Terzo incontro del percorso formativo "La competitività dei prodotti agroalimentari" dedicato alla Sicurezza e qualità dei prodotti agroalimentari: metodologie e strumenti innovativi".
a cura della Prof.ssa Roberta Nuvoloni, Università Pisa (Dipartimento di Scienze Veterinarie)
L'esposizione si focalizza sulle tecnologie innovative per la sicurezza alimentare. In particolare si parla di:
- bioprotezione
- bioconservazione
- tecnologia HPP (high-pressure processing)
- PEF campi elettrici pulsati (Pulsed electric field).
- tecnologie innovative applicate al confezionamento che uniscono all'esigenza di sicurezza del prodotto quello della tutela ambientale: packaging funzionale e sostenibile (packaging attivo antimicrobico, pellicole e rivestimenti edibili formate da biopolimeri completamente compostabili e commestibili)
S. Frontini - certificazione pelli decreto 68 - 2 dicembre 2020
R. Nuvoloni - Le tecnologie innovative per la sicurezza dei prodotti alimentari
1. Le tecnologie innovative per la
sicurezza dei prodotti alimentari
Dott.ssa Roberta Nuvoloni
Università di Pisa, Dipartimento di Scienze Veterinarie
LA COMPETITIVITA' DEI PRODOTTI AGROALIMENTARI:
SICUREZZA E QUALITA’ DEGLI ALIMENTI
19 maggio 2020
2. La strategia
europea per la
sicurezza
alimentare
Interventi basati sull’analisi del rischio
Controlli integrati lungo tutta la filiera alimentare
(from farm to fork) e sistema di allerta rapido
Responsabilità primaria dell’operatore del settore per
ogni prodotto da lui realizzato, trasformato, importato,
commercializzato o somministrato
Rintracciabilità dei prodotti lungo la filiera
Consumatore parte attiva della sicurezza
alimentare
SICUREZZA E QUALITA’ DEGLI ALIMENTI - 19 maggio 2020
3. Gli alimenti
a rischio
non
possono
essere
immessi sul
mercato
La maschera dell’alimentazione - 24 maggio 2019
Gli alimenti sono
considerati a rischio se:
a) sono dannosi per la
salute
b) sono inadatti al
consumo umano
4. I pericoli nei prodotti alimentari
Pericoli biologici
Pericoli chimici
Pericoli fisici
5. La sicurezza alimentare apre importanti sfide al mondo
della ricerca e al mondo della produzione e della
commercializzazione degli alimenti
6. Le sfide condivise negli ambienti scientifici ed
economici internazionali sono:
• privilegiare tecnologie e alimenti per il
mantenimento/miglioramento delle proprietà
intrinseche presenti nelle materie prime/ingredienti;
• adattare gli alimenti alle esigenze culturali, edonistiche
e di contenuto di servizio del consumatore, molto
diversificate e in continua evoluzione;
• mettere a punto tecnologie e alimenti sostenibili per il
pianeta.
7. nella produzione primaria….
Prevenzione del trasferimento di inquinanti ambientali alla catena alimentare,
salvaguardia e risanamento delle aree agricole.
Impiego di tecniche di “precision farming” e di modelli per la riduzione dei
contaminanti nei prodotti destinati all’alimentazione umana e animale
Utilizzo di sostanze di origine naturale ad azione antimicrobica, parassiticida e
fitoterapica per ridurre l’impiego di prodotti chimici di sintesi e contrastare il
fenomeno della resistenza.
8. …….durante la trasformazione e la commercializzazione
Utilizzo di agenti biologici e/o di sostanze naturali per il
controllo della contaminazione microbiologica negli
alimenti
Applicazione di tecnologie più rispettose delle proprietà
dell’alimento e della sostenibilità (mild technologies)
Miglioramento e innovazione nelle tecnologie di
stoccaggio, imballaggio e distribuzione.
10. Le mild
technologies
alternative
La grande sfida delle moderne tecnologie
alimentari è volta allo sviluppo di processi
di conservazione meno aggressivi, che
mantengano il prodotto “naturale”,
equivalente al fresco, ma sicuro e
conservabile per tempi più lunghi
Questo è lo scopo delle mild technologies
(tecnologie delicate).
11. Hurdle
technology
Hurdle technology
Per hurlde techonology si intende la tecnologia degli ostacoli.
