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A review on mechanisms and commercial aspects of food preservation and processing

La conservazione degli alimenti si riferisce al processo o alla tecnica intrapresa al fine di evitare il deterioramento e aumentare la durata di conservazione degli alimenti . Diverse tecniche di conservazione e lavorazione sono presentate in Fig. 5 .

Fig. 5
figure5

Classificazione di conservazione per gli alimenti e i metodi di lavorazione, ricreato da riferimenti

trattamenti

Asciugatura

l’Essiccazione o la disidratazione è il processo di rimozione di acqua da un solido o di un liquido alimentare mediante evaporazione. Lo scopo dell’essiccazione è ottenere un prodotto solido con un contenuto di acqua sufficientemente basso. È uno dei più antichi metodi di conservazione degli alimenti . L’acqua è il prerequisito per i microrganismi e gli enzimi per attivare i meccanismi di deterioramento degli alimenti. In questo metodo, il contenuto di umidità viene abbassato al punto in cui le attività di questi microrganismi sono inibite . La maggior parte dei microrganismi può crescere con attività dell’acqua superiore a 0,95. I batteri sono inattivi con attività acquosa inferiore a 0,9. La maggior parte dei microrganismi non può crescere con attività dell’acqua inferiore a 0,88 .

L’essiccazione presenta numerosi vantaggi. Riduce il peso e il volume degli alimenti, facilita lo stoccaggio, l’imballaggio e il trasporto degli alimenti e fornisce anche sapori e odori diversi. Con tutti questi vantaggi, l’essiccazione è apparentemente il metodo più economico di conservazione degli alimenti . Tuttavia, questo processo ha anche dei limiti. In alcuni casi, è stata osservata una significativa perdita di sapore e aroma dopo l’essiccazione. Alcuni composti funzionali come vitamina C, tiamina, proteine e lipidi vengono persi anche a causa dell’essiccazione .

Classificazione dell’essiccazione L’essiccazione può essere classificata in tre gruppi principali: convettivo, conduttivo e radiativo. L’essiccazione convettiva è il metodo più popolare per ottenere oltre il 90% di alimenti disidratati. A seconda della modalità di funzionamento, gli essiccatori possono essere classificati come batch o continui. Per operazioni su piccola scala e tempi di permanenza brevi, gli essiccatori batch sono preferiti. Il metodo continuo di essiccazione è preferenziale quando sono richieste lunghe operazioni periodiche e il costo di essiccazione è necessario per ridurre .

Essiccazione di diversi alimenti Gli alimenti, come frutta, verdura, carne e pesce, vengono lavorati mediante essiccazione. Caffè e tè istantanei sono prodotti anche mediante essiccazione a spruzzo o liofilizzazione . La temperatura di lavorazione e il tempo di asciugatura dei diversi prodotti alimentari sono presentati nella tabella 5.

Tabella 5 l’Elaborazione di tempo e di temperatura per diversi prodotti alimentari

la Pastorizzazione la Pastorizzazione è un fisico tecnica di conservazione in cui il cibo viene riscaldato fino ad una temperatura specifica per distruggere deterioramento di microrganismi e di enzimi . Quasi tutti i batteri patogeni, i lieviti e le muffe vengono distrutti da questo processo. Di conseguenza, aumenta la durata di conservazione del cibo . Questo processo prende il nome dallo scienziato francese Louis Pasteur (1822-1895), che sperimentò questo processo nel 1862. Ha usato questo processo per trattare vino e birra . La tabella 6 presenta le applicazioni del processo di pastorizzazione per preservare diversi prodotti alimentari.

