarato (p2) 3. porre in stufa a 105°C per 6 ore, oppure a 133°C per un’ora e mezza 4. raffreddare in essiccatore, pesare nuovamente (p3). Calcoli: umidità % = p2 − p3 x 100 p2 − p1 Alcuni prodotti pastosi devono essere impastati con sabbia silicea (taro il pesafiltri con la sabbia e una bocchetta di vetro). Per gli alimenti che hanno un elevato contenuto di umidità esprimo il valore di residuo (es: latte) o di estratto (es: birra o vino). I risultati sono molto precisi, ma la procedura è molto lunga. Metodo gravimetrico con termobilancia Molto utilizzato nelle analisi di routine perché richiede molto meno tempo. Laila Pansera - 13 Deposito il campione direttamente sul piattino (senza previa pesata). Chiudo e sul display appare il contenuto di umidità. Esistono termobilance che rilevano contenuti di umidità anche molto bassi. Essendo un metodo gravimetrico, determina l’acqua presente nel campione attraverso la perdita di peso. Calcoli sul metodo gravimetrico: perdita di peso x 100 peso campione (p crogiolo + p campione tal quale) − (p crogiolo + p campione secco) = x 100 p crogiolo + p campione tal quale − p crogiolo H2 O oppure Hu% = Il p crogiolo è la tara o lo metto dappertutto, o lo ometto sempre. Es: campione 10g; perde 1g umidità 1 x 100 10 Che risponde alla proporzione 1 : 10 = x : 100 Hu% = Metodo della distillazione con solvente Viene utilizzato quando il prodotto contiene sostanze volatili facilmente solubili in solventi organici, ad esempio oli essenziali. Strumento: palloncino alla base che ospita il campione, che è raccordato con un tubo di vetro che presenta un raccordo graduato laterale. Al di sopra abbiamo un refrigerante. Il tutto è raccordato con raccordi smerigliati. Nel palloncino viene messo il campione pesato con il solvente (es: toluene); aziono il refrigerante e scaldo sotto il palloncino l’acqua e il solvente di allontanano dal palloncino per evaporazione, ma si depositano per condensazione nella tacca graduata. Solvente ed acqua si depositano su strati separati per via della loro diversa densità, dalla tacca graduata leggo il volume e il peso dell’acqua che ha abbandonato il campione. Arresto il processo quando non percepisco più un aumento di volume di acqua nella tacca graduata. Per il calcolo: Hu% = perdita di peso x 100 peso campione Laila Pansera - 14 Metodo di Karl Fisher È un metodo volumetrico molto specifico. Si basa sull’utilizzo di un titolatore automatico, e attraverso la titolazione si dosa (determina) il contenuto in acqua. La titolazione prevede l’utilizzo di 2 reattivi anidri: anidride solforosa SO2, in cui lo stato di ossidazione di S è +4, e viene ridotta da: iodio, con stato di ossidazione 0. SO2 passa a H2SO4 (acido solforico) con stato di ossidazione di S +6, mentre I passa a -1. È quindi una titolazione redox. Utilizzo anche metanolo come solvente e imidazolo o etanolammina come basi, per conferire potere tampone e mantenere un pH di 6 (evitando l’acidificazione). La reazione avviene solo in presenza di acqua, dura pochissimi minuti ed è effettuabile anche con quantità basse di campione: SO2 + I2 + SH2O H2SO4 + 2HI Altri metodi NIR: spettrofotometria nel vicino infrarosso: con radiazioni a basso contenuto energetico individuo i legami peculiari; è un metodo molto usato nelle aziende, non invasivo e non distruttivo, ma devo fare diverse analisi e calibrare. NMR: molto costoso. ESERCIZIO: % proteine del riso 7.6%; calcolo la % proteine sul secco, sapendo che l’umidità del prodotto è 14%. 100g – 14g = 86g sostanza secca Se su 86g di s.s. le proteine sono 7.6g (ossia il 7.6%), se io porto a 100g la s.s. scopro le % di proteine sul secco, per cui: 7.6 : 86 = x : 100 7.6x100 = 8.84g prot = 8.8% 86 il risultato deve venire >7.6 perché ho tolto l’acqua e sto lavorando sul secco, altrimenti ho x= sbagliato proporzione. Laila Pansera - 15 Determinazione del contenuto in ceneri di uno sfarinato 1. Calcinare un crogiolo in muffola (550°C per un’ora), raffreddare in essiccatore e tarare su bilancia analitica (p1) 2. Pesare nella capsula tarata 5g di campione finemente macinato (p2) 3. Carbonizzare su fiamma diretta, prima lentamente con la retina e poi con il triangolo refrattario, fino alla scomparsa dei fumi bianchi 4. Porre il campione in muffola (550°C per 6 ore) 5. Pesare le ceneri dopo il raffreddamento in essiccatore (p3). Calcoli: p3 − p1 x 100 p2 − p1 % ceneri sul stal quale % ceneri sul secco = x 100 % sostanza secca % ceneri sul tal quale = Laila Pansera - 16 I lipidi I lipidi hanno diverse funzioni: • Energetica (9 kcal/g, sostanze di riserva) • Plastica strutturale (membrane cellulari e tessuto nervoso) • Bioregolatrice (trasporto di ormoni e vitamine liposolubili) • Termoregolazione (strato adiposo sottocutaneo) • Forniscono AGE e danno appetibilità ai cibi. FABBISOGNO: Secondo i LARN: 20-25% dell’intake Secondo RDA: 0.7-1 g/kg peso corporeo Essi devono essere di origine animale per 1/3 e per 2/3 di origine vegetale. Il colesterolo deve essere massimo 300mg: un suo eccesso causa obesità, aumento del colesterolo e dei trigliceridi, aterosclerosi e malattie cardiovascolari, mentre una sua carenza provoca secchezza della pelle, perdita di capelli, riduzione della crescita, diarrea e maggiore suscettibilità alle infezioni. I lipidi sono sostanze non solubili in acqua, ma in solventi organici. Sono composti ternari, cioè formati da C, H e O contengono più C che O: bruciano più lentamente ma con un maggiore sviluppo di energia. Sono infatti sostanze di riserva. Li troviamo: Come costituenti essenziali di alcuni alimenti Come grassi invisibili in carne e pesce Aggiunti durante la lavorazione. I lipidi NON sono macromolecole. Classificazione: LIPIDI SAPONIFICABILI 99.9% degli oli vegetali, contengono acidi grassi: Trigliceridi Esteri degli steroli Digliceridi Fosfolipidi Monogliceridi Lipoprotidi Acidi grassi Glicoprotidi Cere Laila Pansera - 17 LIPIDI INSAPONIFICABILI 0.1-0.2%, non contengono acidi grassi, MA hanno funzioni importanti per l’organismo: Steroli Terpeni. Ulteriore classificazione: LIPIDI SEMPLICI LIPIDI COMPLESSI O COMPOSTI: oltre alla parte grassa prevedono la presenza di altri composti. Acidi grassi Sono catene di atomi di C e H con un COOH terminale, legami semplici o doppi. Generalmente le catene sono >10 C, ma nel latte e derivati ci sono anche acidi grassi a corta catena aroma tipico. Generalmente sono a numero pari di atomi di C. Nomenclatura: nome scientifico + nome comune (legato alla loro scoperta). PUNTO DI FUSIONE: Aumenta con l’allungarsi della catena Diminuisce all’aumentare dei doppi legami Aumenta nei trans isomeri. Laila Pansera - 18 I trans isomeri sono meno diffusi in natura, derivano dai trattamenti tecnologici cattivi, causano malattie cardiovascolari e tumori. CLASSIFICAZIONI: CHIMICA: numero i doppi legami a partire dal -COOH Δ indica su quale C c’è il doppio legame Es: acido oleico C18:1 Δ9 acido linoleico C18:2 Δ9,12 acido linolenico C18:3 Δ9,12,15 NUTRIZIONALE o BIOLOGICA: la numerazione del doppio legame parte dal gruppo metilico terminale (ω o n) Es: acido oleico C18:1 ω-9 acido linoleico C18:2 ω-6 acido linolenico C18:3 ω-3. Più un acido grasso ha insaturazioni, più è suscettibile a ossidazione. Generalmente: Gli acidi grassi saturi sono presenti nei grassi animali solidi a temperatura ambiente Gli acidi grassi insaturi sono presenti nei grassi vegetali liquidi a temperatura ambiente. Questo può non essere vero, ad esempio gli oli di pesce si presentano liquidi, mentre il burro di cacao, pur essendo vegetale, è solido. Acidi grassi essenziali L’organismo può sintetizzare gli acidi grassi a partire dall’Ac-CoA per condensazione di unità bicarboniose, MA non è in grado di insaturarli dall’ω-6 in poi. Perciò devo assumere ω-6 e ω3 con la dieta. In particolare l’acido linoleico è ω-6 e si trova negli oli vegetali, mentre l’acido linolenico è ω-3 e si trova negli oli di pesce. Gli acidi grassi essenziali hanno diverse funzioni: • Strutturano le membrane biologiche • Precursori dei eicosanoidi • Regolano i lipidi ematici, abbassano il colesterolo. Identifico ω-6 tutti i derivati dell’acido linoleico e ω-3 tutti i derivati dell’acido linolenico. Biosintesi dell’acido oleico © Laila Pansera - 19 Biosintesi dell’acido arachidonico Formazione degli acidi grassi ω-3 © Laila Pansera - 20 I pool enzimatici sono gli stessi per le 2 linee: la desaturasi introduce l’insaturazione, mentre la longasi allunga la catena. Insaturazioni e legami coniugati Normalmente un acido grasso polinsaturo presenta doppi legami isolati, ossia tra i doppi legami ci sono 2 legami singoli (quindi 1 CH2). Ma delle volte il doppio legami trasla e posso ottenere i doppi legami coniugati, ossia separati da un solo legame singolo. In questo modo posso ottenere: Dieni: sistemi con 2 doppi legami coniugati Trieni: sistemi con 3 doppi legami coniugati. Solitamente questi composti non sono presenti in natura. Gliceridi Essi sono esteri del glicerolo con acidi grassi. Possono essere monogliceridi, digliceridi o trigliceridi. Es: I trigliceridi costituiscono il 99% della parte lipidica di un alimento, e possono essere: Semplici, con lo stesso acido grasso in tutte e 3 le posizioni Misti, con diversi acidi grassi. Ad esempio il 41% dei trigliceridi dell’olio di olia è costituito da trioleina (trigliceride semplice, con 3 acidi oleici). In ambiente umido l’enzima lipasi porta all’idrolisi (o lipolisi): rottura del legame estere, si liberano digliceridi, monogliceridi e acidi grassi liberi. © Laila Pansera - 21 Una teoria sulla posizione degli acidi grassi nel trigliceride sostiene che in posizione 2 si trova un acido grasso insaturo (soprattutto nel caso di grassi vegetali), che è quello maggiormente presente nella matrice lipidica; in posizione 1 e 3 invece si trovano acidi grassi casuali. Gli alimenti grassi sono caratterizzati da percentuali diverse di composizione in trigliceridi, che portano a punti di fusione diversi. Si parla quindi di INTERVALLO DI FUSIONE: una parte di grasso cristallizza, un’altra rimane liquida a una certa temperatura; questo è dovuto a punti di fusione diversi, che fanno sì che a una determinata temperatura alcuni grassi siano solidi e altri liquidi. Il polimorfismo si verifica quando i trigliceridi passano dallo stato liquido a quello solido, cristallizzando in 3 modi: La stabilità aumenta dall’esagonale all’ortotrombico al triclinico. Fosfolipidi Essi sono lipidi che contengono acido fosforico e basi azotate. Essi entrano a far parte del protoplasma cellulare. Tra essi ricordiamo le lecitine, che hanno come base azotata la colina, e sono additivi, e le cefaline, che hanno l’etanolammina. © Laila Pansera - 22 Cere Le cere sono composti a elevato peso molecolare. Sono esteri di un alcol a lunga catena con un acido grasso. I più diffusi sono C26, C28 e C30. Esse si trovano sulla superficie di frutti e foglie, perché hanno una funzione protettiva. In alcuni animali poi impermeabilizzano le piume. Nella sansa si trovano per circa il 2%. Terpeni I terpeni sono composti che non contengono acidi grassi, ma hanno la struttura base dell’isoprene (2 metil-butandiene). Isoprene Con le reazioni testa-coda si formano gli oli essenziali. Un monoterpene è formato da 2 unità di isoprene, ad esempio è un monoterpene il limonene. Es: diterpeni: vitamina A triterpeni: squalene (precursore di ormoni steroidei, acidi biliari e steroli) tetraterpeni: caroteni (principale componente insaponificabile dell’olio di oliva). Steroidi Essi sono derivati dal ciclopentano peridrofenantrene. Esso è una struttura a 4 anelli condensati. A questo gruppo appartengono diversi composti di grande importanza biologica: acidi biliari, ormoni corticosurrenali, ormoni sessuali, provitamina D e steroli. Gli steroli in particolare hanno una struttura comune che differisce per una catena alifatica R, che caratterizza ogni sterolo. Dal momento che gli steroli sono sostanze molto specifiche per ogni prodotto, vengono utilizzati per valutare la genuinità di un prodotto. Essi sono importanti costituenti delle membrane cellulari, e hanno il suffisso -OLO perché sono alcoli. Il colesterolo ad esempio è di origine animale, e può formare esteri con gli acidi grassi: se © Laila Pansera - 23 l’acido grasso è saturo può portare ad ipercolesterolemia, mentre se è insaturo non provoca patologie. In generale gli steroli di origine animale vengono chiamate zoo-steroli, quelli di origine vegetale sono i fito-steroli, mentre quelli batterici sono i mico-steroli. Alcoli Gli alcoli si trovano, insieme alle cere, sulle superfici delle drupe. Possiamo trovare: Alcoli alifatici superiori Alcoli terpenici, che a loro volta si dividono in: o Alcoli diterpenici o Alcoli triterpenici o Dialcoli triterpenici, come eritrodiolo e uvaolo, che sono il primo termine ce porta lo squalene a diventare sterolo. Composti eicosanoidi Essi sono derivati da acidi polinsaturi a 20 C (acido arachidonico ed eicosapentaenoico). La loro attività fisiologica varia, infatti intervengono nella contrazione dei muscoli lisci, nell’aggregazione piastrinica e nei processi infiammatori ed immunitari. Es: prostaglandine dolore, funzioni riproduttive, ciclo mestruale, travaglio trombossani coagulazione del sangue e contrazione di muscoli e arterie leucotrieni reazioni anafilattiche. Essi hanno quindi funzioni ormone-simili, e sono mediatori locali. Analisi per i lipidi Numero di iodio Indica i grammi di I2 fissati da 100g di grasso e valuta il grado di insaturazione: lo I 2 reagisce con il doppio legame sommandosi stechiometricamente. È un metodo lungo, veniva usato maggiormente in passato. Il numero di iodio aumenta all’aumentare del numero di insaturazioni. Numero di acidità È una titolazione acido-base. Esprime la quantità di KOH (in mg) necessaria a neutralizzare gli acidi grassi liberi in 1g di campione. Vedo quanti acidi grassi liberi ci sono nel campione: più sono, minore è la qualità © Laila Pansera - 24 dell’olio. Per fare questa analisi porto il grasso in soluzione, scegliendo il solvente idoneo. Esprimo il tutto in peso. numero di acidità = ml x M x 56.1 1 x 0.1 x 282 x 100 = 0.564% g 1000 x 5 Per gli oli vegetali si esprime l’acidità in % di acido oleico: ml x M x0.282 % acido oleico = g Metodo Soxhlet È il metodo ufficiale per l’analisi delle sostanze grasse alimentari. Consiste in un tubo di vetro con raccordi in smeriglio. Con esso effettuo l’estrazione quantitativa dei lipidi. Inserisco il campione dell’estrattore, su un ditale di carta da filtro di cellulosa, coperto con cotone. Inserisco il solvente nel palloncino. Raccordo, apro l’acqua per il refrigerante e scaldo il palloncino. Salgono i vapori del solvente dal raccordo laterale e raggiungono il refrigerante, condensano, vanno nell’estrattore; si estrae il grasso e quando è molto, per capillarità torna al palloncino attraverso il sifone, arricchito dei grassi (quantità di solvente > altezza sifone). 