I sistemi di conservazione sono impiegati in modo sinergico e non
singolarmente in maniera intensiva, evitando così il rischio di
compromettere le caratteristiche del prodotto.
Inoltre, alcuni batteri possono mostrarsi più resistenti se sottoposti a
stress eccessivi, e ciò è dovuto all’attivazione dei geni che codificano per
la sintesi delle stress shock proteins.
12. Hurdle
technology
Hurdle technology
anziché utilizzare una sola barriera ad alti livelli, si preferisce applicare un
insieme di barriere a bassi livelli, conservando quanto più possibile le
caratteristiche organolettiche e nutrizionali dell’alimento.
14. Bioprotezione:
lo sviluppo dei
patogeni è
inibito o
ridotto
La maschera dell’alimentazione - 24 maggio 2019
attraverso una competizione a livello di
substrato (i bioprotettori crescono più
velocemente dei patogeni e ne inibiscono o
impediscono lo sviluppo)
attraverso la produzione di composti a basso
peso molecolare per esempio acidi organici
(es. acido lattico, acido acetico, acido
propionico), alcol, CO2, diacetile, perossido di
idrogeno)
attraverso la produzione di batteriocine
15. Una valida
barriera: le
colture protettive
I batteri lattici hanno dimostrato un
efficace effetto antagonista
verso vari batteri patogeni (es. ceppi di
batteri lattici inoculati in salsicce insieme
a Listeria monocitogenes causano
una significativa riduzione logaritmica
rispetto al controllo)
Bioprotezione
16. Bioprotezione: batteriocine
Molte colture probiotiche sono in grado di produrre
batteriocine, tra queste molti lactobacilli, alcuni
enterococchi e alcuni bifidobacteri.
Questo è il motivo per cui le fermentazioni lattiche
operate dai lattobacilli su alcune materie prime
costituiscono un ottimo metodo per conservare gli
alimenti proteggendoli dalle contaminazioni.
17. Bioprotezione:
batteriocine
Diversi studi hanno accertato l’attività
antimicrobica delle batteriocine
Le batteriocine possono essere utilizzate
addizionate direttamente all’alimento
oppure prodotte nell’alimento stesso, con
l’impiego di colture starter.
18. Bioconservazione
Sostanze GRAS (generally recognised as safe) che
uniscono all’azione positiva sulla conservabilità del
prodotto anche un profilo organolettico compatibile
o addirittura migliorativo del prodotto stesso, come
nel caso di spezie, erbe aromatiche, piante
officinali, agrumi, tè
sfruttare le proprietà conservative e
antiossidanti possedute da numerose
sostanze naturali
19. Bioconservazione: oli essenziali
• Gli oli essenziali sono complesse
miscele di composti volatili, estratti da
una ampia varietà di piante.
• La loro composizione può variare in
base alla specie di appartenenza, alla
metodologia di estrazione, alla stagione
di raccolta, all’origine geografica ed alle
condizioni climatiche.
• Tali composti, grazie alle loro note
proprietà antisettiche, battericide e
fungicide, possono trovare impiego
anche come conservanti naturali
20. Bioconservazione: oli essenziali
Diversi studi hanno affermato che l’attività antimicrobica è
maggiore per i composti di natura fenolica come il carvacrolo,
presente nell’olio essenziale di origano e di timo.
Quest’ultimo riesce facilmente a penetrare nel doppio strato
fosfolipidico della membrana cellulare dei batteri,
posizionandosi tra le catene degli acidi grassi, con una
conseguente espansione e destabilizzazione dell’intera
struttura. È possibile inoltre che si formino dei canali
d’apertura, attraverso i quali si ha la fuoriuscita dei costituenti
intracellulari.
21. Bioconservazione:
oli essenziali
Diversi studi si sono concentrati
sull’applicazione di oli essenziali mirata
alla loro azione batteriostatica in svariati
prodotti alimentari: carne, prodotti ittici,
prodotti lattiero-caseari, frutta e vegetali.
L’impatto degli oli sulle caratteristiche
sensoriali e tecnologiche degli alimenti
costituisce un importante fattore che ne
limita l’applicabilità.
22.
23. Novel food processing techniques adopted by the food industry
in recent times.(Khan et al., 2017)
25. Pressioni di trattamento per l’inattivazione di microrganismi
di interesse alimentare
http://www.foodandtec.com/n/i-trattamenti-ad-alte-pressioni-hpp-cosa-sono-esempi-applicativi-e-miglior-packaging-impiegabile
26. Attualmente il trattamento
HPP ha una grande
diffusione, anche se il
consumatore ne ignora
l’utilizzo, visto che non viene
evidenziato in etichetta.