Tabella 6 Pastorizzazione di diversi alimenti

Tecniche di pastorizzazione L’efficienza della pastorizzazione dipende dalla combinazione temperatura–tempo. Questa combinazione si basa principalmente sugli studi in tempo di morte termica di microrganismi resistenti al calore . Sulla base della temperatura e dell’esposizione al calore, la pastorizzazione può essere classificata come IVA (batch), alta temperatura short time (HTST) e ultra-high temperature (UHT); HTST e UHT sono processi continui . Il pastorizzatore dell’iva è adatto a piccole piante che hanno la capacità di 100-500 galloni . La pastorizzazione dell’IVA richiede una supervisione costante per evitare il surriscaldamento, la tenuta eccessiva o la combustione . La pastorizzazione a breve termine ad alta temperatura (HTST) è un pastorizzatore a processo continuo dotato di sofisticato sistema di controllo, pompa, dispositivi di deviazione del flusso o valvole e apparecchiature per scambiatori di calore . La pastorizzazione HTST è anche conosciuta come “pastorizzazione flash”. La pastorizzazione VAT e HTST perisce efficacemente i microrganismi patogeni. Tuttavia, per inattivare le spore termoresistenti la pastorizzazione ad altissima temperatura (UHT) è più efficace di VAT e HTST . Durante il trattamento termico di prodotti alimentari, si verificano minimi cambiamenti fisici, chimici o biologici . Dopo il riscaldamento, i prodotti vengono imballati in modo asettico in contenitori sterili . I prodotti pastorizzati UHT hanno una durata di conservazione più lunga rispetto ad altri prodotti pastorizzati. La tabella 7 presenta i confronti tra i tre metodi di pastorizzazione.

Tabella 7 Confronto tra le diverse tecniche di pastorizzazione

Elevato calore di un processo di pastorizzazione può danneggiare alcune vitamine, minerali e batteri benefici durante la pastorizzazione. Alla temperatura di pastorizzazione, la vitamina C è ridotta del 20%, il calcio solubile e il fosforo sono ridotti del 5% e la tiamina e la vitamina B12 sono ridotte del 10%. Nei succhi di frutta, la pastorizzazione causa una riduzione della vitamina C, dell’acido ascorbico e del carotene. Tuttavia, queste perdite possono essere considerate minori dal punto di vista nutrizionale .

Sterilizzazione termica

La sterilizzazione termica è un processo di trattamento termico che distrugge completamente tutti i microrganismi vitali (lieviti, muffe, batteri vegetativi e formatori di spore) con un conseguente periodo di conservazione più lungo . La storta e l’elaborazione asettica sono due categorie di sterilizzazione termica . La sterilizzazione termica è diversa dalla pastorizzazione. Il confronto dei diversi criteri tra pastorizzazione e sterilizzazione è riportato nella tabella 8.

Tabella 8 Confronto tra pastorizzazione e sterilizzazione

Retorting

La retorting è definita come l’imballaggio di alimenti in un contenitore seguito dalla sterilizzazione . Gli alimenti con pH superiore a 4,5 richiedono più di 100 °C come temperatura di sterilizzazione. Il raggiungimento di tale temperatura può essere possibile in storte batch o continue. Le storte batch vengono gradualmente sostituite da sistemi continui . Le storte idrostatiche e le cucine rotative sono i sistemi continui più comuni utilizzati nelle industrie alimentari . La tabella 9 presenta diversi criteri per le storte batch e continue.

Tabella 9 Confronto tra storte batch e continue

Imballaggio asettico

L’imballaggio asettico comporta il posizionamento di alimenti sterilizzati commercialmente in un imballaggio sterilizzato che viene successivamente sigillato in un ambiente asettico . L’imballaggio asettico convenzionale utilizza carta e materiali plastici. La sterilizzazione può essere ottenuta mediante trattamento termico, trattamento chimico o attribuendo entrambi . L’imballaggio asettico è altamente utilizzato per conservare succhi, latticini, concentrato di pomodoro e fette di frutta . Può aumentare la durata di conservazione degli alimenti in larga misura; ad esempio, il processo di pastorizzazione UHT può estendere la durata di conservazione del latte liquido da 19 a 90 giorni, mentre la lavorazione UHT combinata e l’imballaggio asettico prolungano la durata di conservazione a sei mesi o più. I pacchetti utilizzati per la lavorazione asettica sono prodotti da materie plastiche con relativa temperatura di rammollimento. Inoltre, il riempimento asettico può accettare una vasta gamma di materiali di imballaggio, tra cui: (a) barattoli di metallo sterilizzati con vapore surriscaldato, (b) carta, lamina e laminati di plastica sterilizzati con perossido di idrogeno caldo e (c) una varietà di contenitori di plastica e metallo sterilizzati con vapore ad alta pressione . L’ampia variazione dei pacchetti migliora così la competenza degli imballaggi asettici e diminuisce i costi.

