ASPETTI CHIMICI DELLA SICUREZZA DEI PRODOTTI …ASPETTI CHIMICI DELLA SICUREZZA DEI PRODOTTI...
Transcript of ASPETTI CHIMICI DELLA SICUREZZA DEI PRODOTTI …ASPETTI CHIMICI DELLA SICUREZZA DEI PRODOTTI...
ASPETTI CHIMICI DELLA SICUREZZA DEI PRODOTTI
ALIMENTARI
Giovanni LerckerDipartimento di Scienze degli Alimenti
Università degli Studi di Bologna
La sicurezza alimentare
• Il “rischio uguale a zero” non esiste
• La sicurezza nel settore degli alimenti non è un pre-requisito della qualità
• La sicurezza nel settore degli alimenti è uno degli aspetti della qualità
Azioni patogeniche dovute ad alimenti
• INTOSSICAZIONI• ALLERGIE• INTOLLERANZE• EFFETTI: acuti, sub-acuti e di media intensità
• In ciascun individuo, nei paesi industrializzati passano annualmente attraverso il tratto gastrointestinale da 300 a 1000 kg di cibo
COMPORTAMENTI NUTRIZIONALI (AVVERSI) DI CARATTERE CHIMICO
• Additivi• Contaminanti (diretti ed indiretti)• Sostanze naturali antinutrizionali• Nutrienti• Componenti allergenici o che provocano
intolleranza
PRINCIPALI ORIGINI DELLE SOSTANZE PROBLEMATICHE PRESENTI NEGLI ALIMENTI
• Sostanze presenti nella normale composizione degli alimenti
• Sostanze xenobioticheContaminazioni volontarieParticolari processi tecnologiciContaminazioni accidentaliUtilizzazione di additivi chimici in zootecniaUtilizzazione di farmaci per la terapia di animaliPromotori della crescita utilizzati fraudolentemente
• Sostanze di neogenesi (all’interno dell’alimento)Sostanze che possono essere diminuite (LAL, Ammine biogeniche, PAHs, …)Sostanze che possono essere eliminate (Idrocarburi del petrolio, ..)
Settori e fasi relativi alla filiera di produzione, distribuzione e consumo di alimenti
MATERIE PRIME TRASPORTO TRASFORMAZIONE produzione STOCCAGGIO raccolta/macellazione CONSERVAZIONE conservazione
A B C
CONFEZIONAMENTO STOCCAGGIO CONSERVAZIONE
D TRASPORTO CONSERVAZIONE CONSERVAZIONE CUCINA VENDITA CONSUMO E F
Classificazione dei problemi di sicurezza, per gli aspetti chimici, in funzione della fase della filiera di produzione
settore Origine dei problemi di sicurezza
Componenti indesiderati
A
Trattamenti alle coltivazioni Alimentazione e trattamenti farmacologici Modificazioni dei componenti durante la conservazione Sviluppo di microrganismi
Pesticidi, fitofarmaci Farmaci: principi attivi e metaboliti Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione
B
Mantenimento dell’eventuale catena del freddo Acquisizione di nuovi componenti (cessioni) Modificazioni dei componenti durante la conservazione Sviluppo di microrganismi
Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione
C
Modificazione dei componenti in seguito ai trattamenti Acquisizione di nuovi componenti (cessioni, formulazioni complesse e neoformazioni) Sviluppo di microrganismi
Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Composti di neoformazione Composti addizionati
D
Mantenimento dell’eventuale catena del freddo Modificazioni dei componenti durante la conservazione Acquisizione di nuovi componenti (cessioni) Sviluppo di microrganismi
Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione
E
Mantenimento dell’eventuale catena del freddo Modificazioni dei componenti durante la conservazione Acquisizione di nuovi componenti (cessioni) Sviluppo di microrganismi
Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione
F
Mantenimento dell’eventuale catena del freddo Modificazioni dei componenti durante la conservazione Acquisizione di nuovi componenti (cessioni) Errori domestici Sviluppo di microrganismi
Costituenti dei materiali ambientali* Tossine microbiche Modificazioni chimiche dovute alle condizioni e al tempo di conservazione
*acquisiti per contatto, compresi quelli derivati dai prodotti per la pulizia e l’igiene
Obiettivi delle tecnologie alimentari
• a) miglioramento dell'accettabilità organolettica (ad esempio il processo di raffinazione degli oli di semi elimina gli odori ed i sapori sgradevoli che li renderebbero non utilizzabili);
• b) riduzione dei costi (processi su larga scala consentono di ridurre i prezzi sul singolo pezzo di prodotto);
• c) aumento delle facilitazioni per il consumatore (ad esempio avere la possibilità di utilizzare alimenti tipo i precotti, i refrigerati e i surgelati);
• d) prolungamento del periodo di conservazione, miglioramento della qualità igienica (grazie ad una stabilizzazione del prodotto per inibizione della crescita o pereliminazione dei microrganismi, mediante l'utilizzo della refrigerazione e della surgelazione, o dei trattamenti di pastorizzazione e sterilizzazione).