(https://www.foodhubmagazine.com/2019/08/31/hpp-food-safety-without-compromising-food-quality/)
27. Applicazioni HPP
Succhi di frutta
Prodotti ready to eat
Salumi affettati (destinati
all’esportazione)
Prodotti ittici (es. baccalà
ammollato, cozze sgusciate;
risanamento da parassiti)
28. La
tecnologia
HPP:
vantaggi
• Eliminazione o riduzione della degradazione
termica
• Conservazione delle caratteristiche
organolettiche
• Risparmio energetico
• Ridotto uso di additivi
• Elaborazione di nuovi prodotti alimentari
• Aumento delle proprietà tecnologiche delle
proteine
• Tempo di trattamento non correlato alla massa
dell’alimento
• Controllo reazioni enzimatiche
• Inattivazione o riduzione di microrganismi
alteranti e patogeni
29. La tecnologia HPP: svantaggi
Non vengono distrutte le spore batteriche (es. spore di Clostridium
botulinum) a meno a che non sia associato il trattamento termico
Tipologia di confezionamento limitata per gli alimenti solidi
(packaging flessibile sottovuoto)
Costo elevato dell’impianto
Possibile irrancidimento ossidativo
30. PEF (Pulsed
Electric
Field)
È una tecnica di pastorizzazione non termica di
alimenti liquidi e bevande anche nota come
elettroporazione, ossia l’incremento di numero e
dimensione dei pori delle membrane cellulari
attraverso l’applicazione di un campo elettrico
31. Applicazioni PEF
• Succhi di frutta
• Patatine a bastoncino surgelate
(frozen french fries)
Altre applicazioni solo
sperimentali
32. La
tecnologia
PEF:
vantaggi
• durante il trattamento, non si verifica nessun
aumento di temperatura (non ci sono danni
legati al calore)
• non modifica le caratteristiche
organolettiche e nutrizionali dell’alimento
• può essere utilizzata per risanare gli alimenti
in superficie
33. La tecnologia PEF: svantaggi
applicabile solo a prodotti liquidi
efficace nei confronti delle cellule vegetative, ma
non delle spore (membrana)
costo elevato
34. Raffreddamento
con azoto (Flash
chilling)
L’abbattitore criogenico previene il rischio di
crescita batterica, di sviluppo enzimatico e di
irrancidimento, migliorando anche il profilo
sensoriale del prodotto
Si formano nanocristalli di ghiaccio distribuiti
uniformemente all’interno del prodotto
35. Flash chilling
L'azoto liquido a 147°C è
l’agente refrigerante più
versatile, atossico, inerte e
caratterizzato da una vasta
gamma di applicazioni e
rendimenti su matrici
lipoproteiche o glicoproteiche
come i prodotti di gelateria e
pasticceria
36. Il “nuovo”
food
packaging
La ricerca è oggi rivolta soprattutto al
miglioramento dei prodotti e all’implementazione
di materiali di confezionamento dalle prestazioni
sempre più soddisfacenti, in grado di fornire
garanzie di sicurezza alimentare e di rispondere
alle problematiche ambientali legate al loro
smaltimento.
37. Perché un packaging funzionale e sostenibile
• Crescente attenzione alla sostenibilità ambientale: i materiali da
imballaggio in materie plastiche si accumulano nell’ambiente e
finiscono nei nostri mari.
• Spinta all'adozione del modello di economia circolare e all'impiego
razionale delle risorse.
• Necessità di un packaging più ecosostenibile.
Ricerca di polimeri biodegradabili da risorse rinnovabili, idonei per il
prodotto alimentare, che ne mantengano la sicurezza e
ne prolunghino la shelf-life.
38. Il packaging attivo è un approccio innovativo basato
sull’utilizzo di materiali e oggetti attivi, in grado
di aumentare la sicurezza e la qualità interagendo
direttamente con il prodotto o con il loro “spazio di
testa” (spazio tra prodotto e imballaggio).
39. Packaging attivo antimicrobico
Gli agenti antimicrobici trasportati dai polimeri d'imballaggio
interagiscono con la superficie del prodotto per prevenire o rallentare
la crescita microbica nell’alimento.