L’approccio diretto dell’imballaggio asettico comprende l’ingiunzione del vapore e l’infusione del vapore. D’altra parte, l’approccio indiretto dell’imballaggio asettico include lo scambio di calore attraverso lo scambiatore di calore a piastre, lo scambiatore di calore superficiale rottamato e lo scambiatore di calore tubolare . L’iniezione di vapore è uno dei metodi più veloci di riscaldamento e spesso rimuove le sostanze volatili da alcuni prodotti alimentari. Al contrario, l’infusione di vapore offre un maggiore controllo sulle condizioni di lavorazione rispetto all’iniezione di vapore e riduce al minimo il rischio di surriscaldamento dei prodotti. L’infusione di vapore è adatta per trattare alimenti viscosi . Gli scambiatori di calore tubolari sono adottati per operazioni a pressioni e portate più elevate. Questi scambiatori non sono molto flessibili per resistere all’alterazione della capacità produttiva e il loro uso è limitato solo agli alimenti a bassa viscosità. Gli scambiatori di piastre, d’altra parte, superano questi problemi. Tuttavia, i frequenti requisiti di pulizia e sterilizzazione hanno reso questo scambiatore meno popolare nelle industrie alimentari .

Congelamento

Il congelamento rallenta le reazioni fisiochimiche e biochimiche formando ghiaccio dall’acqua sotto la temperatura di congelamento e quindi inibisce la crescita di microrganismi deterioranti e patogeni negli alimenti . Riduce la quantità di acqua liquida nei prodotti alimentari e diminuisce l’attività dell’acqua . Il trasferimento di calore durante il congelamento di un prodotto alimentare comporta una complessa situazione di transizione di fase simultanea e alterazione delle proprietà termiche . La nucleazione e la crescita sono due processi sequenziali di base del congelamento. Per nucleazione si intende la formazione di cristalli di ghiaccio, seguita da un processo di “crescita” che indica il successivo aumento delle dimensioni del cristallo .

Tempo di congelamento Il tempo di congelamento è definito come il tempo necessario per abbassare la temperatura iniziale di un prodotto a una data temperatura al suo centro termico. In generale, il congelamento lento dei tessuti alimentari provoca la formazione di cristalli di ghiaccio più grandi negli spazi extracellulari, mentre il congelamento rapido produce piccoli cristalli di ghiaccio distribuiti in tutto il tessuto . L’Istituto Internazionale di refrigerazione (1986) definisce vari fattori del tempo di congelamento in relazione ai prodotti alimentari e alle attrezzature di congelamento. Le dimensioni e le forme del prodotto, la temperatura iniziale e finale, la temperatura del mezzo di refrigerazione, il coefficiente di trasferimento del calore superficiale del prodotto e la variazione dell’entalpia e della conduttività termica del prodotto sono i fattori più importanti tra questi .

Congelamento rapido individuale Il congelamento rapido individuale (IQF) si riferisce generalmente al congelamento rapido di alimenti solidi come piselli, fagioli tagliati, pezzi di cavolfiore, gamberetti, pezzi di carne e pesce. D’altra parte, il congelamento relativo a prodotti liquidi, polposi o semiliquidi, come succhi di frutta, polpe di mango e polpe di papaia è noto come congelamento rapido. I cristalli di ghiaccio formati dal congelamento rapido sono molto più piccoli e quindi causano meno danni alla struttura cellulare o alla consistenza del cibo. Un periodo di congelamento più breve impedisce la diffusione dei sali e impedisce la decomposizione degli alimenti durante il congelamento. IQF consente anche una maggiore capacità per gli impianti di congelamento commerciali con la conseguente riduzione dei costi. Tuttavia, sono necessari investimenti più elevati per creare un impianto di congelamento rapido . Diverse tecniche di congelamento rapido, come il congelamento della piastra di contatto, il congelamento dell’aria e il congelamento criogenico, vengono utilizzati per elaborare gli alimenti. Il confronto tra le diverse tecniche di surgelazione per i prodotti della pesca è presentato nella tabella 10.