LA MOLECOLA DEL COLESTEROLO
DC
A B
2520
76
54
3
21
HO
Cholesterol
89
19
10
22 24
23
21 27
26
14 15
1617
11
1812
13
Meccanismo di ossidazione
7-HCs7-KC
5α-HC
5α-HPC
7β-HPC
7α-HPC
O HH O
+
O O HH O
O
O H
O O HH O
H O
H O
O O HH O
H O
Cholesterol
Singlet Tripletoxygen oxygen
Prodotti dell’ossidazione dell’acetato di
colesterolo
o6-HPCAs
(20S)-HCA
4-HCAs5,7-CAD
25-HCA 3-KC-5-ene 3-KC-4-ene
(20S)-H CA
25-H PCA7-K-3,5-CD
3,5-CD 2,4,6-CT
3,5,7-CT
6-HCAs
5α-HCA
7-H s-CAEs7-KCA
5α-H PCA7-HCAs7-HPCAs
CAEsCA
O
O H
Ac OAc O
Ac O
Ac O
Ac O Ac O
Ac O
Ac O
Ac OAc OAc O
Ac OAc O
Ac O Ac O Ac O
O
O H
O H
O O H
O O H
O
O O HO
O H
O H
O O H
H O O
O HO O H
In sintesi
• l’ossidazione del colesterolo è simile a quella degli acidi grassi monoinsaturi
• i prodotti di ossidazione sono condizionati dai 7-idroperossidi
• l’acetato di colesterolo (e gli esteri) forma gli stessi prodotti di ossidazione del colesterolo
Alimenti problematici
• Carni fresche pigmentate
• Prodotti contenenti uova, sottoposti a forte riscaldamento e prolungata conservazione
Che cos’è l’acrilammide
• Più piccola ammide con un’insaturazionein α al gruppo ammidico
NH2
O
Acrilammide
Alcuni prodotti della reazione di Maillard
• Furosina
• Idrossimetilfurfurale (HMF)
• Acrilammide
Gli alimenti più ricchi di acrilammide
• - una tazza di caffè 2 μg• - 200 g di pane (50 ppb) 10 μg• - 100 g di pasta (20 ppb) 2 μg• - 30 g di crostini di pane (1000 ppb) 30 μg• - 100 g di pane con spezie (80 ppb) 15 μg• - 50 g Müesli (800 ppb) 200 μg• - 250 g di patatine fritte a stick (800 ppb) 200 μg• - 100 g di patatine chips (1500 ppb) 150 μg• - 300 g di patate arrosto (3000 ppb) 1000 μg
Perché in particolare le patate?
• Le patate contengono molta asparagina– 2-4,5 g/Kg sul peso fresco (10-20 g/Kg s.s.)
