Guida ai conservanti alimentari

La conservazione dei cibi ha origini molto lontane essendo una delle principali necessità della sopravvivenza dell’uomo. Fino all’Ottocento, quando si incominciarono indagare gli aspetti scientifici e l’azione specifica della conservazione, gli alimenti venivano essiccati, affumicati, messi sotto sale o tenuti al freddo per poterli consumare nel tempo senza che venissero compromessi.

Con l’avvento della scienza moderna, si scoprì che i motivi per cui gli alimenti si guastano sono lo sviluppo di batteri, i processi ossidativi e le reazioni di tipo enzimatico, tutti processi di deterioramento che le tecniche di conservazione poi sviluppate possono rallentare e, a volte, anche eliminare.

Queste tecniche di mantenimento degli alimenti possono essere fisiche o chimiche.

Le tecniche di conservazione degli alimenti con metodi chimici sono diverse:

• la salagione è uno dei metodi più antichi. Gli alimenti vengono immersi in una soluzione concentrata (10-15%) di cloruro di sodio in modo che le cellule dei microrganismi, per osmosi, si disidratino, portandoli alla morte. Tuttavia, pur conservandosi a lungo, gli alimenti trattati con sale tendono a perdere diverse sostanze, in particolare la vitamina C e i sali minerali.
• La conservazione con lo zucchero (saccarosio) viene impiegata soprattutto per le marmellate. L’azione di conservazione è data dalla disidratazione delle cellule dei microrganismi ma, essendo meno incisiva della salagione, lo zucchero va utilizzato in concentrazioni maggiori, pari al 65-70%. Infatti, dato che le molecole di saccarosio hanno dimensioni maggiori degli ioni sodio e cloruro, per ottenere la stessa pressione osmotica, occorrono quantità in peso maggiori. A concentrazioni minori possono innescarsi processi fermentativi, evitabili acidificando per abbassare il pH, mentre a concentrazioni maggiori si può avere cristallizzazione.
• La conservazione con alcol etilico, nota anche come “sotto spirito”, viene effettuata con soluzioni a concentrazione del 50-70% affinché l’azione antimicrobica della disidratazione delle membrane cellulari dei batteri sia efficace, anche se non ha azione sulle spore batteriche. Tuttavia, l’azione dell’alcol è dovuta a più fattori: denaturazione delle proteine protoplasmatiche, danni ai lipidi che costituiscono la membrana cellulare dei quali è un ottimo solvente, e disidratazione delle cellule. L’alcol etilico è l’unico alcol che può essere impiegato poiché tutti gli altri sono tossici.
• La conservazione con aceto, acido etanoico, avviene per attività antimicrobica agendo sul pH, ed è per questo che la concentrazione dell’aceto deve essere almeno del 6% per avere un pH 4,6 in quanto i batteri si sviluppano a pH 6,5-7,5 e le muffe a pH circa 6. In Italia, la conservazione sotto aceto s’intende con aceto di vino.

Le tecniche fisiche comprendono la conservazione con il freddo oppure con il calore.

La conservazione con il freddo, cioè mantenere i cibi a basse temperature, rallenta o ferma i fenomeni di decomposizione a opera di enzimi e microorganismi. A seconda delle temperature con cui si agisce si distinguono:

• la refrigerazione è una conservazione a breve scadenza in quanto mantiene gli alimenti a valori vicini allo zero, ma superiori al punto di congelamento del prodotto, rallentandone soltanto la degradazione. Si ha refrigerazione nei frigoriferi che vengono mantenuti a 4 °C.
• Il congelamento è la tecnica che porta gli alimenti velocemente a temperature fra -30 °C e    -40 °C in modo da ottenere il congelamento quasi totale dell’acqua contenuta nei prodotti, bloccando qualsiasi forma di vita. Tuttavia, grazie alla rapidità con cui viene effettuato, gli aspetti nutritivi dell’alimento rimangono intatti anche dopo molto tempo.
• La surgelazione ha effetti simili al congelamento, ma i prodotti vengono portati in modo rapidissimo a – 18 °C (temperatura dei freezer domestici) e mantenuti costanti a quella temperatura. 
• La liofilizzazione è un metodo di disidratazione che prevede prima il congelamento a -40 °C dell’alimento e poi la sublimazione dei cristalli d’acqua sotto vuoto in modo da trasformarlo in residuo secco. In questo modo il prodotto si mantiene a lungo senza perdere nessun componente organolettico e nutrizionale che si ricompone per reidratazione quando lo si deve consumare.