Tabella 10 Diverse tecniche di surgelazione rapida (prodotti della pesca)

Refrigerazione

Nel processo di refrigerazione, la temperatura degli alimenti viene mantenuta tra -1 e 8 °C. Il processo di refrigerazione riduce la temperatura iniziale dei prodotti e mantiene la temperatura finale dei prodotti per un periodo di tempo prolungato . Viene utilizzato per ridurre il tasso di cambiamenti biochimici e microbiologici e anche per prolungare la durata di conservazione degli alimenti freschi e trasformati . In pratica, il processo di congelamento è spesso riferito al raffreddamento, quando il raffreddamento viene condotto a < 15 °C . Il congelamento parziale viene applicato per prolungare la durata di conservazione degli alimenti freschi nelle moderne industrie alimentari. Questo processo riduce la formazione di ghiaccio negli alimenti, noto come super agghiacciante .

Il raffreddamento può essere fatto utilizzando varie attrezzature, come il refrigeratore d’aria continuo, il refrigeratore della banca di ghiaccio, lo scambiatore di calore a piastre, lo scambiatore di calore rivestito, il sistema di implementazione del ghiaccio, il sistema di attribuzione del vuoto e la camera criogenica . Il tasso di refrigerazione dipende principalmente dalla conduttività termica, dalla temperatura iniziale degli alimenti, dalla densità, dal contenuto di umidità, dalla presenza o dall’assenza di un coperchio sul recipiente di conservazione degli alimenti, dalla presenza di sacchetti di plastica come attrezzature per l’imballaggio alimentare e dalle dimensioni e dal peso delle unità alimentari . La tabella 11 descrive vari metodi per il raffreddamento di alimenti solidi e liquidi.

Tabella 11 Metodi di refrigerazione degli alimenti solidi e liquidi

Vantaggi e svantaggi del raffreddamento Lo stoccaggio di refrigerazione è ampiamente utilizzato per la sua efficace competenza di conservazione a breve termine. Il raffreddamento ritarda la crescita di microrganismi e previene le attività metaboliche post-raccolta dei tessuti vegetali intatti e le attività metaboliche post-macellazione dei tessuti animali. Inoltre impedisce le reazioni chimiche deterioranti, che includono la brunitura ossidativa catalizzata dall’enzima, l’ossidazione dei lipidi e i cambiamenti chimici associati alla degradazione del colore. Rallenta anche l’autolisi dei pesci, causa la perdita di valore nutritivo degli alimenti e, infine, mette a nudo la perdita di umidità . Il raffreddamento è ad alta intensità di capitale poiché questo processo richiede attrezzature specializzate e modifiche strutturali. Il raffreddamento può ridurre la croccantezza di prodotti alimentari selezionati . Il processo di refrigerazione disidrata anche le superfici alimentari non confezionate, che è una delle principali limitazioni del processo di refrigerazione .

Irradiazione

L’irradiazione è un processo fisico in cui la sostanza subisce una dose definita di radiazioni ionizzanti (IR) . IR può essere naturale e artificiale. L’IR naturale comprende generalmente raggi X, raggi gamma e radiazioni ultraviolette (UV) ad alta energia; l’IR generato artificialmente è elettroni accelerati e radiazioni secondarie indotte . IR è utilizzato in 40 paesi diversi su più di 60 alimenti diversi . Gli effetti di IR includono: (a) disinfestazione di cereali, frutta e verdura, (b) miglioramento della durata di conservazione di frutta e verdura inibendo la germinazione o alterando il loro tasso di maturazione e senescenza, e (c) miglioramento della durata di conservazione degli alimenti mediante l’inattivazione degli organismi di deterioramento e miglioramento della sicurezza degli alimenti mediante l’inattivazione degli agenti patogeni di origine alimentare . Diversi fattori delle tecniche di irradiazione alimentare sono elencati nella tabella 12.

