Gli Alimenti Fermentati PDF

Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento Gli alimenti fermentati  Maria Luisa Savo Sardaro La conservazione dei cibi mediante la fermentazione ha origini molto antiche ed è successiva solo...

Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento Gli alimenti fermentati  Maria Luisa Savo Sardaro La conservazione dei cibi mediante la fermentazione ha origini molto antiche ed è successiva solo all’essiccamento Evitare deterioramento del cibo e il conseguente avvelenamento da consumo 7000 AC formaggio e pane 6000 AC vinificazione 5000 AC latti fermentati 3500 AC panificazione in Egitto 1500 AC salsicce fermentate dai Babilonesi 300 AC vegetali fermentati dai cinesi 500-1000 DC legumi e cereali fermentati 1881 prima pubblicazione sul sake 1907 pubblicazione di Metcninkicoff (Prolongation of life) il maggiore incremento di sviluppo è stato durante il Medio Evo il cibo poteva meglio conservarsi se tenuto lontano dall’aria, dalla luce e dall’umidità senza conoscerne il reale motivo Gli alimenti fermentati 2 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro I primi metodi di conservazione dei cibi, erano di natura artigianale tradizioni e l’esperienza ® cibi conservare più facilmente caratteristiche organolettiche decisamente piacevoli metodologie ® tramandavano di generazione in generazione ® di comunità locali, di monasteri e di stati feudali piccole quantità prodotte spesso stagionali distribuite nelle aree ristrette Gli alimenti fermentati 3 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Tra il 1680 (osservazione di van Leeuwenhoek di un lievito al primo microscopio) e il 1857 (Pasteur scrive “la fermentazione, lontana dall’essere un fenomeno senza vita, è un processo vivente…”) la comprensione dei fenomeni di alterazione e fermentazione degli alimenti (contaminazione e sviluppo) era materia di dibattito per filosofi e alchimisti non di BIOLOGI Gli alimenti fermentati 4 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Fine del XIX secolo, accaddero due eventi Rivoluzione industriale Microbiologia come scienza – Dal 1854 Louis Pasteur (1822- 1895) Gli alimenti fermentati 5 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Malattie del vino e della birra come modello semplificato Louis Pasteur: le malattie del vino sono state un modello semplificato per approcciare le malattie contagiose per l’uomo e gli animali “… quando si osserva la birra e il vino messi alla prova da profonde alterazioni, perché questi liquidi hanno dato asilo a degli organismi microscopici che si sono introdotti in maniera invisibile e fortuita al loro interno, dove, in seguito sono diffusi, come non essere assillati dal pensiero che fenomeni dello stesso tipo possano e Louis Pasteur 1822 –1895 debbano verificarsi, talvolta, anche per l’uomo e gli animali?....” Gli alimenti fermentati 6 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Pastorizzazione 1867-1868 Trattamento applicato per la prima volta: al vino e alla birra Temperatura per eliminare i “problemi” Pasteur: primo scienziato degli alimenti Gli alimenti fermentati 7 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Negli ultimi 150 anni la scienza ha fatto passi da gigante nella conoscenza dei microrganismi importanti nelle fermentazioni alimentari – tassonomia – ecologia – fisiologia – genetica Gli alimenti fermentati 8 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Duplice realtà grosse produzioni di alimenti fermentati su grande scala industriale e ad un livello tecnologicamente sofisticato prodotti in modo tradizionale e artigianale in piccole quantità Gli alimenti fermentati 9 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro La microbiologia degli alimenti fermentati serve da un lato a rendere più efficienti e migliorare le grandi produzioni, dall’altro a conoscere il più possibile le cause della produzione dei caratteri di sapore e aroma distintivi dei prodotti artigianali affinché possano essere conservati e riprodotti. Gli alimenti fermentati 10 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Scopo originario della fermentazione degli alimenti – era la conservazione, Oggi – Paesi sviluppati caratteristiche di consistenza, sapore e aroma che sono molto apprezzate dai consumatori. – Paesi in via di sviluppo Aumento e miglioramento produzione (sicurezza) le condizioni di produzione e conservazione dei prodotti alimentari fermentati devono sempre assicurare la shelf-life e la salubrità microbiologica del prodotto al consumo. Gli alimenti fermentati 11 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro La microbiologia degli alimenti: 3 concetti fondamentali Gli alimenti sono contaminati L’alimento