1 giro = 5 minuti faccio più estrazioni = 6/8 ore. Metto poi il palloncino al rotovapor per togliere il solvente e metto in stufa per 10 minuti per eliminare eventuali residui. Il peso contenuto è il contenuto di lipidi nel campione. Esprimo i risultati in: % lipidi grezzi = peso lipidi x100 peso campione Il solvente è alcol etilico o etere. Principali reazioni dei lipidi Saponificazione Avviene a caldo in presenza di soda © Laila Pansera - 25 grasso glicerolo + sali degli acidi grassi (saponi) I saponi sono solubili in acqua con lavaggi in etere e acqua separo il saponificabile dall’insaponificabile. Idrogenazione È una reazione industriale che porta alla saturazione del doppio legame. Ad esempio dagli oli vegetali si ottengono, per idrogenazione, grassi saturi e solidi (margarine). La reazione avviene in atmosfera di H con un catalizzatore metallico. Le alte pressioni fanno sì che il catalizzatore si leghi all’H. se la reazione va a buon fine otteniamo la saturazione dei legami insaturi, altrimenti si provoca il distacco del catalizzatore e si formano i tras-isomeri. Interesterificazione e cristallizzazione frazionata Interesterificazione: reazione chimica o enzimatica (catalisi): rompo i legami estere e ricombino i trigliceridi. Ottengo miscele di trigliceridi con punto di fusione diverso da quello di partenza. Cristallizzazione frazionata: la frazione di grasso a più alto punto di fusione viene separata, sfruttando la cristallizzazione (essi cristallizzano e vengono separati per filtrazione). Alterazioni dei lipidi Idrolisi (o lipolisi o irrancidimento idrolitico) Distacco del glicerolo dagli acidi grassi ad opera di lipasi microbiche in presenza di acqua. Questo fenomeno riguarda anche: • Semi oleaginosi • Drupe stoccate per lungo tempo • Grassi delle carni • Burro (liberazione di acido capronico-butirrico, odore di rancido) • Stagionatura formaggi. Irrancidimento chetonico Alterazione chimico-enzimatica, catalizzata dall’enzima microbico β-ossidasi. © Laila Pansera - 26 Acido grasso libero β-chetoacido Metilchetone Il metilchetone conferisce l’aroma tipica al prodotto. Questa reazione può quindi avvenire sia come un’alterazione, sia venire indotta in alcuni alimenti, come il Roquefort o il Gorgonzola. Autossidazione Essa è l’alterazione più grave e riguarda i lipidi che contengono acidi grassi insaturi. La velocità di reazione aumenta con l’aumentare dei doppi legami. L’autossidazione è il processo mediante in quale l’ossigeno atmosferico reagisce con gli acidi grassi insaturi liberi o esterificati, a dare prodotti di degradazione che alterano le caratteristiche sensoriali dell’alimento, conferendo odori e sapori sgradevoli e generando composti tossici. I perossidi e gli idroperossidi sono i prodotti di ossidazione primaria, mentre i composti volatili (che sono aldeidi e chetoni) sono i prodotti di ossidazione secondaria. L’autossidazione consta di 3 step: 1. INIZIAZIONE (innesco-induzione) © Laila Pansera - 27 Si genera una modesta quantità di prodotti di ossidazione primaria, perché le lipossigenasi presenti nel substrato e l’ossigeno singoletto2 sono presenti in modeste quantità. TIPI DI OSSIGENO: O2 tripletto 3O2 O2 singoletto1 1O2 O2 singoletto2 1O2 Anione superossido O2· No reattivo No reattivo Reattivo Reattivo ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↓ / ↑ Coinvolto in presenza di lipossigenasi Non coinvolto Convolto Non coinvolto L’ossigeno singoletto2 si forma nelle reazioni di fotossidazione (coinvolti i pigmenti fotosensibilizzanti FSENS clorofilla, emoglobina, vitamina B2): Quindi: - 1O 2 forma idroperossidi - 3O 2 forma idroperossidi in presenza di lipossigenasi (che agisce sugli acidi grassi liberi). 2. PROPAGAZIONE I radicali formati nel primo step reagiscono con l’ossigeno tripletto e formano altre specie radicaliche, che innescano reazioni con altri acidi grassi (reazioni a catena) e vanno a dare radicali e idroperossidi. Gli idroperossidi formati reagiscono fra di loro: © Laila Pansera - 28 A dare i prodotti secondari (aldeidi, chetoni, alcoli). Meccanismo di reazione ossigeno singoletto: L’ossigeno attacca un’estremità del doppio legame. Avviene l’estrazione del radicale H dalla posizione allilica, poi avviene la traslazione del doppio legame con la formazione dell’idroperossido. 3. TERMINAZIONE Avviene quando la concentrazione di specie radicaliche è alta le reazioni sono causate dall’ingombro sterico. A dare dimeri, polimeri ed epossidi. Queste reazioni avvengono ad esempio durante la frittura. Fattori che scatenano l’autossidazione: alte temperature, contatto con l’ossigeno, radiazioni luminose. AUTOSSIDAZIONE DELL’ACIDO OLEICO Ho 4 possibilità di formare il radicale perossido, che raddoppiano e diventano 8, con gli isomeri trans. © Laila Pansera - 29 Invece in un sistema dienico come l’acido linoleico, l’autossidazione porta alla formazione di legami coniugati. Il grafico mostra l’andamento nella formazione e demolizione dei composti durante le reazioni di autossidazione. TERMODEGRADAZIONE DEI LIPIDI © Laila Pansera - 30 Una frittura prolungata porta dall’idrolisi dei trigliceridi. Questo è dovuto sia alle alte temperature che al contatto del grasso con l’ossigeno. Dall’idrolisi dei trigliceridi otteniamo il glicerolo e gli acidi grassi; dal glicerolo poi otteniamo l’acroelina (irritante per la mucosa gastrica e tossica per il fegato), mentre gli acidi grassi esterificati e non, vanno ad autossidarsi. PUNTO DI FUMO Esso varia in relazione a: numero di doppi legami presenza di antiossidanti. Es: olio di oliva 210°C olio di semi 160-170°C olio di cocco 240°C. FATTORI CHE INFLUENZANO L’AUTOSSIDAZIONE ACCELERANTI INIBENTI Alte temperature Refrigerazione Luce UV Antiossidanti Radiazioni ionizzanti Contenitori opachi Perossidi Atmosfere modificate Metalli Agenti sequestranti Lipossigenasi Enzimi superossido dismutasi e catalasi Lo stress ossidativo nel nostro organismo riguarda lipidi, proteine e DNA e causa una serie di scompensi. Antiossidanti Essi sono sostanze che, anche se presenti in basse concentrazioni nell’alimento, sono in grado di rallentare o inibire le reazioni di autossidazione. Possono essere naturalmente presenti nell’alimento oppure aggiunte. Possono inoltre essere sintetici (aggiunti con dosi di impiego: BHA, BHT, gallato di propile, etc) oppure naturali (presenti o aggiunti senza dosi). Ad esempio gli antiossidanti fenolici sono donatori di H o elettroni formano loro stessi radicali, che sono stabili grazie alla delocalizzazione (risonanza). © Laila Pansera - 31 Per rendere più efficace un’autossidazione è necessario: Un altro gruppo OH in posizione orto formo il radicale fenossilico stabilizzato da un legame H intramolecolare Un gruppo OH in posizione para radicale semichinonico chinone In base al loro funzionamento, gli antiossidanti si distinguono in: 1. Antiossidanti primari, radical scavengers Interrompono la catena radicalica reagendo con i radicali lipidici o perossidici, convertendoli in prodotti più stabili. Ne sono un esempio i polifenoli, prodotti del metabolismo secondario delle piante, caratterizzati dalla presenza di anelli aromatici. Si dividono in: Acidi fenolici: Sono costituiti da un solo anello aromatico e a loro volta si distinguono in: ACIDI CINNAMICI ACIDI BENZOICI Anello aromatico + acido propenoico Anello aromatico + COOH COOH CH CH COOH R1 R3 R1 R2 Struttura generale degli acidi cinnamici © Laila Pansera - 32 R4 R2 R3 Struttura generale degli acidi benzoici R1 R2 R3 R4 H H OH H Ac. p-idrossibenz. H OH OH OH Ac. gallico Acidi benzoici R1 R2 R3 H OH H Ac. cumarico H OCH3 OH H Ac. vanillico OH OH H Ac. caffeico OH H H OH Ac. gensitico OCH3 OH H Ac. ferulico H OH OH H Ac. protocatechico H H Ac. salicilico OCH3 OH Acidi cinnamici OH OCH3 Ac. sinapico H In queste molecole i gruppi OH aumentano l’attività antiossidante, i sostituenti H siringico OH mentre OCH3 OCH3 Ac. ingombranti ostacolano il lavoro antiossidante. Flavonoidi: Costituiti da una struttura base di 2 anelli aromatici e un anello eterociclico ossigenato. In base alle modifiche della struttura di partenza, otteniamo 3 gruppi di sostanze: ANTOCIANIDINE Conferiscono a frutti e fiori colorazioni bluviola-rosse, in funzione del pH; infatti R1 l’ossigeno è tetravalente. Il colore varia anche in base ai sostituenti R1 e R2. Esempi: OH O HO R2 cianidina, enocianina. OH Sono agliconi, se vengono glucosilati diventano antociani: monoglucosidi o diglucosidi, OH generalmente nel vino ci sono solo i 3-monoglucosidi. La maggior parte delle sostanze Antocianidine polifenoliche tende a idrolizzare e liberare lo zucchero durante la maturazione. FLAVONI + Hanno una colorazione stabile gialla e si trovano in uva, arance, mandarini, miele, limoni. Esempi: quercetina, campferolo. © Laila Pansera - 33 FLAVANI Essi sono catechine ed epicatechine, unità di base per la sintesi dei tannini. La condensazione dei flavani avviene tra il C4 e il C8 tramite legame covalente. Sono responsabili dell’astringenza dei vini, dando questa sensazione grazie alla precipitazione sui nostri recettori sensoriali.: • 2-5 unità: poco astringenti • 5-10 unità: molto astringenti. Nell’olio di oliva troviamo anche: tirosolo, idrossitirosolo, oleuropeina e logstroside. 2. Antiossidanti secondari Ritardano le reazioni di iniziazione attraverso diversi meccanismi: • Riducenti e oxygen scavengers: rallentano l’ossidazione tramite l’ossidoriduzione, generalmente reagiscono con l’ossigeno atmosferico sottraendolo all’ossidazione. Un esempio è l’acido ascorbico. • Singlet oxygen quencher: spengono l’ossigeno singoletto. Un esempio sono i carotenoidi, che trasferiscono su di loro l’energia di eccitazione dell’ossigeno singoletto, che poi si dissipa sotto forma di calore. In questo caso i carotenoidi coadiuvano l’azione della clorofilla, proteggendo il substrato dalla fotossidazione. I carotenoidi sono in realtà sia antiossidanti primari che singlet oxygen quencher, e sono un gruppo di composti terpenici che comprende: Caroteni: lunghe catene alifatiche contenenti solo C e H, con legami coniugati, facilmente ossidabili, precursori della vitamina A Xantofille, derivate dall’idrossilazione dei caroteni. I carotenoidi in realtà sono antiossidanti sia primari che secondari (singlet oxygen quencher), costituiti da 4 unità terpeniche. Si dividono in 2 gruppi. • Caroteni Sono delle lunghe catene alifatiche costituite solo da atomi di C e H, con doppi legami coniugati, che danno la colorazione alla molecola. Sono facilmente ossidabili e sensibili agli agenti atmosferici. Hanno una struttura idrofobica che può terminare con delle strutture cicliche. Sono i precursori della vitamina A. il più importante carotene è il β-carotene. © Laila Pansera - 34 β-carotene • Xantofille Derivano dall’idrossilazione dei caroteni, presentano perciò dei gruppi OH. La presenza dell’ossigeno determina una diversa colorazione di questi composti (dal giallo al rosso). Ne sono esempi la luteina, la zeaxantina, la cantaxantina. Un altro esempio di antiossidante primario è la vitamina E, composto di natura isoprenica, diviso in tocoferoli (saturi) e tocotrienoli (insaturi), il più importante dei quali è l’α-tocoferolo. Esso agisce sui lipidi di membrana, diventando α-tocoferil-chinone, reagendo con 2 radicali lipidici. Agisce anche in sinergia con la vitamina C, che lo rigenera a α-tocoferolo dopo aver reagito con i radicali lipidici. La vitamina C, o acido ascorbico, svolge moltissime funzioni oltre a quella di antiossidante. La vitamina A deriva dai carotenoidi, le sue fonti possono essere si animali (fegato) che vegetali, ed è importante per le funzioni visive. La vitamina D invece è importante per l’assorbimento del calcio. La fonte di vitamina d è l’olio di fegato di pesce ma può venire sintetizzata anche dall’organismo in presenza di luce. © Laila Pansera - 35 Olio di oliva Olio extravergine di oliva Caratteristiche che lo differenziano dagli altri oli: • Olio vergine: ottenuto con soli mezzi meccanici consumabile non raffinato • Ottenuto da un frutto • Elevato contenuti di acido oleico (60-80%) • Rapporto acido oleico/linoleico ottimale (circa 71%) elevata concentrazione di acidi grassi monoinsaturi e bassa concentrazione di polinsaturi, quindi protetto da autossidazione. • Significativo contenuto di antiossidanti: ottimo per la salute. L’olio extravergine di oliva è un prodotto diffuso in tutti i Paesi del Mediterraneo, specialmente: Italia, Spagna, Grecia. In Italia quasi tutte le regioni lo producono, ma soprattutto il sud e le isole. Legislazione Regolamenti CEE: 136/66 2568/91 con integrazioni 796/02 1513/01 1989/03 Essi dettano le caratteristiche chimico-fisiche e i metodi di anali degli oli. Il Regolamento 1513/01 in particolare è in vigore dal 1 novembre 2003 e classifica gli oli di oliva secondo 8 categorie. Gli enti normatori sono: Unione Europea COI (Consiglio Oleico Internazionale) Codex Alimentarius. Olive L’olivo appartiene alla famiglia delle Oleaceae, di cui le 2 specie importanti sono: • Olea europea sativa, che produce olive da olio e da mensa © Laila Pansera - 36 • Olea europea oleastera, selvatica. L’oliva è una drupa, dal peso di 2-6g, formata da: Epicarpo, o buccia, 2-3% Mesocarpo, o polpa, 60-90% Endocarpo, o nocciolo, 13-30%. Componenti nell’oliva: • Acqua 50% • Olio 20% • Zuccheri • Cellulosa • Proteine • Minerali • Acidi organici • Polifenoli • Vitamine A, D, E e C. La maturazione delle olive si divide in: Maturazione dell’epicarpo, che diventa: o Verde (clorofilla) o Giallo-aranciato (carotenoidi) o Rosso vinoso/nero (antociano) Maturazione del mesocarpo, che ha: o Protoplasma o Gocce di olio. La maturazione completa porta al raggrinzimento dell’oliva. La raccolta tardiva nei Paesi caldi porta alla disidratazione, al distacco spontaneo e quindi alla caduta delle olive, oppure all’attacco di microrganismi che portano alla fermentazione del frutto. La raccolta tardiva nei Paesi freddi invece porta al lessamento, ossia al fenomeno che rende l’epicarpo resistente. Per quanto riguarda l’olio, nelle olive è contenuto per il 99% nei vacuoli delle cellule oleifere del mesocarpo, mentre l’1% è contenuto nel citoplasma, ma questa frazione è di difficile estrazione. © Laila Pansera - 37 Raccolta delle olive La raccolta delle olive è un’operazione molto delicata, da svolgere con attenzione, per mantenere sana la drupa. L’epoca di raccolta va da novembre ad aprile, a seconda di cultivar di olive, località e andamento stagionale. L’olivo è una pianta che può raggiungere altezze di 3-15m, ma per la produzione di olive si cerca di mantenere ad un’altezza non elevata. La produzione delle olive va ad anni alterni: un anno si ottiene una fruttificazione intensa, l’anno successivo la fruttificazione è meno intensa. I sistemi di raccolta sono 2: 1. Brucatura: consiste nello strisciare il ramoscello di olivo nella mano e portarsi dietro le olive. Esso è il metodo che garantisce la massima qualità dell’olio (non avviene la lipolisi dei trigliceridi, per cui l’acidità libera è bassa), tuttavia i costi di questo metodo di raccolta sono elevati. 