Tabella 12 Tecnologie di irradiazione alimentare

Limiti normativi di irradiazione La dose di IR erogata agli alimenti è misurata in kilo grays (kGy). 1 grigio è equivalente alla dose di energia ionizzante assorbita da 1 kg di materiale irradiato. I limiti normativi IR sono stabiliti dagli organi legislativi. A seconda dell’autorità di regolamentazione, questi limiti possono essere espressi come dose minima, dose massima o intervallo di dose approvato . La tabella 13 presenta diversi limiti normativi per le applicazioni di irradiazione alimentare.

Tabella 13 Limiti normativi per le applicazioni di irradiazione alimentare

Effetti dell’irradiazione I parametri nutrizionali, come lipidi, carboidrati, proteine, minerali e la maggior parte delle vitamine, rimangono inalterati dall’IR anche a dosi elevate . A dosi elevate, l’IR può causare la perdita di alcuni micronutrienti, in particolare le vitamine A, B1, C ed E. Secondo la FDA, l’IR ha effetti sul valore nutritivo degli alimenti simili a quelli delle tecniche convenzionali di lavorazione degli alimenti .

Conservazione degli alimenti ad alta pressione

La tecnologia HPP (High Hydrostatic Pressure or Ultra-High Pressure Processing) comporta l’attribuzione di pressione fino a 900 MPa per uccidere i microrganismi negli alimenti. Questo processo inattiva anche il deterioramento degli alimenti, ritarda l’insorgenza di processi di deterioramento chimici ed enzimatici e mantiene le importanti caratteristiche fisiche e fisiochimiche degli alimenti. HHP ha il potenziale per servire come un importante metodo di conservazione senza degradare vitamine, aromi e molecole di colore durante il processo . Freschezza e gusto migliorato con alto valore nutrizionale sono le caratteristiche impareggiabili della tecnologia HPP. Questo processo è anche rispettoso dell’ambiente, poiché il consumo di energia è molto basso e sono necessari effluenti minimi per lo scarico . Il principale svantaggio di questa tecnologia è l’elevato costo del capitale. Inoltre, informazioni limitate e scetticismo su questa tecnologia limitano anche l’ampia applicazione dei processi HPP .

Meccanismo e principio di funzionamento Il processo HP segue il principio e il principio isostatico di Le Chatelier . Secondo il principio di Le Chatelier, i fenomeni biochimici e fisico-chimici in equilibrio sono accompagnati dal cambiamento di volume e quindi influenzati dalla pressione. Indipendentemente dalla forma, dalle dimensioni o dalla geometria dei prodotti, il principio isostatico si basa sulla trasmissione di pressione istantanea e uniforme in tutti i sistemi alimentari . I processi HP influenzano tutte le reazioni e i cambiamenti strutturali in cui è coinvolto un cambiamento di volume. L’effetto combinato di abbattere e permeabilizzazione della membrana cellulare uccide o inibisce la crescita di microrganismi. Le cellule vegetative vengono inattivate a 3000 bar di pressione (approssimativa) a temperatura ambiente, mentre l’inattivazione delle spore richiede una pressione molto più elevata in combinazione con l’aumento della temperatura da 60 °C a 70 °C. Il livello di umidità è estremamente importante in questo contesto poiché si nota poco effetto al di sotto del 40% di umidità . La lavorazione del contenitore e la lavorazione alla rinfusa sono due metodi per conservare gli alimenti ad alta pressione. La tabella 14 presenta i vantaggi e le limitazioni della lavorazione in container e alla rinfusa di alimenti ad alta pressione.