La conservazione con il calore è utile soprattutto per evitare lo sviluppo dei batteri a temperatura ambiente. A seconda della temperatura a cui si portano gli alimenti e della durata del processo, si distinguono le tecniche:

• la pastorizzazione distrugge alcune classi di germi patogeni e blocca le reazioni enzimatiche soprattutto dei prodotti liquidi e semiliquidi.  Se si opera con la temperatura di 60 °C prende il nome di bassa pastorizzazione, a 80 °C è nota invece come alta pastorizzazione: la temperatura viene mantenuta per un tempo fra i 15 secondi e i 30 minuti, in quanto più è alta la temperatura, più breve è il tempo del processo.
• La sterilizzazione elimina in modo completo la presenza di microbi, evita le reazioni enzimatiche trattando alimenti come il latte e i succhi di frutta ad alte temperature per tempi brevissimi. Molto diffusa è la tecnica UHT (Ultra High Temperature), con cui si raggiunge una temperatura di 135-140 °C che sterilizza il prodotto, senza alterare le proprietà organolettiche e nutrizionali.
• L’essicazione è una tecnica di disidratazione degli alimenti il cui contenuto idrico passa dal 65-95% al 10-15%. Vengono utilizzati metodi naturali, cioè l’esposizione al sole e all’aria non più tanto praticato, e metodi artificiali ponendo o facendo circolare gli alimenti in essiccatoi, ambienti riscaldati artificialmente

A tutte queste metodiche di conservazione vanno aggiunte l’affumicatura e i conservanti artificiali.

L’affumicatura è un metodo chimico-fisico la cui azione conservante è dovuta sia all’effetto antimicrobico disidratante del calore sia all’azione antisettica del fumo. Il trattamento si basa sull’azione combinata del calore e del fumo che si sprigiona per incompleta combustione di legni di alberi come il faggio, il castagno o la quercia. Il fumo è un sistema bifasico, costituito da una fase gassosa che contiene sostanze volatili tra cui aldeide formica, fenolo, acido acetico, alcol etilico e una fase solida che comprende sostanze tossiche indesiderabili come idrocarburi policiclici aromatici, notoriamente cancerogeni.

L’azione antisettica del fumo è dovuta alla sua azione riducente per la diminuzione della quantità di ossigeno che favorisce anche la riduzione dello ione nitrato (NO₃⁻) a nitrito (NO₂⁻) con formazione di HNO₂ che ha una spiccata azione sui clostridi (fai l’esercizio 41).

I conservanti artificiali, che appartengono alla classe degli additivi alimentari, sono sostanze senza valore nutritivo aggiunte agli alimenti per prolungarne la conservazione. Si classificano in:

• antimicrobici quali l’acido ascorbico, i nitrati e i nitriti;
• anti irrancidimento dei grassi quali l’acido ascorbico, i tocoferoli, la lecitina;
• antiossidanti quali l’acido lattico, l’acido citrico e l’acido tartarico.

Tutti i conservanti artificiali devono essere dichiarati nell’etichetta dei prodotti con una sigla alfanumerica formata dalla lettera E, a indicare che l’additivo è autorizzato in Europa, e da un codice di tre numeri, eventualmente seguito da una lettera minuscola. Ad esempio, l’acido ascorbico viene indicato come “conservante E300”.

ATTIVITA’: costruisci con Avogadro le strutture di tutti i composti nominati nella scheda: crea una presentazione in PowerPoint in cui inserire il nome del composto, la struttura esportata da Avogadro, la classe di composti di appartenenza, l’azione conservante e un alimento per cui viene utilizzato.