2. Raccattatura: ne esistono di diversi tipi: a. Scrollatura e pettinatura: avviene con sistemi agevolati, come rastrelli o pettini, ma danneggia molto la drupa b. Caduta spontanea, su teli posti ai piedi degli alberi; è un metodo molto lungo (12 mesi) e la materia prima risulta molto contaminata c. Bacchiatura, che provoca il danneggiamento dell’albero e della materia prima d. Cascola artificiale, con sostanze chimiche per facilitare il distacco spontaneo delle olive, che però ha un costo elevato e viene utilizzato poco. Il trasporto e a conservazione avvengono in cassette rigide, areate, non in sacchi di juta o plastica, che rovinerebbero le olive. La conservazione avviene a temperature inferiori ai 10°C per un massimo di 15 giorni. Lavorazione delle olive Le operazioni fondamentali sono: 1. Defogliatura, cernita e lavaggio, che sono passaggi comuni a molti prodotti 2. Preparazione della pasta di olive, che consiste in 2 fasi: Molitura o frangitura: schiaccio le olive. Lo posso fare con il metodo tradizionale, ossia la molitura, mediante dei macelli (ruote in granito) che ruotano in una molazza (vasca) e provocano la schiacciatura e il rimescolamento, lavorando in discontinuo. La frangitura è invece un metodo più moderno, che avviene in un frangitoio, in cui alcuni organi metallici schiacciano le olive contro una griglia, ma © Laila Pansera - 38 non avviene alcun rimescolamento (quindi ho un maggiore rischio di ottenere emulsioni) Gramolatura, che consiste in un continuo rimescolamento della pasta ottenuta per creare gocce sempre più grandi di fase oleosa, facilmente separabile poi da quella acquosa e dal residuo solido. La gramolatura avviene per 15-20 minuti a 30-35°C, mediante una resistenza elettrica o una camicia. A 25°C infatti si attivano le lipossigenasi e legano ossigeno agli acidi grassi, dando origine a composti aromatici. 3. Estrazione dell’olio: dalla pasta di olive otteniamo: 40% sanse 60% mosto oleoso, di cui 1/3 è olio e 2/3 sono acqua. I sistemi di estrazione possono essere: In discontinuo: pressa idraulica In continuo: centrifugazione oppure percolamento selettivo. La pressa idraulica è un sistema che prevede che la pasta di olive venga caricata su dei fiscoli (diagrammi filtranti sintetici), alternati a diaframmi metallici, a formare una torre. Si aziona la pressa e la sansa finisce nei fiscoli, mentre il mosto oleoso scende. Dal mosto oleoso si ottiene l’olio, che viene separato dall’acqua per centrifugazione. Il percolamento selettivo si basa sulla differente tensione superficiale tra olio e acqua (l’olio ha una maggiore affinità con i metalli). La pasta di olive viene messa in una vasca, vengono inserite delle lamelle metalliche: l’olio si attacca e viene lasciato colare. Ma la sansa rimane unta, per cui necessita di una centrifugazione. Questo metodo è infatti complicato e costoso. Poi comunque si effettua una centrifugazione per separare l’olio dall’acqua. Possiamo ottenere anche olio di oliva denocciolato, che è molto costoso, ma è un nutraceutico e ha delle caratteristiche sensoriali migliori. Infatti togliendo il nocciolo prima della lavorazione delle olive, privo la materia prima di enzimi (lipossigenasi, polifenolossidasi, perossidasi, etc) che peggiorano le caratteristiche dell’olio. 4. Affinamento e filtrazione: viene effettuata una chiarifica per decantazione in assenza di luce, aria e umidità in recipienti con fondo stretto, a temperature inferiori a 15°C per un massimo di 18 mesi. Classificazione commerciale degli oli di oliva La classificazione fa riferimento ai Regolamenti 1513/01 e 1989/03. © Laila Pansera - 39 Con i trattamenti appena visti si ottengono gli OLI VERGINI DI OLIVA: ottenuti dal frutto dell’olivo solo mediante processi meccanici o altri processi fisici, in condizioni che non causino alterazioni dell’olio, e che non hanno subito alcun trattamento diverso da: lavaggio, decantazione, centrifugazione, filtrazione; sono esclusi gli oli ottenuti con: solvente coadiuvanti ad azione chimica/biochimica processi di riesterificazione o miscele con oli di altra natura. Oli commestibili: olio extravergine di oliva, acidità ≤0.8% olio vergine di oliva, acidità ≤2%. Oli non commestibili: olio di oliva vergine lampante, acidità >2%. Sottoprodotti della lavorazione delle olive Essi sono la sansa e l’acqua di vegetazione. La sansa, che è circa il 40% della materia prima, contiene ancora olio, che viene estratto con esano. L’acqua di vegetazione contiene sostanze grasse, che vengono separate per centrifugazione. L’olio ottenuto in questo modo viene aggiunto a quello di sansa, che devo rettificare. Rettifica dell’olio Essa è una raffinazione che elimina i difetti dagli oli (acidità elevata, sapore sgradevole, colore marcato, prodotti che alterano il prodotto, etc). La rettifica consiste in 5 fasi: 1. Demucillaginazione Fase facoltativa, elimina i composti polari idratabili, come fosfolipidi, carboidrati e proteine; 2. Neutralizzazione È una fase importante: eliminazione degli acidi grassi liberi, tramite trattamento ad elevate concentrazioni di soda, in modo che gli acidi grassi liberi formino saponi, che © Laila Pansera - 40 poi vengono allontanati. Inoltre si effettuano risciacqui fino a neutralizzare l’acqua di lavaggio e si eliminano i residui di fosfolipidi, oltre a ridurre proteine, coloranti, steroli; 3. Decolorazione Si eliminano i carotenoidi, la clorofilla e i prodotti dell’ossidazione. L’olio viene messo a contatto con delle polveri ad elevate temperature, a formare dieni coniugati; 4. Deodorazione Viene effettuata a 180°C a pressione ridotta. Vengono eliminati gli acidi grassi liberi, i prodotti di decomposizione, i perossidi, i composti volatili, vengono ridotti gli steroli e i tocoferoli, si formano trans-isomeri degli acidi grassi, e dieni e trieni coniugati; 5. Winterizzazione Si porta il grasso a basse temperature, in modo da rimuovere i trigliceridi a più alto punto di fusione e aumentare la quantità di trigliceridi con acidi grassi insaturi; inoltre si riducono le cere. Le cere sono particolarmente presenti negli oli estratti con solvente, per cui se ne trovo tante nell’olio di oliva, mi trovo di fronte a una frode. Altre categorie di olio Olio di sansa di oliva greggio, derivato da estrazione con solvente Oli raffinati, che si trovano all’ingrosso, con acidità ≤0.3%: o Olio di oliva raffinato, ottenuto dal lampante o Olio di sansa di oliva raffinato Oli di taglio, ottenuti mescolando oli raffinati con oli vergini, con acidità ≤1%: o Olio di oliva (olio di oliva raffinato + olio di oliva vergine) o Olio di sansa di oliva (olio di sansa di oliva raffinato + olio di oliva vergine). Quindi, riassumendo: 1. Olio extravergine di oliva, acidità ≤0.8% 2. Olio vergine di oliva, acidità ≤2% 3. Olio di oliva vergine lampante, acidità >2% 4. Olio di oliva raffinato, acidità ≤0.3% 5. Olio di oliva, acidità ≤1% 6. Olio di sansa di oliva greggio (no riesterificazione) 7. Olio di sansa di oliva raffinato, acidità ≤0.3% © Laila Pansera - 41 8. Olio di sansa di oliva, ≤1%. Composizione chimica dell’olio extravergine di oliva L’olio extravergine di oliva si compone di 2 frazioni: una saponificabile e una insaponificabile. Frazione saponificabile La componente saponificabile dell’olio di oliva è circa il 98% e comprende principalmente trigliceridi, ma anche gliceridi parziali e in minima parte fosfolipidi. Nell’olio di oliva il rapporto acidi grassi polinsaturi:monoinsaturi:saturi è 0.5:5:1 (mentre è 5:2:1 nell’olio di semi). Nei trigliceridi dell’olio di oliva l’acido oleico è predominante, infatti troviamo il 40% di trioleina, e negli altri trigliceridi (60%) la posizione 2 è per la maggior parte occupata dall’acido oleico. Infatti in totale l’acido oleico si trova in posizione 2 nel 98-99% dei casi. Se si trova una componente di acidi grassi saturi in posizione 2 >1.3%, significa che la materia prima è stata maltrattata, quindi siamo di fronte a una possibile frode. Un indice di qualità è un rapporto acido oleico:linoleico >6-7%, che garantisce una maggiore stabilità all’ossidazione. I digliceridi, monogliceridi e acidi grassi liberi sono presenti nell’ordine del 2-3%, e derivano principalmente da idrolisi incompleta dei trigliceridi tramite lipasi, oppure da biosintesi incompleta dei trigliceridi. COMPOSIZIONE ACIDICA Tra gli acidi grassi, i più importanti sono i seguenti, e hanno dei limiti di legge indicati qui: • Acido oleico 63-83% • Acido linoleico <13.5% • Acido linolenico <0.9% • Acido palmitico 7-17% • Acido stearico 1.5-4%. Essi sono dei limiti che garantiscono che gli oli non sono stati tagliati. La somma degli isomeri trans-oleici deve essere ≤0.05% nell’olio vergine e in quello extravergine, e ≤0.35% in quello di sansa raffinato. © Laila Pansera - 42 Frazione insaponificabile La frazione insaponificabile dell’olio di oliva è circa 1.5-2%. Essa è composta da diverse sostanze: Idrocarburi saturi e insaturi Tocoferoli e tocotrienoli Alcoli alifatici superiori Carotenoidi Alcoli di-triterpenici Sostanze fenoliche Steroli e metilsteroli Clorofille Le più importanti sostanze dell’insaponificabile sono gli steroli. Essi costituiscono per legge il 10% della frazione insaponificabile, e costituiscono l’impronta digitale dell’olio in quanto sono caratteristici e specifici per ogni olio, sia in termini qualitativi che quantitativi, e la composizione di questa frazione non viene influenzata da variazioni genetiche o colturali. Vengono infatti utilizzati per verificare la genuinità degli oli. Da essi dipendono le caratteristiche sensoriali dell’olio, e sono principalmente 8con indicate le quantità nell’olio): β-sitosterolo ≥93% degli steroli campesteroolo ≤4% stigmasterolo < del campesterolo. I metilsteroli sono steroli con un metile in posizione 4. Gli steroli e i metilsteroli nell’olio extravergine di oliva sono ≥1000 ppm, circa il 2-3% dell’insaponificabile. Abbiamo poi gli alcoli, tra cui i dialcoli triterpenici, in particolare eritrodiolo e uvaolo, e gli alcoli alifatici superiori, che si trovano sulla superficie della drupa, e se vengono esterificati con acidi grassi danno origine alle cere, che sono presenti in quantità inferiore a 250 ppm. Ci sono poi gli idrocarburi, come lo squalene o il β-carotene. Lo squalene in particolare è la principale componente dell’insaponificabile (0.15-0.8%), mentre il β-carotene (presente in 0.3-4 ppm) è anche un antiossidante. Oltre al β-carotene ci sono altri carotenoidi, come la luteina, il licopene o il γ- o α-carotene, che sono costituiti da un gruppo cromoforo con doppi legami coniugati, e gruppi auxocromi, che intensificano la colorazione. Tra gli antiossidanti troviamo anche le clorofille, che si trovano in quantità fino a 2.5 ppm. Distinguiamo clorofilla A e B, a seconda dei sostituenti presenti sulla catena R1. In genere 2/3 sono clorofilla A, mentre 1/3 è clorofilla B. strutturalmente la clorofilla si presenta come 4 anelli pirrolici coordinati al centro con 1 Mg, e 3 catene laterali (R1, R2, R3). La catena R2 rende la clorofilla insolubile in alcol; gli enzimi © Laila Pansera - 43 clorofillasi rompono il legame con R1. Le clorofille sono sensibili alle alte temperature, cambiano colore e il Mg può essere sostituito con 2H a dare la feofitina. Le clorofille in presenza di luce sono dei proossidanti, in quanto fotosensibilizzanti, mentre in assenza di luce sono dei radical scavengers. Poi abbiamo i tocoferoli (5-300 ppm), prevalentemente α-tocoferolo, in cui prevale l’attività vitaminica su quella antiossidante. Il β- e γ-tocoferolo costituiscono meno del 10% dell’αtocoferolo. I fenoli e i polifenoli sono presenti in quantità di 200-500 ppm e sono i principali antiossidanti dell’olio di oliva. Troviamo in particolare tirosolo, idrossitirosolo, oleuropeina aglicone (quest’ultimo dal sapore amaro). In generale nell’olio la componente antiossidante è influenzata dalla varietà, dall’ambiente, dalla maturazione, dalla tecnologia di lavorazione e dalla conservazione. Lipossigenasi Il flavour dell’olio dipende sia dalla sua composizione chimica, sia dalla componente volatile presente in esso. Un composto per poter partecipare al flavour di un prodotto deve superare la soglia di percezione olfattiva, ossia la concentrazione