Tabella 14 Vantaggi e gli svantaggi di container trattamento e l’elaborazione di massa

campo elettrico Pulsato

campo elettrico Pulsato (PEF) di trasformazione alimentare è definita come una tecnica in cui il cibo viene posto tra due elettrodi ed esposti ad un pulsata ad alta tensione (20-40 kV/cm). Generalmente, il tempo di trattamento della PEF è inferiore a un secondo . La bassa temperatura di lavorazione e il breve tempo di permanenza di questo processo consentono un’inattivazione altamente efficace dei microrganismi . L’elaborazione della PEF è molto efficace per distruggere i batteri gram-negativi rispetto ai batteri gram-positivi. Le cellule vegetative sono molto sensibili delle spore a questo processo. Tutte le morti cellulari si verificano a causa dell’interruzione della funzione della membrana cellulare e dell’elettroporazione . La tecnologia PEF mantiene il gusto, il sapore e il colore degli alimenti. Inoltre, questa tecnica non è tossica . Tuttavia, questo processo non ha alcun impatto su enzimi e spore. Inoltre, non è adatto per materiali conduttivi e solo efficace per trattare alimenti liquidi. Questo processo è energeticamente esteso e può presentare rischi ambientali .

Conservazione di alimenti liquidi I processi di conservazione degli alimenti non termici, come HPP e PEF, sono segnalati per essere più efficaci del trattamento termico . L’inattivazione microbica ottenuta dalla PEF dipende principalmente dall’intensità del campo elettrico (20-40 kV/cm) e dal numero di impulsi prodotti durante la lavorazione . È stato riscontrato che la maggior parte del deterioramento e dei microrganismi patogeni sono sensibili alla PEF. Tuttavia, si nota che il trattamento di cellule vegetali o animali richiede un’elevata intensità di campo e un maggiore apporto energetico, che aumenta il costo di elaborazione. Inoltre, questo tipo di forza di campo può distruggere la struttura del cibo solido. Pertanto, la PEF è più favorevole per preservare gli alimenti liquidi. L’inattivazione microbica di PEF è stata trovata efficace per succhi di frutta o verdura, latte, uova liquide e brodo nutriente .

Parametri di elaborazione Diversi tipi di alimenti vengono elaborati utilizzando il processo PEF. I parametri di lavorazione dei diversi alimenti trattati con PEF sono elencati nella tabella 15.

Tabella 15 Parametri di elaborazione dei prodotti alimentari trattati con PEF

Processo biologico: fermentazione

Il metodo di fermentazione utilizza microrganismi per preservare il cibo. Questo metodo comporta la decomposizione dei carboidrati con l’azione di microrganismi e / o enzimi . Batteri, lieviti e muffe sono i gruppi più comuni di microrganismi coinvolti nella fermentazione di una vasta gamma di prodotti alimentari, come latticini, alimenti a base di cereali e prodotti a base di carne . La fermentazione migliora il valore nutrizionale, la salubrità e la digeribilità degli alimenti. Questa è una sana alternativa di molti conservanti chimici tossici .

Classificazione della fermentazione La fermentazione può essere spontanea o indotta. Esistono diversi tipi di fermentazione utilizzati nella lavorazione degli alimenti. I meccanismi di diverse tecniche di fermentazione alimentare sono brevemente discussi di seguito:

La fermentazione alcolica è il risultato dell’azione del lievito sullo zucchero semplice chiamato “esoso” convertendolo in alcol e anidride carbonica. La qualità dei prodotti fermentati dipende dalla presenza di alcol. In questo processo, l’aria viene esclusa dal prodotto per evitare l’azione di microrganismi aerobici, come l’acetobacter. Questo processo garantisce una maggiore durata dei prodotti. L’equazione seguente illustra fermentazione alcolica dalla conversione di un esoso

$${\text{C}}_{6} {\text{H}}_{12} {\text{O}}_{6} + {\text{O}}_{2} = {\text{C}}_{2} {\text{H}}_{5} {\text{OH}} + {\text{CO}}_{2} {\text{Esoso}} + {\text{Ossigeno}} = {\text{Etanolo}} + {\text{biossido di Carbonio}} .$ $