è un ecosistema nel quale fattori intrinseci ed estrinseci regolano lo sviluppo microbico Le interazioni dei fattori ambientali determinano che un microrganismo possa o no svilupparsi in quell’ecosistema CONTAMINAZIONE E SVILUPPO: due concetti molto diversi! Gli alimenti fermentati 12 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Tutti i fattori intrinseci ed estrinseci Intrinseci: – pH – Aw – Potenziale ossido riduzione – Presenza nutrienti – Presenza antimicrobici – Strutture biologiche (rivestimento naturale degli alimenti: guscio, buccia…) Estrinseci – Temperatura – Umidità relativa – Presenza e concentrazione di gas – Presenza e attività di altri microrganismi Gli alimenti fermentati 13 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Gli alimenti sono un ecosistema complesso Ecosistema complesso composto dall’ambiente e i microrganismi che vivono in esso L’ambiente è composto da fattori intrinseci e estrinseci – Intrinseci: – Estrinseci: Possono essere eterogenei in scala micrometrica Eterogeneità associata a gradienti di pH, O2, nutrienti etc. Possono essere costituiti da molti microambienti distinti Gli alimenti fermentati 14 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro ALIMENTI COME SUBSTRATO DI CRESCITA PER MICRORGANISMI CELLULE MICROBICHE PER MOLTIPLICARSI ENERGIA MATERIALE SOSTITUZIONE/COSTRUZIONE PARTI CELLULA Gli alimenti fermentati 15 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Cosa cercano i microrganismi negli alimenti Glucidi: riserva energetica Proteine: contenuto di aa essenziali Grassi: riserva energetica, acidi grassi essenziali, vitamine liposolubili Minerali: (Calcio, Cloro, Magnesio, Fosforo, Potassio, Sodio). Componenti minori e micronutrienti: ad alta attività biologica o chimica Urea, Enzimi, Vitamine: liposolubili (A, D, E), idrosolubile (C, B1, B2, B6, B16, ac. pantotenico, niacina, biotina e acido folico) H2O (fondamentale per crescita e sopravvivenza, Aw negli alimenti) Gli alimenti fermentati 16 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Microrganismi degli alimenti - Aspetto negativo –Indesiderati - Aspetto positivo – Vantaggiosi - Indifferenti - (contaminanti banali) Alimenti non fermentati Alimenti fermentati – Aspetto negativo – aspetto negativo Patogeni Patogeni Alteranti Alteranti – Aspetto positivo Virtuosi Gli alimenti fermentati 17 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Gli alimenti fermentati 18 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Cosa comporta la trasformazione degli alimenti per via fermentativa? favorisce la conservazione con l’abbassamento del pH modifica il valore nutrizionale Arricchisce le proprietà sensoriali di una varietà di sapori, aromi e strutture differenti modifica le proprietà reologiche può favorire la detossificazione Gli alimenti fermentati 19 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Classificazione delle fermentazioni degli alimenti in f(x) della materia prima Carne (Salami) Animale [fermentazione trasformativa] Latte (Latti Fermentati Formaggi) Origine della Cereali (pane, Birra materia prima prodotti da forno) Uva (Vino, Aceto) Cavolo (Crauti) [fermentazione trasformativa] Olive (olive fermentate) Vegetale Foraggi (insilati) [fermentazione Caffè estrattiva] Cacao Gli alimenti fermentati 20 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Classificazione delle fermentazioni in f(x) dei microrganismi Batteri lattici (formaggi, latte fermentato, olive in salamoia, salami) Lieviti (bevande alcoliche, prodotti da forno) Batteri lattici e lieviti in associazione (latte fermentato, alcuni vini, prodotti da forno) In alcuni casi svolgono un ruolo importante anche i batteri propionici (alcuni formaggi), i batteri acetici (aceto di vino, aceto di mosto), le micrococcacee (salami) e le muffe (salami ed alcuni formaggi). Gli alimenti fermentati 21 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Gli alimenti fermentati sono moltissimi e si ottengono da diverse materie prime Possono essere ottenuti da TUTTE le materie prime? Affinché l’attività fermentativa abbia successo devono necessariamente essere rispettate le seguenti condizioni – La materia prima deve possedere zuccheri fermentescibili in quantità tali da consentire un abbondante sviluppo microbico – Gli zuccheri devono essere disponibili – La materia prima deve essere preparata alla fermentazione in modo adeguato Gli alimenti fermentati 22 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro La materia prima deve essere preparata alla fermentazione in modo adeguato PRODOTTO PREPARAZIONE vino pigiatura dell’uva birra germinazione delle cariossidi formaggio precipitazione della caseina salame triturazione di carne e lardo prodotti da forno miscelazione degli ingredienti Foraggi insilati triturazione dei foraggi Gli alimenti fermentati 23 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Da dove originano i microrganismi degli alimenti fermentati? 