minima che scatena la percezione sensoriale, che varia per ogni sostanza. Le lipossigenasi sono enzimi che attaccano l’ossigeno e agiscono sugli acidi grassi liberi. Esse attaccano l’acido linoleico o l’acido linolenico, il che dà il via a una serie a cascata di reazioni enzimatiche, che portano alla produzione di diversi composti a 6 atomi ci C, saturi o insaturi, che danno un certo flavour all’olio. Le lipossigenasi vengono attivate alle temperature di gramolatura, mentre a temperature superiori si inattivano. Un flavour differente è causato da una diversa composizione a cascata di enzimi e quindi a diverse quantità di prodotti. Lipasi Lipossigenasi Idroperossido liasi Alcol deidrogenasi Alcol acetil transferasi I composti ottenuti sono al di sotto della soglia olfattiva, e il più presente è l’esanale. Il nonanale è invece un indice di fermentazione o ossidazioni anomale. Esistono anche altri composti che conferiscono il flavour, presenti e percepibili nell’ordine dei μg/kg: chetoni, terpeni, etc. Analisi della frazione volatile: SPME La SPME (Solid Phase Micro Extraction) consiste in una microestrazione in fase solida per determinare i componenti del flavour. È una tecnica solvent free, economica erapida, e può essere accoppiata a un cromatografo o a un HPLC. © Laila Pansera - 44 Pochi mL di campione vengono posizionati in un barattolo con un tappo a vite. Si mette il campione a 35-40°C per circa 30 minuti per permettere alla frazione volatile di spostarsi nello spazio di testa. Poi nel barattolo, tramite la parte del tappo siliconata, si inserisce un ago con una fibra di silice fusa ricoperta da un polimero, che viene esposta al campione. Essa lega i composti volatili. Dopodiché la si estrae e la si mette nel gascromatografo a temperatura elevata: la fibra si scalda e rilascia il volatile, poi si inietta il gas nel gascromatografo; si ricava il gascromatogramma, in cui si vedono le quantità delle varie componenti volatili. Ad esempio l’olio di girasole e quello di oliva hanno 2 gascromatogrammi molto diversi: il primo ha un gascromatogramma piatto, il secondo molto pronunciato. Parametri di valutazione dell’olio di oliva Per l’olio di oliva si valutano la qualità e la genuinità, che sono regolamentate a livello legislativo. Inoltre si valutano anche degli aspetti legati alla tipicità e alla denominazione di origine. Tuttavia questi parametri non sono regolati a livello legislativo, ma si utilizzano solo dei marchi in etichetta. Qualità La norma ISO 8402/95 definisce la qualità come l’insieme delle proprietà e caratteristiche che conferiscono al prodotto la capacità d soddisfare le esigenze del consumatore. Per l’azienda esistono degli standard qualitativi contenuti nei Regolamenti, con i parametri chimico-fisici e sensoriali da rispettare. Il controllo avviene sui parametri che dipendono dalla qualità della materia prima, dei processi e della conservazione: • caratteristiche organolettiche • stabilità all’ossidazione • assenza di contaminanti • caratteristiche nutrizionali (vitamine, antiossidanti, acidi grassi essenziali). Le caratteristiche organolettiche dipendono sia dalla materia prima, che dalla tecnologia di lavorazione. Il prodotto può subire alterazioni chimiche e biologiche: autossidazione (causa il rancido) lipolisi (causa un aumento dell’acidità) microrganismi (muffe, etc). © Laila Pansera - 45 Gli indici di qualità sono dettati dal Regolamento CEE 2568/91, che classifica gli oli in termini di acidità e detta i metodi di analisi. Inoltre fanno riferimento alle sue integrazioni, in vigore dal 1 novembre 2003: CEE 1513/01 riclassifica gli oli in termini di acidità CEE 796/02 rielabora l’analisi sensoriale. Gli indici di qualità sono 3: acidità, numero di perossidi e analisi organolettica. Acidità Viene espressa in grammi di acido oleico su grammi di olio (g ac oleico/g olio). Essa indica gli acidi grassi liberi in percentuale formati per idrolisi enzimatica. L’acidità è elevata in caso di olive raccolte da terra, olive surmature e olive stoccate per lungo tempo prima della lavorazione. DETERMINAZIONE DELL’ACIDITÀ Principio: dissoluzione di un’aliquota della sostanza da analizzare in una miscela di solventi, poi titolazione acido-base degli acidi grassi liberi presenti con una soluzione etanolica di KOH o NaOH. Apparecchiatura: Bilancia tecnica (precisione 0.01g) 2 beute da 250 mL Cilindro graduato da 100 mL Buretta da 50 mL, divisioni 1/20. Reattivi: KOH o NaOH 0.1 M Miscela etanolo-etere etilico 1:2 (30 mL + 60 mL) Fenolftaleina 1% (indicatore). Procedimento: Pesare in una beuta 5g di olio Preparare la miscela etanolo-etere 1:2 Travasare la miscela in una beuta vuota, aggiungere 2 gocce di fenolftaleina, neutralizzare l’acidità con la soluzione di NaOH o KOH (poche gocce, fino al rosa pallido) Travasare la miscela neutralizzata nella beuta con l’olio e titolare sotto agitazione con la soluzione di NaOH o KOH fino al viraggio della fenolftaleina (rosa persistente almeno per 10 secondi). Esprimo il risultato in acidità libera espressa in percentuale di acido oleico: © Laila Pansera - 46 ACIDITÀ (% acido oleico) = V x M x PM x 100 V x 0.1 x 282 x 100 = 1000 x g 1000 x g V è il volume (mL) di soluzione di NaOH (o KOH) per la titolazione PM è il peso molecolare dell’acido oleico in rapporto a 100g di olio M è la molarità di NaOH (o KOH) g è il peso in grammi del campione. Numero di perossidi Viene espresso in milliequivalenti di O2 attivo su kg di olio. Valuta il prodotto in termini di ossidabilità; esprime il grado di alterazione ossidativa primaria ma non tiene conto dei prodotti secondari. Ha senso calcolarlo sugli oli freschi (non invecchiati). DETERMINAZIONE DEL NUMERO DI PEROSSIDI Principio: trattamento della sostanza in esame, dopo solubilizzazione in miscela acido acetico-cloroformio, con una quantità di soluzione satura di KI. Titolazione (redox) dello iodio liberato con una soluzione a titolo noto di Na2S2O3. Apparecchiatura: Bilancia tecnica (precisione 0.01g) Buretta da 25 o 50 mL Beuta con smeriglio da 250 mL Cilindro graduato da 25 mL e da 100 mL Pipetta graduata da 2 mL. Reattivi: Salda d’amido Tiosolfato di sodio Na2S2O3 soluzione standardizzata 0.01 N Ioduro di potassio KI soluzione satura Miscela acido acetico-cloroformio 3:2. Procedimento: Pesare nella beuta 1g di olio + 25 mL di miscela acido acetico-cloroformio sotto cappa Aggiungere 0.5 mL KI Trappare, agitare 1 minuto, riposare 5 minuti lontano dalla luce Aggiungere 75 mL di acqua + 2 mL di salda d’amido Titolare, sotto agitazione, con Na2S2O3 fino a decolorazione completa della soluzione. Perché gli idroperossidi in presenza di KI si riducono secondo questa redox: © Laila Pansera - 47 ROOH + 2H+ + 2I ROH + I2 + H2O La quantità di I2 liberata è proporzionale alla quantità di idroperossidi presente. Per cui titolo con Na2S2O3 e avviene la seguente redox: 2S2O32- + I2 2I- + S4O62Aggiungo Na2S2O3 finché tutto lo I2 è stato titolato (scompare la colorazione blu-nera). Esprimo i risultati: numero di perossidi = V x N x 1000 g V è il volume di Na2S2O3 N è la normalità di Na2S2O3 g è la quantità di campione in grammi. meq O2/kg devono essere: olio extravergine o vergine ≤20 oli raffinati ≤5 oli di taglio ≤15. Accanto al numero di perossidi possiamo fare la VERIFICA DELLO STATO DI CONSERVAZIONE. Esso non è più normato dalla legislazione, e determina i prodotti di ossidazione secondaria. Questa determinazione viene effettuata mediante soluzione di floroglucina in etere etilico. Analisi organolettica Essa viene dettata dal Regolamento 796/02 che modifica il Regolamento 2568/91. Non esistono analisi chimico-fisiche, ci si basa sull’analisi sensoriale. Un panel di 8-12 assaggiatori valuta la percezione di pregi e difetti dell’olio. I dati vengono raccolti, dopo l’analisi statistica dei dati si prende in considerazione la mediana, e i valori ottenuti sono da confrontare con i valori tabulati. Pregi: fruttato, piccante, amaro. Difetti: riscaldo, morchia, avvinato, muffa, rancido. In generale sono importanti questi valori: olio: Extravergine Vergine Lampante Md (mediana del difetto) 0 ≤2.5 >2.5 © Laila Pansera - 48 Mf (mediana del fruttato) >0 >0 / Genuinità Essa è l’assenza di sofisticazioni o contraffazioni, serve per il controllo delle frodi. Essa consiste nella determinazione analitica di composti quantitativamente o qualitativamente atipici per un olio di oliva. Il Regolamento 2472/97 prevede i parametri di assorbanza UV a 232 e 270 nm. Spettrofotometria nell’UV Principio: differenziare gli oli vergini da quelli raffinati con la misura dell’assorbanza a lunghezze d’onda che sono indici di raffinazione: • 232 nm dieni coniugati • 270 nm trieni coniugati. Apparecchiatura: Spettrofotometro UV Bilancia analitica Cuvette in quarzo Matraccio tarato. Reattivo: isottano puro. Procedimento: Metto in funzione lo spettrofotometro Nel matraccio peso 0.2g di olio, porto a volume (25mL) con isottano (faccio un0analisi del bianco) Inserisco nello spettrofotometro la cuvetta con il campione e l’isottano Leggo i valori a lunghezze d’onda: 232, 266. 270, 274 nm. Calcolo l’estinzione specifica K: K= A CxS A è l’assorbanza C è la concentrazione di olio g/100mL S è lo spessore della cuvetta. Riporto K232, K270 e ΔK. ∆K = K 270 − [ (K 266 + K 274 ) ] 2 © Laila Pansera - 49 Valori di riferimento per l’olio extravergine di oliva: K232 ≤2.4 K270 ≤0.22 ΔK ≤0.01. A determinate lunghezze d’onda posso anche determinare i prodotti di ossidazione secondaria. Se tratto il campione con allumina e poi lo risottopongo a spettrofotometro, e i valori in quel range di lunghezza d’onda sono appiattiti, l’olio aveva prodotti di ossidazione secondaria, altrimenti è un olio raffinato. Contenuto di acidi grassi saturi in posizione 2 Permette di valutare la presenza di oli derivanti da sintesi chimica, nei quali abbiamo una randomizzazione casuale. Nell’olio di oliva in posizione 2 troviamo quasi esclusivamente acido oleico. Composizione acidica Serve per individuare la presenza di oli di diversa origine. Composizione e contenuti di steroli Gli steroli sono l’impronta digitale dell’olio, infatti questo è il mezzo di indagine più valido per la tutela della genuinità. Contenuto di cere Esso svela l’aggiunta di olio di sansa (ricco in cere). Dialcoli terpenici Essi sono elevati nell’olio di sansa. Contenuto di stigmastaideni Essi sono idrocarburi steroidei derivati dalla deidratazione degli steroli, che permette di svelare l’aggiunta di oli raffinati. Determinazione dei trigliceridi Per determinare il contenuto delle singole classi, devo estrarli e quantificarli mediante gascromatografia. © Laila Pansera - 50 Metodo di Wijs: numero di iodio Principio: scioglimento della sostanza da analizzare nel solvente e aggiunta del reagente di Wijs. Trascorso un lasso di tempo, aggiunta di KI e acqua, e titolazione dello I liberato con soluzione di Na2S2O3. Reagenti: KI soluzione 100 g/L Salda d’amido Na2S2O3 0.1 mol/L soluzione standardizzata Solvente, cloroformio Reagente di Wijs (monocloruro si I in acido acetico). Apparecchiatura: Beute da 300-500 mL con tappo smerigliato Pipetta da 25 mL Buretta da 50 mL. Preparazione del campione: omogeneizzato e seccato su solfato sodico. Procedimento: Peso 0.2g di olio Aggiungo 15mL di cloroformio e agito Aggiungo 25mL di reagente di Wijs, chiudo, agito, metto al buio un’ora Aggiungo 20mL di KI + 100mL di acqua, agito Titolo con Na2S2O3 e 1mL di salda d’amido fino a scomparsa del colore blu, agitando verso la fine. Analogamente preparo il bianco (senza olio). Esprimo i risultati: 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑖 𝑖𝑜𝑑𝑖𝑜 = (V1 − V2 ) x C x 12.69 g V1 è il volume di Na2S2O3 usato nel bianco V2 è il volume di Na2S2O3 usato nel bianco g sono i grammi di campione C è la concentrazione di Na2S2O3. Il Codex Alimentarius definisce per l’olio di oliva un range di numero di iodio di 75-94. Determinazione dell’insaponificabile © Laila Pansera - 51 Questa determinazione si compone di diverse fasi: una saponificazione iniziale, la separazione dell’insaponificabile, quantificato mediante estrazione con solvente. Poi si fa un eventuale TLC per separare i costituenti dell’insaponificabile. 1. Saponificazione del grasso In un palloncino pongo 3-5 g di olio + KOH (50 mL), metto sul bagnomaria e azioni il refrigerante a ricadere, per metà giornata mantengo il riflusso, ottengo la saponificazione dei trigliceridi, che diventano solubili in acqua. 