La fermentazione dell’aceto avviene dopo la fermentazione alcolica. Acetobacter converte l’alcol in acido acetico in presenza di ossigeno in eccesso . Con questo metodo, i prodotti alimentari vengono conservati come sottaceti, condimenti, ecc. . Aceto di fermentazione risultati in acido acetico e acqua da ossidazione di alcol

$${\text{C}}_{{2}} {\text{H}}_{{5}} {\text{OH}}+{\text{O}}_{{2}}={\text{CH}}_{{3}}\,{\text{COOH}}+ {{\text{H}}_{{2}}}\,{\text{O}}\,{\text{Etanolo}}+ {\text{Ossigeno}}={\text{Acetico}\,\text{Acido}}+{\text{Acqua}}.$ $

La fermentazione dell’acido lattico avviene per la presenza di due tipi di batteri: omofermenteri ed eterofermenteri. Gli omofermenteri producono principalmente acido lattico, attraverso la via glicolitica (via Embden-Meyerhof). Gli eterofermenteri producono acido lattico più quantità apprezzabili di etanolo, acetato e anidride carbonica, attraverso la via 6-fosfogluconato/fosfoketolasi .

Homolactic di fermentazione La fermentazione di 1 mol di glucosio produce due moli di acido lattico

$${\text{C}}_{ 6} {\text{H}}_{ 1 2} {\text{O}}_{ 6} \left( {\text{Glucosio}} \right) \2 {\text{CH}}_{ 3} {\text{CHOHCOOH }}\left( {{\text{Lattico}}\;{\text{Acido}}} \right).$$

Heterolactic di fermentazione La fermentazione di 1 mol di glucosio produce 1 mol ognuno di acido lattico, etanolo e anidride carbonica

$${\text{C}}_{ 6} {\text{H}}_{ 1 2} {\text{O}}_{ 6} = {\text{CH}}_{ 3} {\text{CHOHCOOH}} + {\text{C}}_{ 2} {\text{H}}_{ 5} {\text{OH}} + {\text{CO}}_{ 2} {\text{Glucosio}} = {\text{Acido Lattico}} + {\text{Etanolo}} + {\text{biossido di Carbonio}} .$ $

Nel processo di fermentazione, diversi tipi di microrganismi vengono utilizzati esclusivamente per produrre aromi negli alimenti, che sono presentati nella Tabella 16 .

Tabella 16 Microrganismi utilizzati nella trasformazione degli alimenti e il sapore composti prodotti

processi Chimici

la conservazione degli Alimenti utilizzando reagenti chimici è uno dei più antichi e tradizionali metodi . L’efficacia di questo metodo dipende dalla concentrazione e dalla selettività dei reagenti chimici, dagli organismi che causano il deterioramento e dalle caratteristiche fisiche e chimiche dei prodotti alimentari . Il consumo globale e l’applicazione di additivi alimentari e conservanti si stanno estendendo. Attualmente (dati 2012), il Nord America ha dominato il mercato dei conservanti alimentari seguito dall’Asia–Pacifico. Si prevede che il mercato dei conservanti alimentari raggiungerà un volume di billion 2.7 miliardi entro la fine di 2018 . Tuttavia, l’uso di reagenti chimici come additivi alimentari e conservanti è una questione delicata a causa di problemi di salute . In diversi paesi, le applicazioni conservanti chimici e additivi alimentari sono monitorati e regolati da diversi atti, regole, e le autorità governative .

Conservanti chimici

I conservanti sono definiti come le sostanze in grado di inibire, ritardare o arrestare la crescita di microrganismi o qualsiasi altro deterioramento derivante dalla loro presenza . I conservanti alimentari prolungano la durata di conservazione di alcuni prodotti alimentari. I conservanti ritardano la degradazione causata dai microrganismi e quindi mantengono il colore, la consistenza e il sapore del prodotto alimentare .