1. Dall’ambiente sulla materia prima (vari tipi di contaminazione) 2. Aggiunti dall’uomo – (come starter naturali – selezionati) destinati a divenire dominanti nelle prime fasi processo selezionati in funzione tecnologia 3. Dall’ambiente sul prodotto (solo prodotti stagionati) Contaminazione Aggiunti selezionati ambientale dall’uomo tradizione, legame con il territorio innovazione tecnologica Gli alimenti fermentati 24 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro La concentrazione e il tipo di microrganismi presenti in un prodotto alimentare dipendono da materia prima da cui l'alimento è stato originariamente ottenuto; qualità microbiologica dell’alimento prima del processo di trasformazione; condizioni igienico sanitarie in cui l’alimento è stato manipolato e processato; adeguatezza delle condizioni di confezionamento e conservazione del prodotto; uso deliberato e appropriato di microrganismi selezionati (starter), che sono i principali responsabili del processo di trasformazione degli alimenti fermentati. Gli alimenti fermentati 25 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro La contaminazione degli alimenti da parte di microrganismi patogeni e deterioranti è causa di implicazioni igienico-sanitarie e deprezzamento della qualità organolettica. Al contrario, le caratteristiche organolettiche e la conservabilità degli alimenti fermentati sono il risultato, diretto o indiretto dell'attività di microrganismi starter deliberatamente usati nei processi di trasformazione degli alimenti. Riflessione La grande maggioranza dei microrganismi a noi noti sono utili. I batteri patogeni sono solo una minoranza dei microrganismi, anche se il loro potenziale negativo ha indotto ad una maggiore attenzione al loro studio e li ha resi più “famosi”. Gli alimenti fermentati 26 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Due tipologie di alimenti fermentati Prodotti senza alcuna aggiunta deliberata di microrganismi: PRODOTTI SENZA STARTER Prodotti con l’aggiunta deliberata di microrganismi: PRODOTTI CON STARTER Nelle due tipologie di prodotti, le fermentazioni avvengono in modo diverso Gli alimenti fermentati 27 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Esistono due tipologie di fermentazione negli alimenti La fermentazione spontanea – in molti prodotti tradizionali si fa ancora affidamento sulla creazione di un ambiente selettivo che favorisce i microrganismi utili naturalmente presenti nella materia prima La fermentazione guidata – nell’industria alimentare moderna è diventato essenziale aggiungere colture selezionate dei microrganismi responsabili del processo fermentativo per: accelerare l’inizio della fermentazione produrre prodotti della qualità desiderata in tempi tecnologicamente accettabili rendere riproducibile il processo fermentativo Gli alimenti fermentati 28 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Gli alimenti fermentati 29 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro INNESTI O STARTER definizione: Sono colture microbiche che indirizzano il processo di fermentazione. I microrganismi di queste colture diventano dominanti nelle prime fasi di produzione dell’alimento fermentato Innesti Naturali - sviluppati artigianalmente in conseguenza ad osservazioni empiriche. Più simili alla pratica più antica che si base sul reinoculo: Una parte di prodotto ben riuscito viene utilizzato come inoculo per un nuovo batch di materia prima. Non è nota né controllabile la microflora del materiale utilizzato nel reinoculo Innesti Selezionati – sviluppati in relazione a caratteristiche metaboliche note e desiderate. a partire dal 1890 circa: uso di colture miste e colture pure selezionate, dal 1960 a oggi: importanza sempre maggiore dell’uso di colture a composizione definita, talvolta ingegnerizzate o geneticamente migliorate (non in Italia) Gli alimenti fermentati 30 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Starter naturali Principali vantaggi: Principali variabilità inconvenienti: microbiologica variabilità performance bassi costi tecnologiche tradizione variabilità nelle caratteristiche fenotipiche Gli alimenti fermentati 31 di 32  Maria Luisa Savo Sardaro Starter selezionati Principali vantaggi: Principali standardizzazione inconvenienti: processo Costo Miscele di Sensibilità microrganismi +o- complesse No legame territorio di Tipologie diverse: produzione – Essiccati, congelati, liquidi – Diretti, semidiretti Gli alimenti fermentati 32 di 32