2. Separazione delle fasi Travaso l’olio in un imbuto separatore, aggiungo 80mL di etere etilico e acqua. Separo la fase eterea da quella acquosa con lavaggi successivi. Prendo la fase eterea (che contiene l’insaponificabile), la separo dal solvente con il Rotovapor e la matto qualche istante in stufa. Calcolo l’insaponificabile: % insaponificabile = p3 − p2 x100 p1 p1 è il campione, p2 la tara e p3 l’insaponificabile + tara Poi faccio la cromatografia (TLC), e se le sostanze non sono visibili si possono evidenziare mediante sostanze fluorescenti, che si fissano alle molecole. A seconda della banda che serve, essa viene trattata per analizzare il suo contenuto, ad esempio gli steroli. Tipicità Essi servono per tutelare il prodotto tipico. Sono i Regolamenti 2081/92 e 2082/92. Il Regolamento 2081/92 in particolare istituisce: • DOP: Denominazione di Origine Protetta la produzione e la trasformazione avvengono entro un certo territorio • IGP: Indicazione Geografica Protetta è sufficiente che una caratteristica sia riferita all’area geografica nella quale è stato prodotto o trasformato Il Regolamento 2082/92 istituisce un simbolo da utilizzare nella Comunità Europea per riconoscere un prodotto DOP o IGP. In un disciplinare devono essere riportate numerose informazioni, ad esempio: Disciplinare di produzione della DOP dell’olio extravergine di oliva del Garda: Area geografica (bresciano, orientale, trentino) © Laila Pansera - 52 Sapore Varietà della cultivar Caratteristiche al consumo (analisi, raccolta, resa massima, oleificazione). Etichettatura Per l’etichettatura ci si basa sul Regolamento CE 1019/2002. Gli imballaggi devono avere una capacità massima di 5L, con tappi ermetici non riutilizzabili; per alcune realtà (mense, ospedali e simili) c’è la possibilità di avere imballaggi con capacità massima superiore. Il Regolamento indica anche l’etichettatura, che si suddivide in: obbligatoria, facoltativa e indicazioni organolettiche. Il Regolamento CE 182/2009, in vigore dal 1 luglio 2009, modifica alcune parti del Regolamento 1019/02, ma non lo abroga. Esso modifica, per gli oli vergini ed extravergini: Obbligo di riportare in etichetta l’origine del prodotto Indicazioni sulle caratteristiche organolettiche. Per quanto riguarda l’origine del prodotto, possiamo aver 3 casi: 1. Raccolta e ottenimento nello stesso stato: prodotto in ... - ottenuto in ... - 100% prodotto in … 2. Ottenuto in uno stato, con olive provenienti da un altro stato: ottenuto in ... con olive raccolte in … 3. Miscele e oli comunitari e non: miscele di oli di oliva comunitari/non comunitari/comunitari e non comunitari. Per quanto riguarda le caratteristiche organolettiche, gli attributi positivi devono essere risultati da una valutazione oggettiva con il metodo ufficiale. Quindi: INDICAZIONI OBBLIGATORIE 1. Denominazione di vendita, es: olio extravergine di oliva 2. Indicazione, es: olio di categoria superiore ottenuto direttamente dalle olive e unicamente mediante procedimenti meccanici 3. Riferimenti al responsabile commerciale (nome/marchio e indirizzo) 4. Sede dello stabilimento di confezionamento e codice alfanumerico della provincia 5. Origine, secondo il Regolamento 182/09 © Laila Pansera - 53 6. Quantità 7. Termine minimo di conservazione mm/aaaa 8. Lotto (facoltativo se il termine minimo di conservazione è gg/mm/aaaa) 9. Modalità di conservazione, es: conservare lontano da fonti luminose Le informazioni 1-8 devono essere riportate in etichetta nello stesso campo visivo. INDICAZIONI FACOLTATIVE 1. Indicazioni relative al metodo estrattivo, es: prima spremitura a freddo, estratto a freddo 2. Caratteristiche organolettiche, solo se effettuate con metodi a norma del 2568/91 3. Acidità massima, ma con: numero di perossidi, cere, assorbimento UV 4. Abbinamenti gastronomici 5. Ulteriori informazioni riguardo l’azienda produttrice. © Laila Pansera - 54 I glucidi Essi sono la fonte principale di energia: 4 kcal/g, oppure 2.4 kcal/g nel caso di polialcoli. In una dieta equilibrata forniscono più della metà dell’energia giornaliera. Formula bruta: Cn(H2O)n Possiamo classificarli dal punto di vista: • Nutrizionale: disponibili e non disponibili • Chimico: semplici e complessi, tra cui i semplici sono mono-, di- e oligosaccaridi, mentre quelli complessi sono i polisaccaridi. CARBOIDRATI MAGGIORMENTE PRESENTI NEI SISTEMI ALIMENTARI Monosaccaridi Disaccaridi Polisaccaridi D(+) glucosio Saccarosio Amido D(-) fruttosio Lattosio Cellulosa D(+) galattosio Maltosio Glicogeno L(-) sorbosio Amido resistente Amido modificato Monosaccaridi Sono costituiti da singole unità di poliidrossialdeidi o poliidrossichetoni, e vengono distinti in base a: • Lunghezza della catena carboniosa: triosi, pentosi, esosi, etc • Gruppo carbonilico: aldosi e chetosi. aldoso chetoso CONFIGURAZIONE CON IL SISTEMA D, L D-gliceraldeide, OH a destra L-gliceraldeide, OH a sinistra © Laila Pansera - 55 Essi sono stereoisomeri: gli atomi sono disposti nello stesso ordine, cambia solo la disposizione spaziale. I carboidrati a 30 o più atomi di C hanno diversi stereoisomeri: 2n, in cui n è il numero di centri chirali Es: il glucosio ha 4 centri chirali 24 = 16 stereoisomeri. Il centro chirale è un atomo di C che lega 4 sostituenti diversi (che possono essere atomi o gruppi). Gli epimeri invece sono coppie di stereoisomeri che differiscono nella configurazione di 1 C di un centro chirale, in una molecola con più centri chirali. Es: glucosio e mannosio (sul C 2), glucosio e galattosio (sul C4). Formule di alcuni composti: Le forme cicliche derivano dalla forma semiacetalica, che si origina dalla reazione tra il gruppo carbonilico e l’OH dello zucchero. Si generano degli isomeri, detti anomeri, che variano: α: OH dalla stessa parte dell’O sul C5 β: OH dalla parte opposta dell’O sul C5. Da qui il fenomeno della mutarotazione, ossia dell’interconversione di forme α e β. Ad esempio α e β glucosio, hanno poteri rotatori specifici diversi, ma una soluzione di α e β ha un potere rotatorio specifico di +52°. © Laila Pansera - 56 Reazioni dei monosaccaridi OSSIDAZIONI DEGLI ZUCCHERI Grazie al gruppo carbonilico hanno potere riducente (si ossidano): RIDUZIONE DEGLI ZUCCHERI Ottengo i polialcoli: sorbitolo, mannitolo, galattitolo, ribosio. Disaccaridi Essi vengono definiti da: monosi che li costituiscono gruppi che reagiscono a dare il legame glucosidico. 1. Legame monoglicosidico: reazione tra il gruppo semiacetalico (ex carbonilico) e OH Hanno proprietà riducenti, in quanto hanno il C libero, che ha proprietà riducenti. © Laila Pansera - 57 2. Legame diglicosidico: reagiscono entrambi i gruppi semiacetalici Non ha proprietà riducenti, in quanto entrambi i gruppi carbonilici sono impegnati. Polarimetria La luce è costituita da onde che oscillano su infiniti piani. La luce polarizzata è invece la luce filtrata per oscillare su un unico piano. Se il piano di oscillazione ruota durante il passaggio attraverso la sostanza, significa che la sostanza è otticamente attiva, altrimenti no. Dalla rotazione si può calcolare la concentrazione della sostanza. Il polarimetro è qui rappresentato schematicamente: Il polarizzatore e l’analizzatore sono disposti a 90° l’uno dall’altro, per ottenere un campo visivo nero. Inserisco il campione; se è otticamente attivo il piano della luce polarizzata subisce una rotazione osservo un po’ di luce. Chiamo α la rotazione che deve eseguire l’analizzatore per far tornare il campo visivo nero α = rotazione osservata. POTERE ROTATORIO SPECIFICO Dove: b = lunghezza tubo polarimetro (dm); c = concentrazione di analita (g/100mL). Solitamente questo calcolo viene fatto alla temperatura di 20°C, e sulla linea del sodio D = 589 nm. Potere rotatorio specifico di alcuni zuccheri: Saccarosio +66.5 Zucchero invertito -20.2 Glucosio +52.8 Lattosio +52.5 Fruttosio -92.4 Maltosio +138.5 © Laila Pansera - 58 Dolcificanti Il loro potere edulcorante è riferito al valore del saccarosio, posto come 1. Esistono dolcificanti naturali e sintetici. I dolcificanti naturali sono carboidrati semplici o polialcoli, quindi sono calorici. Hanno un potere dolcificante simile al saccarosio ma stimolano la produzione di insulina in misura minore rispetto al glucosio. Tuttavia i polialcoli a dosi elevate hanno un effetto lassativo. I dolcificanti sintetici sono invece acalorici e hanno un potere dolcificante maggiore del saccarosio; non stimolano la produzione di insulina, ma possono contenere fenilalanina, pericolosa per i soggetti affetti da fenilchetonuria. Imbrunimento chimico o non enzimatico Esso può avvenire sotto forma di 2 reazioni: Caramellizzazione degli zuccheri Zuccheri (alte temperature) pigmenti bruni + aromi Reazione di Maillard Zuccheri riducenti + gruppi amminici (alte temperature) pigmenti bruni + aromi Questi 2 tipi di imbrunimento sono diversi da quello enzimatico, tipico di frutta e verdura (es: la polifenolossidasi ossida i polifenoli a dare chinoni). Durante l’imbrunimento chimico abbiamo: • Decomposizione: se scaldo il glucosio in ambiente alcalino a eleate temperature, formo una miscela di 3 specie all’equilibrio: glucosio, fruttosio e mannosi, tenute in equilibrio attraverso la forma aperta 1,2-cis-endiolo (alcol vinilico instabile) • Formazione di HMF: dall’1,2-cis-endiolo, se scaldo ulteriormente, ottengo l’HMF idrossimetilfurfurale, aldeide presente negli zuccheri caramellati • Dall’HMF ottengo sostanze di degradazione: idrossiacetil furano, acroelina, aldeide piruvica, gliossale, responsabili del sapore acre dello zucchero bruciato. Reazione di Maillard, meccanismo di azione: © Laila Pansera - 59 Degradazione di Strecker: Deossiglucosoni + amminoacidi α-amminochetoni + aldeidi volatili © Laila Pansera - 60 Reazioni del lattosio: Le conseguenze sugli alimenti riguardano il loro colore, odore, gusto, la produzione di composti tossici e la perdita di valore nutrizionale. Tra gli effetti positivi possiamo considerare la produzione di sostanze colorate, di componenti volatili (che conferiscono l’aroma, come le sostanze aromatizzanti amare che troviamo nel caffè) e la produzione di sostanze riducenti, quindi antiossidanti. Gli effetti negativi sono invece la perdita di amminoacidi essenziali, la formazione di composti tossici e la presenza di colori e odori sgradevoli. Polisaccaridi Essi si formano dall’unione di più monosi con legame glicosidico. Possiamo classificarli in base a: Struttura chimica: lineari o ramificati, omopolisaccaridi o eteropolisaccaridi Funzione: riserva, sostegno, complessi Fisiologico: disponibili (amidacei) o non disponibili (fibra alimentare). Amido L’amido si trova in granuli, ed è formato da: • Amilosio: lineare © Laila Pansera - 61 • Amilopectiana: ramificata. I fenomeni correlati alla presenza di amido negli alimenti sono la gelatinizzazione e la retrogradazione. Fibra alimentare Essa è la frazione degli alimenti vegetali resistente all’idrolisi degli enzimi digestivi. Possiamo suddividerla in: Fibra insolubile: assorbe notevoli quantità di acqua, aumenta il volume e il senso di sazietà e rallenta la velocità di transito del cibo; essa comprende; o Cellulosa o Lignine o Emicellulosa Fibra solubile: viene parzialmente fermentata dal microbiota intestinale, crea soluzioni viscose e quindi ha una funzione prebiotica, la si può trovare anche in additivi; essa comprende: o Pectine Gomme Mucillagini Polisaccaridi algali. La fibra alimentare ha diversi ruoli e differente origine: vegetale, marina o microbica. La fibra vegetale è ciò che costituisce gli strati della parete: 1. Lamella mediana: pectine 2. Parete primaria: pectine, cellulosa, emicellulose 3. Parete secondaria: cellulosa, lignina. I principali esempi di fibra alimentare sono: CELLULOSA Essa ha una funzione strutturale, ed è formata da monomeri di glucosio legati tramite legame β-1,4. Il grado di polimerizzazione della cellulosa è maggiore nella parete secondaria rispetto a quella primaria. Ha una struttura molto resistente, dovuta alla presenza di legami intercatena e intracatena. © Laila Pansera - 62 EMICELLULOSE Esse sono solubili perché meno impaccate: questo è dovuto alle ramificazioni della molecola. Hanno una funzione strutturale β-GLUCANI sono catene di glucosio legate tramite legami β-1,4 e β-1,3, e sono tipici nell’avena per esempio. INULINA È costituita da catene di fruttosio di circa 50 unità. È fermentescibile, infatti è considerata un probiotico. La troviamo in vegetali quali topinambur, cicoria, carciofi. PECTINE Sono catene di acido poligalatturonico parzialmente esterificato con metanolo. Sono possibili le formazioni di catene laterali con altri zuccheri. Formano gel stabili aggregandosi in zone di giunzione. POLISACCARIDI DELLE ALGHE MARINE Essi sono ad esempio i carragenani, l’agar e gli alginati, utilizzati molto nel campo degli additivi. Gli alginati in particolare formano gel legando calcio e acqua. GOMME Sono essudati, di riserva o batterici. Esse non formano gel, sono solo addensanti. Per determinare la fibra occorrono diversi step: campione a caldo HCl dil a caldo NaOH dil filtrazione lavaggio con alcol e acetone Le dosi di fibra consigliate sono 30 g/die, di cui 1/3 insolubile e 2/3 solubile. © Laila Pansera - 63 Latte Il latte è per definizione il prodotto ottenuto dalla mungitura regolare, ininterrotta e completa della mammella di animali in buono stato di salute e nutrizione i in corretta lattazione. Con la parola latte si intende di vacca, altrimenti occorre specificare di che tipo di latte si tratta. CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE Il latte è una dispersione acquosa di sostanze in: Soluzione: lattosio, minerali, sieroproteine, vitamine idrosolubili, gas Dispersione colloidale: caseine, fosfati Emulsione: grassi e vitamine liposolubili Sospensione: cellule, microrganismi. CLASSIFICAZIONE MERCEOLOGICA • Latte intero tenore in grasso >3.2% • Latte parzialmente scremato tenore in grasso 1.5-1.8% • Latte scremato tenore in grasso ≤0.3% • Latte intero alta qualità tenore in grasso >3.5%. Separazione in 3 fasi nel tempo: Composizione chimica La composizione chimica del latte varia a seconda di fattori endogeni ed esogeni: FATTORI ENDOGENI FATTORI ESOGENI Fattori genetici Alimentazione Fattori fisiologici Clima Tipo di allevamento In media, la composizione del latte è la seguente: © Laila Pansera - 64 Acqua Proteine Grassi Zuccheri Ceneri 87.5% 2.8-3.3% 3.5% 5% 0.7% Residuo secco Residuo secco magro 12.5% 8.5% Altre caratteristiche del latte sono le seguenti: pH Acidità di titolazione Densità a 20°C Punto di congelamento 6.5-6.7 6-8°SH 14-18°D 0.14-0.18% ac lattico 1.030-1.033 g/mL (intero) 1.035-1.036 g/mL (magro) -0.530/-0.540°C Questi valori sono molto rigidi in termini di analisi. Il latte di animali mastitici in generale coagula difficilmente e non è consumabile. In particolare è gli effetti della mastite sul latte sono: Vediamo ora nello specifico le componenti del latte. Grasso Il grasso nel latte si trova in globuli, rivestiti dalla membrana dei globuli di grasso. © Laila Pansera - 65 La membrana primaria è costituita da elementi cellulari, enzimi e proteine. La membrana secondaria è costituita da lipidi polari, colesterolo e trigliceridi ad alto punto di fusione. All’interno del globulo invece abbiamo trigliceridi a basso punto di fusione. Quando riscaldo, i globuli di grasso non tendono a interagire a causa della denaturazione delle proteine di membrana. Si causa così una minore aggregazione dei globuli. Un latte pastorizzato infatti è più difficile da scremare, quindi di solito i trattamenti come la scrematura e l’omogeneizzazione si fanno sul latte crudo. Omogeneizzando rompo la membrana, quindi destabilizzo il globulo di grasso, che viene rivestito da caseine e sieroproteine. COMPOSIZIONE DEL GRASSO: Trigiliceridi Digliceridi Monogliceridi Acidi grassi liberi Steroli Fosfolipidi *di cui il 50% sulle membrane. 