I conservanti alimentari possono essere classificati come naturali e artificiali. Animali, piante e microrganismi contengono varie sostanze chimiche che hanno il potenziale per preservare gli alimenti. Funzionano anche come antiossidanti, aromi e agenti antibatterici . La tabella 17 presenta diversi reagenti naturali con le loro funzioni di conservanti alimentari. I conservanti artificiali sono prodotti industrialmente. Questi possono essere classificati come antimicrobici, antiossidanti e antienzimatici . La classificazione dei conservanti artificiali utilizzati nell’industria alimentare è presentata nella tabella 18.

Tabella 17 Alcuni tipi di conservanti naturali
Tabella 18 Classificazione di conservanti artificiali

additivi Alimentari

Gli obiettivi chiave per utilizzare gli additivi alimentari sono per migliorare e mantenere il valore nutrizionale, per migliorare la qualità, ridurre gli sprechi, per migliorare la customer accettabilità, per rendere il cibo più facilmente disponibili, e per facilitare il processo di prodotti alimentari . Gli additivi alimentari possono essere sostanze chimiche naturali o sintetiche che vengono utilizzate intenzionalmente durante la lavorazione, l’imballaggio o la conservazione degli alimenti per apportare i cambiamenti desiderati nelle caratteristiche alimentari. Gli additivi alimentari possono essere suddivisi in due gruppi principali: intenzionale e incidentale. Tra questi due, gli additivi intenzionali sono strettamente controllati dall’autorità governativa . Secondo la National Academy of Sciences (1973), gli additivi sono proibiti per mascherare il processo difettoso, per nascondere il deterioramento, il danno o altra inferiorità e apparentemente per ingannare il consumatore. Inoltre, se gli additivi causano una sostanziale riduzione della nutrizione, anche i loro usi non sono affiliati . La tabella 19 presenta diversi tipi di additivi alimentari con le loro possibili applicazioni.

Tabella 19 Alcuni tipi di additivi alimentari

Possibili effetti sulla salute di additivi e conservanti alimentari

Chimica additivi e conservanti alimentari sono per lo più considerato sicuro, ma molti di loro sono negativi e potenzialmente in pericolo di vita effetti collaterali. Ad esempio, i nitrati, dopo l’ingestione, vengono convertiti in nitriti che possono reagire con l’emoglobina per produrre met-emoglobina (aka: met-emoglobina), una sostanza che può causare perdita di coscienza e morte, specialmente nei neonati. Diversi coloranti alimentari artificiali, come la tartrazina, il rosso allura, il ponceau e i conservanti benzoati, hanno effetti negativi sul comportamento dei neonati; questi additivi sono accreditati come causa dei comportamenti iperattivi dei neonati . I conservanti hanno anche intolleranze tra le persone che hanno l’asma. I solfiti (compreso bisolfito di sodio, meta-bisolfito di sodio e bisolfito di potassio) presenti nel vino, nella birra e nella frutta secca sono noti per innescare sindromi asmatiche e causare emicranie in persone sensibili a loro. Il nitrato di sodio e il nitrito di sodio sono anche classificati come “probabili elementi cancerogeni” per l’uomo dall’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) . Nitriti e benzoati possono avere effetti negativi sulle donne in gravidanza. L’assunzione di nitrito di sodio riduce i valori di emoglobina ed ematocrito delle donne in gravidanza. Sia il benzoato che il nitrito inducono una diminuzione della bilirubina sierica e un aumento dell’urea sierica. Di conseguenza, il peso medio e la lunghezza del feto si abbassano . I nitriti, dopo l’ingestione, vengono convertiti in nitrosammine, che potrebbero essere dannose per un feto . La tabella 20 illustra gli estratti degli effetti negativi dei conservanti alimentari nocivi.

Tabella 20 Possibili effetti negativi dei conservanti alimentari

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