Sostanze di origine naturale con attività antimicrobica sono:
Oli essenziali: di
origano, cannella,
limone ecc
Estratti vegetali:
carvacrolo,
cinnamaldeide
Batteriocine:
nisina, sakacina
Enzimi: lisozima,
lattoperossidasi
40. Pellicole e rivestimenti edibili
• Si tratta di pellicole formate da biopolimeri completamente
compostabili e commestibili, funzioni che vanno oltre a quelle degli
imballaggi convenzionali.
• Rispetto a quelli sintetici tradizionali, possono essere consumati con i
prodotti.
• Possono agire da vettori per agenti antimicrobici, per estendere la
shelf-life del prodotto (packaging edibile attivo).
41. Caratteristiche dei biopolimeri per il packaging
alimentare
• essere resistente all’acqua, così che la pellicola rimanga adesa all’alimento;
• ridurre la permeabilità al vapore d’acqua;
• mantenere la propria struttura nel tempo e fungere da carrier per eventuali
additivi e principi attivi;
• essere di facile utilizzo, non appiccicoso, non viscoso e asciugarsi con facilità;
• essere economico;
• essere traslucido e resistere a deboli pressioni;
• non interferire negativamente con la qualità dell’alimento;
• essere biodegradabile e biocompatibile con l’alimentazione umana;
• essere microbiologicamente stabile e sicuro;
• essere atossico e anallergico.
42. Esempi applicativi
Volpe e colleghi (2015), hanno valutato l’effetto di rivestimenti edibili a base di
carragenina e carragenina arricchita con olio essenziale di limone, sulla
conservabilità di filetti di trota iridea (Oncorhynchus mykiss).
Il rivestimento di carragenina con olio essenziale di limone si è dimostrato più
efficace rispetto al rivestimento di sola carragenina nell'aumentarne la shelf-
life.
La matrice polimerica di carragenina si è dimostrata un buon metodo per
mantenere l'aspetto lucido e fresco di questo tipo di prodotti (i filetti nella
parte destra della figura sono rivestiti con carragenina).
43. Problematiche
• Costo, che limita la loro
applicazione a prodotti di alto
valore;
• Difficoltà del processo di
produzione;
• Rigidità delle normative;
• Necessità di ulteriori studi
sull'interazione tra i componenti.
Prospettive future
• implementazione di
nanoparticelle di derivazione
minerale, all’interno delle
matrici biopolimeriche.
Tuttavia, non sono ancora stati
chiariti gli eventuali effetti dei
nano-composti ingeriti con gli
alimenti all’interno dell’organismo
umano, oltre che nell’ambiente.
44. Conclusioni
Utilizzando più sistemi di conservazione in maniera sinergica, come
trattamenti termici, mezzi fisici e conservanti naturali, è possibile
limitare l’utilizzo di additivi sintetici ad alto impatto, garantendo così
una migliore qualità igienica dei prodotti alimentari, tutelando allo
stesso tempo la salute dei consumatori
45. Conclusioni
La sicurezza alimentare è oggi strettamente legata
all’innovazione e alla sostenibilità dei sistemi produttivi e
rappresenta forse il più importante elemento di competitività
delle imprese. Investire in sicurezza vuol dire:
• ridurre i rischi di perdita improvvisa di fiducia per eventi accidentali;
• prevenire adeguatamente le problematiche future (contaminanti persistenti, bioaccumulabili e
contaminanti emergenti), orientando fin da subito le tecnologie ed i processi produttivi e di controllo.
• riuscire ad immettere sul mercato prodotti - o combinazioni di prodotti - via via più salubri e/o
particolarmente indicati per un maggior consumo, specialmente in relazione a fasce della
popolazione più suscettibili (es.: donne in gravidanza, prima infanzia), affetti da particolari patologie
o più adatti per particolari stili di vita, abitudini di consumo, tipologia di dieta.
46. Conclusioni
Dalla convergenza di interessi tra mondo agro-
industriale e consumatori e dalla promozione
degli investimenti delle imprese sulla sicurezza
alimentare potranno derivare grandi benefici
in termini di salute, di sviluppo del settore
agroalimentare e di consolidamento e
allargamento dei mercati.
47. GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Dott.ssa Roberta Nuvoloni
roberta.nuvoloni@unipi.it
LA COMPETITIVITA' DEI PRODOTTI AGROALIMENTARI:
SICUREZZA E QUALITA’ DEGLI ALIMENTI
19 maggio 2020