97-98% Tracce Tracce Tracce Tracce 0.2-1%* © Laila Pansera - 66 Gli acidi grassi in particolare sono: Saturi volatili a corta catena: butirrico, caproico, caprilico, caprico, tipici del latte; sono responsabili dell’odore di rancido e vengono utilizzati per valutare eventuali commistioni di latti Altri saturi Monoinsaturi, principalmente oleico (30% di essi) Polinsaturi, composizione variabile in base all’alimentazione. Le alterazioni a carico del latte sono: irrancidimento idrolitico, irrancidimento ossidativo e irrancidimento chetonico, già trattati precedentemente. Zucchero Lo zucchero del latte è il lattosio. Esso viene sintetizzato dalla ghiandola mammaria ed è l’unica fonte di galattosio della nostra dieta, che è fondamentale per la sintesi dei cerebrosidi. Il lattosio è la componente più rapidamente attaccata dai microrganismi ed è anche il principale responsabile dei fenomeni di alterazione di colore, odore e sapore del latte. Il suo riscaldamento: A 130°C produce una massa vetrosa e gialla A 175°C genera la sua caramellizzazione A 180°C si forma il lattulosio, che è un indice di trattamento termico. Il lattosio può essere sottoposto a idrolisi enzimatica, operazione molto importante, che rende il latte così trattato utilizzabile anche dagli intolleranti al lattosio. Il lattosio, essendo uno zucchero riducente, può essere anche sottoposto a reazioni di Maillard, a dare prodotti come le melanoidine. Sostanze azotate La presenza di sostanze azotate nel latte ha un’importanza sia dal punto di vista nutrizionale, che biologico, che tecnologico. Ne abbiamo 4 gruppi: 1. CASEINE Esse sono fosfoproteine sotto forma di micelle, contenenti Ca, Mg e citrati. Esse precipitano in 3 casi: Acidificazione a 20°C a pH 4.6 Ultracentrifugazione © Laila Pansera - 67 Coagulazione enzimatica. Le caseine NON sono sensibili al calore. Costituiscono circa l’80% delle sostanze azotate del latte e si dividono (in base a variazioni minime) in: • αs1 e αs2: presentano gruppi polari che tendono ad aggregarsi con il Ca; nello specifico αs1 si aggrega a tutte le temperature, mentre αs2 si aggrega a temperatura ambiente • β: in superficie presentano molti residui di Pro, che conferiscono loro apolarità • γ e λ: derivano dalle β e αs1 • k: protegge le micelle ed è solubile agli ioni Ca a tutte le temperature; essa stabilizza le altre caseine ed è il substrato specifico della coagulazione presamica (legame 105106); inoltre contiene diversi glucidi, che quindi conferiscono idrofilicità alla molecola. COAGULAZIONE DELLE CASEINE coagulazione acida: avviene a pH 4.6, che è il punto isoelettrico; il pH neutralizza la carica elettrica, il fosfato tricalcico passa in soluzione avviene la demineralizzazione delle micelle che liberano submicelle coagulo coagulazione presamica: avviene per l’aggiunta di caglio; esso lisa il legame 105-106 della k-caseina; la parte idrofilica rimane in soluzione con il siero, mentre la parte idrofobica genera la cagliata. Il coagulo che si genera è più lasso, ma ricco in sali minerali. 2. SIEROPROTEINE Esse sono sensibili al calore, infatti vengono denaturate a 60°C. Coagulano a 100°C grazie alle interazioni sieroproteine-sieroproteine e sieroproteine-caseine. Esse sono ricche di amminoacidi solforilati, che hanno gruppi -SH liberi e che possono costituire ponti disolfuro. I precipitati si formano tramite interazioni -SH-k-caseina e abbassando il pH a 4.6. la loro quantità in soluzione valuta l’intensità del trattamento termico. Tra le sieroproteine, la β-lattoglobulina è la principale: si trova in elevate quantità, e ha 5 residui -SH, di cui 4 impegnati e 1 libero. Abbiamo poi l’α-lattoalbumina, la sieroalbumina, etc. © Laila Pansera - 68 3. PROTEOSO-PEPTONI Essi sono sostanze glicoproteiche che hanno una grandezza intermedia tra le proteine e i peptidi. Derivano dalla γ-caseina. 4. SOSTANZE AZOTATE NON PROTEICHE Esse sono di diversa natura chimica e costituiscono lo 0.3% delle proteine. Sono ad esempio urea, amminoacidi liberi, etc. Enzimi Gli enzimi più importanti, che sono anche indici di trattamento termico, sono: Lattoperossidasi: è la più abbondante e viene inattivata a 80°C per 30 secondi. Deve quindi essere presente nei latti pastorizzati e assente in quelli sterilizzati Fosfatasi alcalina: è termolabile, quindi deve essere presente nel latte crudo, mentre deve essere assente in tutti i latti trattati termicamente. Altri costituenti Nel latte troviamo altri costituenti, come: Vitamine A, B, C, D, E, K, H Elementi cellulari Microrganismi Gas CO2. Trattamento termico Trattamenti preliminari • Titolazione del contenuto in grasso ottengo latti parzialmente scremati e scremati • Omogeneizzazione riduzione delle dimensioni dei globuli di grasso per: o Evitare l’affioramento della crema o Aumentare la digeribilità del latte o Consentire l’uniformità del trattamento. Trattamento termico Lo scopo è duplice: Eliminare i microrganismi patogeni coliformi: © Laila Pansera - 69 o E. coli, inattivato a 75°C per qualche secondo o Mycobacterium tuberculosis, inattivato a 72°C per qualche secondo Ridurre/eliminare i microrganismi non patogeni aumento la conservabilità. La distruzione microbica ha un andamento logaritmico ed è funzione di tempo e numero iniziale di microrganismi. A parità di tempo e temperature, maggiore è la carica microbica iniziale, maggiore sarà la carica microbica finale. Occorre quindi agire con un trattamento più drastico per ottenere una carica microbica finale adeguata (o aumento la temperatura, oppure aumento il tempo di trattamento). In generale posso variare il binomio tempotemperatura, ma è preferibile lavorare a temperature elevate per tempi brevi. I trattamenti termici a cui è possibile sottoporre il latte sono: PASTORIZZAZIONE Elimina i patogeni ma non i microrganismi termoresistenti e le spore. La scadenza di un latte pastorizzato è il sesto giorno successivo al trattamento, e deve essere conservato in frigo. La pastorizzazione avviene a 72°C per 15 secondi, o in alternativa con un’altra combinazione tempo-temperatura con effetto equivalente. Abbiamo in generale: Pastorizzazione bassa: 63°Cper 30 minuti. Essa avviene in vasche ad intercapedine, ma non viene più praticata. I danni che provoca sono: riscaldamento non uniforme, schiuma, ossidazione dei grassi Pastorizzazione alta: 72-90°C per 30-10 secondi. Il latte pastorizzato deve essere fosfatasi negativo e perossidasi positivo. Il latte pastorizzato a temperatura elevata può risultare perossidasi negativo. STERILIZZAZIONE IN CONTINUO UHT Il procedimento necessita di almeno 135°C per un secondo. Con questo procedimento si inattivano i microrganismi e le spore, ma non tutti gli enzimi. Il latte sterilizzato in questo modo viene conservato a temperatura ambiente in recipienti asettici e opachi, chiusi ermeticamente, per un massimo di 3 mesi. Il latte così trattato non deve presentare alterazioni palesi dopo 15 giorni conservato a 30°C e 7 gironi conservato a 55°C. Il riscaldamento del latte può essere diretto, ossia tramite iniezione di vapore, oppure indiretto, in scambiatore a piastre. Se effettuo il riscaldamento del latte con contatto diretto del fluido di servizio, devo utilizzare acqua potabile. © Laila Pansera - 70 Solitamente il trattamento di sterilizzazione UHT avviene a 140-150°C per 2-5 secondi. STERILIZZAZIONE IN BOTTIGLIA Il latte così trattato ha una conservabilità di 6 mesi e viene conservato a temperatura ambiente in confezioni ermetiche. In questo tipo di latte sono possibili alterazioni chimiche, fisiche o sensoriali, come anche la riduzione del valore biologico a causa delle elevate temperature raggiunte. In generale avviene a 120-130°C per 15-20 minuti. I latti pastorizzati ad alta temperatura, UHT e sterilizzati possono anche essere prodotti da latti che hanno subito un primo trattamento termico in un altro stabilimento. Ricordarsi che i trattamenti con effetto uguale o minore della pastorizzazione devono dare latti perossidasi positivi. DESCRITTORI DEL TRATTAMENTO TERMICO Latti destinati al consumo umano Essi sono di 2 tipi: LATTI NATURALI: hanno subito un trattamento di risanamento, quindi sono garantite salubrità e conservabilità. Sono: latte pastorizzato, UHT e sterilizzato. LATTI MODIFICATI O SPECIALI: sono stati sottoposti a trattamenti tali da conferire nuove caratteristiche fisico-chimiche, nutrizionali e organolettiche. Sono: latte scremato, © Laila Pansera - 71 concentrato (conserve di latte), delattosato (tramite l’enzima β-galattosidasi), vitaminizzato e fermentato. Riferimento legislativo: DPR 14 gennaio 1997. Analisi dei parametri chimico-fisici Determinazione dell’acidità libera Principio: titolazione dell’acidità mediante una soluzione di NaOH (idrossido di sodio) 0.25M. Reattivi: NaOH 0.25 M Fenolftaleina (indicatore) Procedimento: Pipetto 50 mL di latte nella beuta +100 mL di acqua distillata +3-4 gocce di fenolftaleina Titolo con NaOH agitando fino al viraggio al rosa persistente per 10 secondi. Espressione dei risultati: acidità in °SH = mL NaOH x2 Quindi: I gradi Soxhlet Henkel corrispondono agli mL di NaOH 0.25 M necessari per titolare 100mL di latte I gradi Dornic corrispondono agli mL di NaOH 0.111 M necessari per titolare 100mL di latte Se voglio esprimere il risultato in % acido lattico: mL NaOH x concentrazione x PM % acido lattico = 1000 Il risultato si esprime in g/100mL. Oppure posso semplicemente moltiplicare °SH x 0.0225, che deriva da: 0.25 𝑥 90.08 = 1000 In cui 0.25 è la concentrazione e 90.08 è il PM (peso molecolare) dell’acido lattico. Grado sudiciometrico Filtrazione attraverso mezzi filtranti che trattengono le impurità, e confronto con valori standard tabulati. Determinazione della sostanza grassa © Laila Pansera - 72 Principio: metodo Gerber si basa sul principio che un miscuglio di acido solforico e alcol isoamilico è capace di sciogliere tutti i componenti del latte tranne il grasso. Reattivi: Acido solforico H2SO4 90% Alcol isoamilico. Procedimento: Pipetto nel butirrometro (lentamente, per non miscelarle): 1mL H2SO4 + 11mL latte + 1mL alcol isoamilico Capovolgo agitando per miscelare; la reazione è esotermica Immergo il butirrometro capovolto in un bagnomaria, a 65-70°C per 15 minuti Metto il butirrometro in una centrifuga Gerber per 10 minuti a 65-70°C Estraggo dolcemente il butirrometro (non devo rimescolare). Esprimo i risultati: leggo sulla tacca graduata del butirrometro la percentuale di grassi. Densità/peso specifico Principio: lattodensimetro di Quevenne Procedimento: 100mL di latte, li porto a 15°C in un cilindro graduato Immergo il lattodensimetro e leggo il valore peso Specifico sulla tacca graduata. Il lattodensimetro fornisce la seconda e la terza cifra decimale, per cui io scrivo già 1,0. La formula di conversione (se il dato non è a 15°C) è: D15°c = DT +/- 0.0002 Residuo secco (metodo indiretto) Formula di Fleischmann (Ackermann) densità − 1 R. S. = 12 x grasso + 2.665 x ( ) densità Residuo secco magro RSM: RSM = RS - % grasso MA il RS posso trovarlo anche con un metodo diretto: evaporo a bagnomaria 3mL di latte + essicco in stufa a 102°C fino a peso costante. © Laila Pansera - 73 Saggio fosfatasi 5mL latte + 10 gocce fenilfosfato disodico in stufa per 10 minuti a 37°C. Se il latte è fosfatasi positivo, diventa giallo, quindi è un latte crudo. Saggio perossidasi 5 mL latte + 0.5 mL H2O2 + 0.5mL PFDA La reazione è immediata a temperatura ambiente. Se il latte è perossidasi positivo, diventa blu-verde, quindi è un latte crudo o pastorizzato. © Laila Pansera - 74 Vino Il vino fa parte delle BEVANDE ALCOLICHE, che possono essere fermentate, fermentate e distillate, oppure liquorose. Il vino è il prodotto ottenuto esclusivamente dalla fermentazione alcolica totale o parziale di uve fresche pigiate o no, o mosti d’uve. Le uve fresche sono i frutti maturi della Vitis vinifera, che consentono la pigiatura/torchiatura con ordinari mezzi, e ingenerano una fermentazione alcolica spontanea. Il mosto d’uve è il prodotto liquido ottenuto o naturalmente, oppure tramite processi fisici, con un titolo alcolimetrico volumico effettivo ≤1% vol. TITOLO ALCOLIMETRICO VOLUMICO Esso può essere: • Effettivo (grado alcolico, alcol svolto): parti in volume di alcol puro su 100 parti in volume di vino a 20°C • Potenziale (alcol da svolgere): parti in volume di alcol puro che possono essere prodotte dalla fermentazione totale degli zuccheri contenuti in 100 parti in volume di vino a 20°C • Totale: titolo alcolimetrico volumico effettivo + potenziale. Schematizzando, il grappolo d’uva è suddiviso in: © Laila Pansera - 75 In altre parola l’acino si può dividere in 3 zone: la più esterna è quella che contiene più coloranti e tannini, quella mediana contiene più zuccheri, mentre quella più interna contiene acidi. Dopo la fioritura, l’acino si sviluppa in 3 fasi: allegagione, invaiatura e maturazione industriale. Durante la crescita dell’acino aumenta la quantità di zuccheri e diminuisce quella di acidi, in più evolvono le sostanze azotate e i minerali. L’indice di maturazione identifica il momento in cui la polpa ha raggiunto il più alto contenuto in zuccheri e il grappolo ha raggiunto il massimo peso. Si calcola: zuccheri su 100mL acidità su 1L Il valore ottenuto deve essere tra 3-5, altrimenti si parla di sovramaturazione. Composizione del mosto La resa del mosto è 65-80%. Il mosto è composto da: Acqua Zuccheri Acidi Minerali Polifenoli Pectine Sostanze azotate Composti volatili primari 65-85% 20% 1.5-2% 0.2-0.3% 0.1-0.3% max 1 g/L Max 1000 μg/L ZUCCHERI Troviamo: • Esosi: fruttosio e glucosio in rapporto 1:1; essi sono fermentescibili, infatti costituiscono il substrato della fermentazione alcolica • Pentosi, non fermentescibili e meno dolci. ACIDI Gli acidi si dividono in 2 categorie: • Già presenti nel mosto, o fissi: o Acido tartarico, che dà: bitartrato di potassio, tartrato neutro di potassio e tartrato di calcio; essi sono sali abbondanti e instabili, che in presenza di alcol e a basse temperature precipitano, causando un illimpidimento © Laila Pansera - 76 o Acido malico: esso dà dei sali solubili; la fermentazione malolattica produce acido L-lattico (+) o Acido citrico: è un complessante e viene fermentato dai batteri lattici • Neoformati: o Acido acetico (volatile) o Acido lattico o Acido succinico o Acido galatturonico. COMPOSTI AZOTATI Solo il 10-15% di essi è azoto ammoniacale, prevale l’amminico. Il contenuto di amminoacidi solforilati è basso. MINERALI Troviamo K+, Ca++, Mg, NH+ in elevate quantità. POLIALCOLI Essi sono inositolo e sorbitolo. PECITINE Esse sono polimeri dell’acido galatturonico. Occorre fare attenzione agli enzimi PMG e PME, che idrolizzano le pectine, e la PME produce anche metanolo. GOMME Esse sono arabani, galattani e mannani. VITAMINE Nel mosto troviamo vitamine del gruppo B. ENZIMI Gli enzimi presenti nel mosto sono: Polifenolossidasi: laccasi e tirosinasi PMG polimetilgalatturonasi PME pectinmetilesterasi. © Laila Pansera - 77 SOSTANZE POLIFENOLICHE Nel mosto troviamo i tannini pro-antocianidine, che liberano le antocianidine per ossidazione. I tannini fanno precipitare le sostanze proteiche, solubilizzano meglio in alcol e danno colorazione blu con i sali ferrici. Il loro PM va da 600-3000, cioè da 2 unità a 10 unità. Maggiore è il PM dei tannini, maggiore è l’astringenza. SOSTANZE AROMATICHE Esse sono presenti in basse quantità, ma sono olfattivamente importanti. Troviamo: 1. Aromi primari: sono già presenti nell’uva, e sono terpeni, che possono essere liberi o glicosilati. Essi sono: linalolo, geraniolo e nerolo. 