• Circa 100 volte di più della farina di frumento– Lo stesso trattamento termico produce 100 volte la
quantità di acrilamide– La crosta nera del pane: < 200 ppb di acrilammide– La crosta nera della patata: 2000-10.000 ppb
• 1000 ppb di acrilammide nelle patate con la conversione di solo 1‰ di asparagina
Ammine biogeniche
Sono generate a partire da amminoacidi per decarbossilazione
Caratteristiche di formaggi a lunga maturazione o di quelli a media maturazione ad elevato coefficiente di maturazione
Hanno una forte interazione con la pressione sanguigna (ammine pressorie)
Alimenti problematici
• Formaggi a prolungata stagionatura, soprattutto quelli che partono da latti crudi
• Salumi (fortemente proteolizzati) e pesci (mal o a lungo conservati)
Lisinoalanina (LAL)
CH COOHH2N
CH2
NH
H2N COOHCH
CH2 4
Meccanismi di formazione ipotizzati
CisteinaSerina
alcali
H2SH2O
CH2
C
COOHH2N
H2
N COOH
C
CH2
COOH
C
CH2
CH2 4
CH
COOH
+ L-Lisina
H
COOH
CH
4
CH2
C
COOH
H* *
H
COOH
CH
4
CH2
C
COOH
L-Lisina+
O fosfato
*
* Carbonio asimmetrico
A)
B)
H2N H2N
H2N H2N
CH2
CH2
H2N
H2N
H
NH NH
NH
Lisinoalanina(LAL)
Contenuto di LAL in alcuni alimentiAlimento Condizioni di cottura
LAL μg/g
Bianco d’uovo fresco - Bianco d’uovo bollito 3 min 140 Bianco d’uovo bollito 10 min 270 Bianco d’uovo bollito 30 min 370 Bianco d’uovo fritto in padella 10 min a 150 °C 350 Bianco d’uovo
fritto in padella 30 min a 150 °C 1100
Latte per l’infanzia campione commerciale 330 Latte evaporato campione commerciale 590 Latte condensato
360
Sodio caseinato 6900 Sodio caseinato
1000
Isolato di proteine di soia
0-370
Ovalbumina 1 h, 120 °C, pH = 2,0 150 Ovalbumina 1 h, 120 °C, pH = 2,0 250 Ovalbumina 1 h, 120 °C, pH = 4,6 310 Ovalbumina 1 h, 120 °C, pH = 6,0 570
Alimenti problematici
• Alimenti di origine animale che hanno subito un forte trattamento termico
Idrocarburi policicliciaromatici
UV
Fluorimetro
Alimenti problematici
• Alimenti affumicati (con tecnologia tradizionale)
• Alimenti sottoposti a cotture ad elevatissima temperatura (alla brace)
ALIMENTI CAUSA DI ALLERGIE
• Cereali contenenti glutine e loro prodotti derivati• Crostacei e prodotti derivati• uova e prodotti derivati• Pesce a prodotti ittici• Arachidi e prodotti derivati• Semi di soia e loro prodotti• Latte e latticini (incluso il lattosio)• Noci e prodotti derivati• Semi di sesamo• Solfiti a concentrazioni di 10 mg per kg or superiori
G R A Z I E P E R L’ A T T E N Z I O N E
• Alcaloidi• Glicosidi• Composti proteici, polipeptidi e ammine• Amminoacidi non proteici
• Tossine non azotate
Alcaloidi teratogeni
Steroidal alkaloids found in Veratrum spp. and Solanum spp. with theirrelative teratogenic potency, as determined in a hamster bioassay
Alcaloidi delle solanacee
Fitoestrogeni
A D D I T I V I
• Coloranti• Aromatizzanti• Dolcificanti• Preservanti• Antiossidanti• Antimicrobici• Antimbrunenti• Emulsionanti
Azione avversa dei nutrienti
Dibenzoclorurati
Componenti antinutrizionali
MICOTOSSINE
Gossipolo
Acidi grassi problematici
• Acidi grassi ciclici (ciclopropenici)
• Acidi grassi trans isomeri
• Acidi grassi saturi
Aflatossine