2. Aromi secondari: che possono essere: a. Pre-fermentativi: aldeidi/alcoli b. Di fermentazione: da lieviti o batteri 3. Aromi terziari: si sviluppano durante la maturazione. Fermentazione alcolica Essa è la trasformazione degli zuccheri del mosto in prodotti primari (etanolo e CO2) e prodotti secondari, ad opera di funghi unicellulari: Saccharomyces. Essi: • Hanno un’elevata resistenza all’alcol • Sono resistenti alla CO2 • Producono elevate quantità di alcol • Producono poco acido acetico. La fermentazione è influenzata da una serie di parametri: Fisici: ossigeno e temperatura Chimici: zuccheri, sostanze azotate, fattori di crescita e SO2. La fermentazione spontanea avviene ad opera di 2 lieviti: • Lieviti apiculati: Deuteromyces e Kloekera, che producono grandi quantità di prodotti secondari • Lieviti ellittici: Saccharomyces, che prendono il sopravvento in presenza di SO2 e hanno una buona resa in etanolo. Ma ci sono anche fermentazioni guidate, ossia aggiungo ceppi selezionati per: Ottenere una fermentazione veloce © Laila Pansera - 78 Ottenere una maggiore quantità di etanolo Avere una bassa quantità di prodotti secondari Sono termotolleranti Tollerano la presenza di SO2. La fermentazione alcolica segue la reazione: I prodotti secondari che si generano sono: • Acidi organici (D-lattico, succinico, acetico, etc) • Glicerolo (il più importante) • 2-3-butilenglicole • Diacetile • Alcoli superiori. La resa teorica è del 64%, quella ufficiale è del 60%. La densità del mosto fermentato è 0.79 e il punto di ebollizione è 79.5°C. Le fasi della fermentazione sono: 1. Fase vegetativa, in aerobiosi, in cui si ha attività respiratoria e moltiplicazione dei microrgansimi 2. Fermentazione iniziale, ad opera dei lieviti apiculati 3. Fermentazione tumultuosa, ad opera dei lieviti ellittici, fino a quantità di zucchero di circa 1-2 g/L. Ad essa si aggiunge una fermentazione lenta o secondaria, che si protrae fino a una concentrazione di zucchero di 100-200 mg/L 4. Fase di quiete, in cui l’alcol e la CO2 inibiscono la fermentazione dei lieviti. Accanto alla fermentazione alcolica, abbiamo anche una fermentazione piruvica. Essa avviene a pH neutro e dà origine a glicerolo e acido piruvico, viene inibito a pH 6. La piruvato deidrossilasi forma acido lattico. Abbiamo poi la fermentazione malo-lattica, che avviene da parte dei batteri lattici. Essi vengono però inibiti da un’elevata concentrazione di alcol e un pH basso. La reazione della fermentazione malo-lattica è la seguente: © Laila Pansera - 79 La fermentazione acetica viene effettuata dai batteri acetici, che fanno la seguente reazione: Essa viene favorita da un pH elevato e da un’elevata concentrazione di etanolo. Inoltre, per evitarla, occorre limitare il contatto con l’ossigeno. Anidride solforosa SO2 L’anidride solforosa può essere fornita, in enologia, allo stato: Solido, come bisolfito di potassio (KHSO3) o come metabisolfito di potassio (K2S2O5) Gas, tramite bombole, come SO2. L’anidride solforosa svolge diverse funzioni in campo enologico: • Antisettica selettiva • Acidificante • Defecante • Antiossidante • Solubilizzante. Nel vino troviamo la SO2: Libera, sotto forma di SO2, bisolfito o metabisolfito Complessata, che può essere in forme instabili, con zuccheri e composti carbonilici (che vanno a reintegrare la SO2 ossidata), oppure in forma stabile, con l’acetaldeide. Vinificazione in rosso Lo schema seguente mostra i passaggi della vinificazione in rosso. Ricordiamo che il vino fiore ha una resa del 55-60%, e che le fasi di solfitazione, macerazione e svinatura avvengono per mezzo di un cappello galleggiante. © Laila Pansera - 80 Vinificazione in bianco © Laila Pansera - 81 La sgrondatura avviene in sgrondatrici, che evitano lo spappolamento degli acini. La defecazione dura 24 ore e durante la fermentazione tumultuosa occorre controllare la quantità di ossigeno. Esiste poi un altro tipo di macerazione, detta macerazione carbonica, che segue lo schema: Pratiche ammesse: correzioni Sono ammesse correzioni sia del mosto che del vino. Correzioni del mosto Nel mosto possiamo correggere: • Il tenore in zuccheri, aggiungendo: o Filtrato dolce o Mosti muti o Mosti concentrati • L’acidità, mediante l’aggiunta di acido tartarico • Il colore, aggiungendo enocianina Il contenuto di sostanze azotate, aggiungendo sali d’ammonio. Correzioni del vino Le correzioni del vino devono essere occasionali e sono regolamentate in modo molto severo. Esse producono un miglioramento compositivo e organolettico del vino, e possono essere globali o specifiche. Esse sono qui elencate: Taglio Concentrazione Correzione del grado alcolico © Laila Pansera - 82 Correzione dell’acidità Correzione del colore Pastorizzazione Refrigerazione Chiarificazione, tramite: o Carboni enologici o Chiarificanti organici o Chiarificanti inorganici. Alterazioni dei vini Nel vino abbiamo alterazioni di diversa natura: • Fisica, chiamati difetti • Chimico-fisica, causate dalla presenza di metalli • Enzimatica, a causa delle ossidasi • Microbica: o Fioretta o Acescenza o Girato o Agro-dolce. Invecchiamento L’invecchiamento del vino può essere: Spontaneo/naturale, diviso in 2 fasi: 1. Elaborazione o maturazione ossidativa 2. In bottiglia, a carattere riduttivo Artificiale, che simula quello naturale velocizzandolo, controllando l’ossigeno e le temperature. Durante l’invecchiamento, il vino è interessato da alcuni fenomeni: • Chimici: o Ossidazione o Acetalizzazione o Esterificazione © Laila Pansera - 83 o Formazione di aldeidi e sostanze aromatiche o Idrolisi dei polisaccaridi • Fisici: o Evaporazione delle sostanze volatili o Insolubilizzazione dei sali o Liberazione di gas o Solubilizzazioni a contatto con il legno • Chimico-fisici: o Polimerizzazione o Precipitazione dei colloidi • Biologici fermentazione malo-lattica a dare acido L-lattico. Sostanze nel vino Nel vino sono presenti sia sostanze di neoformazione che sostanze pre-esistenti. • Sostanze di neoformazione: o Alcoli: etanolo, metanolo, alcoli superiori o Polialcoli: glicerolo, 2,3-butilenglicole o Acidi volatili: acido acetico o Acidi fissi: acido lattico, acido succinico o Esteri e aldeidi o CO2 • Sostanze pre-esistenti: o Acqua (nel vino 80-90%) o Acidi fissi: tartarico, malico, citrico o Polifenoli, glucidi, polialcoli, pectine, gomme, vitamine, enzimi, minerali. Alcune sostanze presenti nel vino sono classificabili anche in: Sostanze volatili: acqua, etanolo, metanolo, acido acetico, esteri volatili, alcoli superiori, aldeidi Costituenti fissi: tutto ciò che non è volatile. L’estratto secco totale, che deriva dai costituenti fissi, si esprime in g/L. in più: ESTRATTO SECCO TOTALE – ZUCCHERI = ESTRATTO NETTO in g/L. © Laila Pansera - 84 Possiamo determinare: Estratto secco totale e densità Metodo indiretto: formula di Tabarié Densità mediante la bilancia idrostatica. Procedimento: Taro la bilancia idrostatica Riempio di vino il cilindro fio alla tacca (filtrato se frizzante) Lo metto a bagnomaria per portarlo a 20°C A 20°C immergo il pescante nel cilindro per misurare la densità (5 cifre decimali). Calcoli: DE = DV -DD +1 DE = densità estratto; DV = densità vino; DD = densità distillato. Da DE risalgo all’estratto mediante le tavole di Reichard. Metodo diretto: 20mL di vino in stufa a 100°C fino a peso costante ESTRATTO = (PESO - TARA) x 50 Legislazione In ambito legislativo ci sono i seguenti parametri da rispettare per il vino: Estratto secco minimo 14 g/L bianchi minimo 15 g/L rosati minimo 18 g/L rossi Acidità totale >4.5 g/L in tartarico Acidità volatile <1.08 g/L bianchi e rosati <1.2 g/L rossi SO2 <160 mg/L rossi <200 mg/L bianchi e rosati Ceneri 1 g/L bianchi 1.2 g/L rosati 1.5 g/L rossi Metanolo <0.3 mL su 100 mL di alcol per i rossi <0.2 mL su 100 mL di alcol per i bianchi © Laila Pansera - 85 Determinazioni nel vino Nel vino possiamo eseguire diverse analisi: Acidità totale Espressa come acido tartarico. È una titolazione. Procedimento: Prelevo 25mL di vino +100mL di acqua (se il vino contiene CO2 devo prima filtrarlo) Per i vini bianchi aggiungo qualche goccia di blu di bromotimolo Titolo con NaOH 0.25M fino al viraggio: o Blu nei vini bianchi o Nero nei vini rossi (reazione con enocianina) Controllo il pH con la cartina o lo strumento. Risultati: Acidità totale (g/L) = mLNaOH x 0.25 x 0.075 x 40 Acidità volatile Viene effettuata mediante distillazione in corrente di vapore seguita da titolazione. Procedimento: 25mL di vino nel pallone da distillazione (degasarlo eventualmente) Azionare e poi spegnre Prelevare 200mL di distillato Aggiungere 2 gocce di fenolftaleina Titolare con NaOH 0.1M fino al viraggio. Per eliminare la SO2: Aggiungo al distillato titolato 2mL di H2SO4, 2mL di salda d’amido, titolo con I2 0.01N fino al viraggio (mL A) Aggiungo 20mL di borato di sodio saturo, tutolo con I2 fino al viraggio in blu (mL B). Calcoli: mL NaOH – mL (A + B/2)/10 = mL effettivi Acidità volatile (g/L acido acetico) = mL effettivi x 0.1M x 0.06 x 40 © Laila Pansera - 86 Grado alcolico con ebulliometro di Malligand Tarare l’ebulliometro, riempirlo con il campione, riempire il refrigerante con acqua. Accendere il fornello; quando il vino bolle, leggere il grado alcolico sulla scala graduata in corrispondenza del menisco di mercurio. Polifenoli totali Essi riducono il reattivo di Folin-Ciocalteu in ambiene alcalino formando un composto blu. Lettura spettrofotometrica a 760 nm. Uso una retta di calibrazione costruita mediante l’analisi spettrofotometrica dell’acido gallico. Grado alcolico, metodo ufficiale Viene effettuato mediante distillazione. Procedimento: 100mL di vino nel matraccio (vino da degasare) Travaso nel pallone di distillazione, risciacquando il matraccio con acqua che poi metto nel pallone + 7mL di ossido di calcio (basico) Avvio la distillazione Prelevo almeno 80mL di distillato Porto a volume con acqua e agito Travaso nel cilindro apposito di misura di densità e lo porto a 20°C tappato con parafilm Inserisco il pescante e misuro la densità. Attraverso alcune tabelle, dalla densità del distillato arrivo al grado alcolico. Anidride solforosa Viene effettuata tramite titolazione con iodio in ambiente ossidante. Devo eseguire diversi passaggi: 1. Titolo tutto, interferenti compresi: 20mL KOH 1M + 50mL vino lentamente Tappo subito e agito Riposo 15 minuti Aggiungo 10mL H2SO4 1:4 e 2mL salda d’amido Titolo con iodio 0.05N fino al viraggio a nero 2. Titolo le sostanze interferenti: 50mL vino + 3mL acetaldeide 7% + 5mL H2SO4 © Laila Pansera - 87 Titolo con iodio e 2mL salda d’amido I mL effettivi = mL1 – mL2 SO2 = 32 x mL x 0.05 x 20 Zuccheri riducenti (metodo di Fehling) Esso è basato sulla reazione di ossido-riduzione: Il procedimento è complesso: In un matraccio: Metto del vino in moco che la concentrazione finale di zuccheri sia 0.5-1% + acqua fino a metà matraccio + NaOH (1M) fino a pH 6-7 + Pb acetato basico 4-5mL (1:5 bianchi, 1:10 rossi) Aggiungo altra acqua, agito e lascio decantare Aggiungo in uguale quantità una soluzione satura di sodio solfato, porto a volume con acqua Filtro su filtro a pieghe Riempio la buretta di filtrato. In una beuta: 5mL di Fehling A (CuSO4) + 5mL di Fehling B (tartrato di sodio e potassio) + ebollitori + 40mL acqua Riscaldo liquido comincia a bollire faccio gocciolare dalla buretta il liquido zuccherino fino a viraggio a rosso mattone Ricontrollo con in blu metilene. Ripeto la titolazione per controllare. Calcoli: 0.0515 x x100 x 1000 mL x a Gli mL sono la quantità di soluzione zuccherina usata per la titolazione, a è la percentuale di zucchero invertito = vino nella soluzione usata per la titolazione. © Laila Pansera - 88 Piramide dei vini La piramide dei vini stratifica i vini a livelli diversi in base alla qualità. DOCG DOC IGT Vino da tavola DOCG: Denominazione di Origine Controllata e Garantita (5% dei vini). Essi devono seguire un disciplinare e in bottiglia riportano una fascetta con l'emblema della Repubblica Italiana. I vini appartenenti a questa categoria vengono sottoposti a un esame chimico-organolettico e a un esame organolettico. DOC: Denominazione di Origine Controllata (25% dei vini). Essi devono seguire dei disciplinari di produzione, devono avere determinate caratteristiche enochimiche ed organolettiche, e tutto il ciclo produttivo deve essere conforme a quanto dettato dal disciplinare. IGT: Indicazione Geografica Tipica (30% dei vini). Questi vini sono regolati da disciplinari di produzione che controllano solo le caratteristiche chimiche e le tecniche di produzione. Almeno l’85% del processo deve avvenire nella zona geografica indicata. Vino da tavola (40% del vino). Sono vini generici che non hanno particolari indicazioni. L’esame organolettico sopra citato consta di 3 fasi: 1. Visiva 2. Olfattiva (profumi primari, secondari, terziari) 3. Gustativa. © Laila Pansera - 89 Aceto di vino L’aceto di vino è il prodotto ottenuto dalla fermentazione acetiva del vino. Esso può essere ottenuto anche da liquidi alcolici di altra origine agricola, in questo caso, occorre dire aceto di …. . Quella che viene definita come fermentazione acetica, in realtà è una biossidazione ad opera di Acetobacter. L’avviamento dell’acetificazione avviene per aggiunta di una coltura pura a un vino fresco, oppure per aggiunta di vino fresco ad un aceto in fermentazione. I metodi di acetificazione sono 2: 1. Fermentazione in superficie o metodo lento a trucioli in legno Con questo metodo si ottengono aceti di qualità. Nell’acidificatore di capienza 500hL pieno di trucioli, l’aria entra da alcune bocche laterali, mentre il vino percola dall’alto attraverso i trucioli e si acidifica, poi viene sgrondato attraverso un diaframma. Il tempo di produzione è di 7-9 gironi, e la resa è dell’85%. 2. Fermentazione sommersa o metodo rapido Essa dà aceti comuni. Nell’acidificatore con capienza 100hL il vino è a contatto diretto con l’ossigeno e con gli Acetobacter. Il tempo di produzione è un giorno. ALTRE TIPOLOGIE L’aceto di vino aromatizzato è ottenuto con il metodo in superficie, con l’aggiunta di spezie o erbe aromatiche in infusione per 40-60 giorni, oppure con l’aggiunta di estratti al 5%. L’aceto di frutta è ottenuto con il metodo in superficie, dalla fermentazione di prodotti di origine agraria. Aceto di vino L’aceto di vino deriva dalla trasformazione di vini sani privi di alterazioni, con acidità totale, espressa in acido acetico, maggiore del 6%. Il contenuto in alcol deve essere inferiore a 1.5% in volume. © Laila Pansera - 90 Per quanto riguarda la composizione chimica, i componenti sono gli stessi del vino, ma in quantità ridotte, tranne acido acetico e acetato di etile. Quest’ultimo in concentrazioni elevate, dà il sapore tipico. Aceto balsamico tradizionale Esso può venire prodotto solo nelle province di Modena e Reggio Emilia, ed è una DOP. Il processo produttivo è qui riassunto: La cottura del mosto concentra il prodotto a 1/3 del volume iniziale e a un contenuto di zuccheri maggiore del 30%. La temperatura è al massimo di 90°C per evitare la caramellizzazione degli zuccheri. Aceto balsamico di Modena L’aceto balsamico di Modena è invece un IGP. Gli ingredienti sono: mosto cotto, mosto concentrato, aceto di vino e caramello (≤2%). La maturazione è almeno di 2 mesi e l’invecchiamento massimo è di 3 anni. La matrice è complessa, con molti composti furanici e polifenoli. © Laila Pansera - 91 © Laila Pansera - 92 Cereali I cereali appartengono alla famiglia delle Graminacee e sono utilizzati fin dall’antichità come nutrimento. La cariosside è formata da 3 parti: 1. Strati tegumentali, contenenti lipidi, vitamine, minerali ed enzimi 2. Endosperma amilaceo, ricco in granuli di amido e proteine di riserva 3. Germe, ricco di lipidi e proteine. I cereali possono essere: Vernini: hanno basse esigenze termiche; sono frumento, orzo, avena e segale Estivi: mais, riso, sorgo, miglio, e vengono pronti in primavera-estate. Frumento Il frumento è il cereale più consumato in Italia. Appartiene al genere Triticum, e si suddividono in 3 gruppi in base al numero di cromosomi: • Diploidi • Tetraploidi (T. durum) • Esaploidi (T. aestivum e vulgare). Il grano può essere: Duro (T. durum), più resistente alla siccità, coltivato in Italia del sud e sulle isole, e produce semole e semolati per la pasta Tenero (T. aestivum), coltivata in Italia settentrionale e centrale, a dare farine per fare il pane. Struttura Involucro esterno (pericarpo) 5%, a cui si aggiunge la crusca, ricco di cellulosa e sali minerali Endosperma: o Strato aleuronico 7-9%, proteine ad elevato valore biologico, lipidi, vitamine, minerali, enzimi o Endosperma amilaceo 80-85%: cellule con amido, proteine di riserva Germe: lipidi e proteine 2-3%. © Laila Pansera - 93 Composizione GLUCIDI 72% della cariosside: • Amido 68%, con rapporto amilopectina:amilosio 3:1 • Pentosi 6.5%: non fermentescibili, strati tegumentali + strato aleuronico • Fibra insolubile 2.5%: parte corticale, allontanata durante l’abburattamento • Zuccheri riducenti 1.5%, dall’idrolisi dell’amido. PROTEINE Esse vengono classificate in base alla loro solubilità in: Albumine Solubili in acqua Citoplasmatiche Globuline Solubili in soluzioni saline Prolammine Solubili in soluzione alcolica 7% Gluteline Solubili in soluzione acida o alcalina diluita Scleroproteine Solubili in nessun solvente Di riserva Funzioni meccaniche Nel frumento troviamo in particolare: • Proteine citoplasmatiche: albumine e globuline 15%; contengono amminoacidi al elevato valore biologico, e le troviamo nel germe e negli strati tegumentali; tuttavia vengono eliminate durante la macinazione • Proteine di riserva: prolammine gliadine 40% gluteline glutenine 45% che insieme danno il GLUTINE, che intrappola i granuli di amido. LIPIDI Essi sono circa 1.5-2%. Li troviamo nell’endosperma, nello strato aleuronico e nel germe, e sono TRIGLICERIDI e FOSFOLIPIDI, GLICOLIPIDI e STEROLI (β-sitosterolo, campesterolo). Troviamo anche ACIDI GRASSI, che possono essere saturi (acido palmitico) o insaturi (acido oleico, linoleico, linolenico). VITAMINE Troviamo vitamine del gruppo B e vitamina E. ACQUA © Laila Pansera - 94 In genere il contenuto di acqua nel frumento è minore del 14% (tra 9-16%). MINERALI Troviamo fosfato di magnesio, potassio, sali di Ca, F, S, Cu, Zn. FATTORI ANTINUTRIZIONALI Nel frumento possiamo trovare i fitati, composti antinutrizionali. ENZIMI Troviamo α- e β-amilasi, lipasi e proteasi. Molitura La molitura consta di 3 fasi: pulitura, condizionamento e macinazione. Lo scopo è allontanare l’endosperma dal germe e dai tegumenti con la maggior resa possibile, e ridurre la granulometria. La legge sugli sfarinati e derivati è il DPR 187/01. Grano tenero macinazione abburattamento farina di grano tenero L’abburattamento è una fase di setacciatura per allontanare la crusca dalla farina. Più è basso il tasso di abburattamento, più raffinata è la farina (perché più povera in ceneri). In genere il tasso di abburattamento delle farine è: Farina 00 Farina 0 Farina 1 Farina 2 Farina integrale 50% 72% 80% 85% 100% L’umidità massima della farina deve essere 14.5%, ma posso vendere anche farine con un’umidità massima di 15.5%, riportando in etichetta la dicitura umidità massima 15.5%. Grano duro macinazione abburattamento ↓ Semola integrale ↓ Semola, semolato farina di grano duro Gli sfarinati di grano duro: © Laila Pansera - 95 14.5% Umidità Max 1.70% ss Ceneri Min 10.5-11.5% ss Proteine Pasta La pasta di semola o di semolato di grano duro sono per definizione i prodotti ottenuto dalla trafilazione, laminazione ed essiccamento di impasti contenenti semola o semolato e acqua. In Italia è consentita l’importazione di pasta con farine di grano tenero e semola, ma è da specificare in etichetta. Quindi gli ingredienti della pasta sono: semola o semolato, acqua e NaCl massimo 4%. Le fasi di produzione sono: impastamento trafilazione incartamento essicamento L’impastamento avviene con il 20-30% di acqua; in questa fase si ha la formazione del glutine; alla fine si ha la gramolatura. Impianti nuovi sostituiscono questa fase e quella successiva con l’estrusione Trafilazione: attraverso uno stampo e il taglio della pasta; può essere fatta in bronzo o in teflon Incartamento ed essiccamento: servono per portare il contenuto di acqua al 12.5%. L’essiccamento può essere tradizionale (55-60°C per 20 ore) o ad alte temperature (che può arrivare anche a 130°C per 2 ore). Quest’ultimo garantisce una migliore tenuta in cottura (gelatinizzazione), ma causa una maggiore perdita di vitamina B a causa delle reazioni di Maillard. I limiti per la pasta sono: • Umidità 12.5% • Acidità 4-6% ss. I tipi di pasta sono diversi: Pasta secca Pasta fresca Paste speciali Paste dietetiche. © Laila Pansera - 96 Analisi sugli sfarinati Sugli sfarinati viene eseguito un esame microscopico: sospensione di acqua-sfarinato e confronto. Determinazione dell’umidità Metodo gravimetrico classico (vedi pagina 13). Determinazione del tenore in ceneri Vedi pagina 16. Determinazione del contenuto in proteine – Kjeldhal Il metodo Kjeldhal viene effettuato su una materia in polvere, con una granulometria <1mm. Dopo aver eventualmente macinato il campione si procede con: • Pesare 0.5 g campione e introdurli nel pallone Kjeldhal, aggiungendo Se, ebollitori e 15 mL di H2SO4. Mineralizzazione: • Introdurre il pallone nell’apparecchio di distillazione e aggiungere H2O e NaOH. Scaldare all’ebollizione. Distillazione: • Raccolgo l’idrossido di ammonio in una beuta contenente: acido borico 10 mL, acqua 15 mL e 5-6 gocce di indicatore di Tashiro (viola lavanda fino a pH 4.5, verde a pH superiori). Blocco: Il colore è verde smeraldo. • Titolo con HCl 0.05M fino a viraggio al viola. Titolazione: Calcoli: % azoto sul tal quale = ml acido x M acido x PM azoto x 100 14 𝑥 0.05 𝑥 14 𝑥 100 = = 1.96% g campione x 1000 0.5 𝑥 1000 % azoto sul tal quale 1.96 x 100 = x 100 = 2.18% 100 − U 100 − 10 Se invece lo voglio esprimere in proteine: % azoto sul secco = % proteine sul tal quale = 1.96 x 5.7 = 11.18% % proteine sul secco = 2.18 x 5.7 = 12.43%. © Laila Pansera - 97 Acqua L’acqua può essere: profonda di sorgente di superficie. L’inquinamento dell’acqua può essere causato da diversi fattori: • fertilizzanti, pesticidi • liquami di fogna, detersivi • industriali. A regolamentare l’acqua c’è il Decreto legislativo 152 dell’11/05/1999, che fornisce disposizioni sulla tutela delle acque dall’inquinamento ed individua i principali inquinanti chimici da controllare nelle acque dolci superficiali. L’acqua potabile è quella destinata al consumo umano, sia diretto, sia attraverso le imprese alimentari. Essa deve essere INNOCUA, USABILE e ACCETTABILE. Le acque minerali seguono un’altra normativa. Durezza dell’acqua Durezza totale: qualunque forma di sali di Ca e Mg in acqua. Si misura in °F, e: 1°F = 1mg di CaCO3 su 10mL di acqua Durezza temporanea: bicarbonato di Ca e Mg che in seguito a riscaldamento a temperature maggiori di 80°C precipita e si può allontanare. Durezza permanente = durezza totale – durezza temporanea. Acque minerali maturali Acqua che ha origine da una falda o giacimento sotterraneo, che viene prelevata alla sorgente. L’acqua minerale deve essere pura quando sgorga dalla sorgente e deve mantenere una composizione costante nel tempo. Può essere sottoposta a dei trattamenti con O2, aria arricchita di ozono per allontanare elementi instabili (ferro, zolfo, arsenico, manganese). È inoltre consentita l’aggiunta o l’eliminazione di CO2. Ci sono diversi decreti legislativi riguardo l’acqua minerale: una legge del 1992, un decreto del 2001 e uno del 2003. © Laila Pansera - 98 In base al residuo fisso a 180°C, ossia alla quantità di sali disciolti in acqua, suddividiamo l’acqua in: • acque minimamente mineralizzate • acque oligominerali • acque mineralizzate • acque ricche in sali minerali. Non ci sono limiti per quanto riguarda la presenza di sali e oligoelementi, ma l’acqua deve avere una composizione costante nel tempo. Acqua di sorgente L’acqua di sorgente è particola. Infatti essa per quanto riguarda l’origine deve rispettare i requisiti delle acque minerali, mentre per quanto riguarda le caratteristiche chimiche, deve rispettare i requisiti delle acque potabili. © Laila Pansera - 99 Cromatografia La cromatografia permette la separazione e la quantificazione delle componenti presenti in una matrice complessa. I componenti di una miscela si separano distribuendosi tra due fasi: • una fase stazionaria (un solido o un liquido su supporto solido inerte) • una fase mobile (gas o liquido) che fluisce in modo continuo su quella stazionaria. Nella cromatografia liquida (LC) la fase mobile è un liquido, nella gascromatografia (GC) la fase mobile è un gas. Definizioni e formule importanti: Costante di distribuzione: caratterizza la separazione. Selettività: capacità del sistema di riconoscere 2 sostanze in modo da separarle. Essa dipende da: • caratteristiche della fase stazionaria • competizione con la fase mobile. Efficienza: capacità del sistema di mantenere compatte le 2 fasi separate. Essa dipende da: • impaccamento della fase stazionaria • granulometria delle particelle • disomogeneità dei diametri delle particelle. Capacità: quantità di sostanza che può essere separata. Essa dipende dalla fase stazionaria. Risoluzione: © Laila Pansera - 100 Dove Tr è il tempo di ritenzione e W/2 è la semisomma della base. Meccanismi di ripartizione Esistono diversi meccanismi di ripartizione, utilizzati in base alla necessità. Adsorbimento Fase stazionaria: lastrine di materiali porosi polari (silice) che interagisce con il soluto con diverse interazioni Ripartizione La fase stazionaria e quella mobile sono 2 liquidi immiscibili. Può essere a fase normale, in cui la fase stazionaria è polare e quella mobile è apolare, oppure a fase inversa, in cii la fase stazionaria è apolare e quella mobile polare (usata per il rilevamento di polifenoli). Esclusione La fase stazionaria è di silice con porosità regolare. Le particelle più piccole di fase mobile interagiscono con i pori, quelle più grandi vengono invece trascinate. Scambio ionico In questo tipo di meccanismo, avviene uno scambio di controioni tra la fase stazionaria e il campione. Affinità Qui ci sono delle interazioni specifiche tra le molecole della fase stazionaria e quelle del campione. HPLC e gascromatografo I 2 principali metodi di cromatografia sono l’HPLC e la gascromatografia. Che vediamo nello specifico. © Laila Pansera - 101 © Laila Pansera - 102