ANTIOSSIDANTI NATURALI

PER AUMENTARE LA SHELF-LIFE

DI PRODOTTI ALIMENTARI

L’impiego di antiossidanti come conservanti e stabilizzanti dei prodotti alimentari è diffuso da molto tempo e l’uso di sostanze di sintesi adatte a questo scopo ha trovato una larga applicazione per molti anni. Nell’ultimo periodo però l’attenzione del consumatore a tematiche inerenti la sicurezza alimentare è cresciuta progressivamente e l’interesse dei produttori si è spostato verso la ricerca di molecole naturali che possano sostituirli. Di conseguenza l’estrazione di molecole bioattive con azione antiossidante da fonti naturali è diventata una procedura abbastanza comune e rappresenta oggi un ottimo sistema per sostituire gli antiossidanti di sintesi. Studi di letteratura, infatti, riportano che questi ultimi possono essere dannosi per la salute (1). Gli stessi estratti possono essere utilizzati anche per ottenere prodotti nutraceutici e in molti casi all’effetto antiossidante è associata anche un’azione antimicrobica, come nel caso di molti oli essenziali (2). 

Una possibile risorsa da cui ricavare antiossidanti naturali è rappresentata da estratti di sottoprodotti agroalimentari nell'ottica dell'economia circolare, promossa dalle recenti direttive europee (3). Studi scientifici hanno dimostrato come i sottoprodotti siano una materia prima molto economica ma nello stesso tempo ricca di sostanze che possono essere preziose per varie applicazioni (4; 5). Anzi, le parti non edibili dei vegetali spesso contengono quantità di antiossidanti ancora maggiori che non le parti edibili (6). 

Nella procedura di estrazione bisogna però tenere conto del fatto che i processi convenzionali utilizzano spesso grandi quantità di solventi organici i cui residui potrebbero avere effetti tossici sulla salute umana e sull’ambiente. La loro sostituzione con alternative più ecologiche è una prerogativa fondamentale e si basa sui principi della “green extraction”, con l’obiettivo di ridurre il consumo di energia, di usare solventi alternativi e prodotti naturali rinnovabili, garantendo un prodotto sicuro e di alta qualità (7).                                                                                         

Inoltre, molti composti bioattivi sono termolabili e poco stabili alla luce, per cui ci sono importanti accorgimenti da seguire per preservarli da eventuale degradazione. Per questo motivo sono stati sviluppati negli ultimi anni sistemi basati su impiego di ultrasuoni o microonde che hanno anche il vantaggio di impiegare tempi molto brevi e piccole quantità di solvente, nel rispetto dell’ecosistema. 

    ANTIOSSIDANTI NATURALI E SINTETICI 

    Figura 1. Foto di estratti naturali.

    Alimenti come olio, carne e pesce sono prodotti molto diffusi nella dieta umana. La loro shelf-life è abbastanza limitata per la presenza di quantità consistenti di grassi che sono facilmente esposti a processi di ossidazione. Questi ultimi portano all’irrancidimento, e producono molecole responsabili dello sviluppo di cattivi odori e di effetti sgradevoli che rendono il prodotto non più commestibile. L'ossidazione dei grassi è un insieme di reazioni chimiche promosse dall'ossigeno e dall'esposizione alla luce, ed è accelerata dalle alte temperature e dalla presenza di piccole quantità di metalli.  

    Piante aromatiche come rosmarino, origano e diverse spezie come il peperoncino in polvere sono ricche di composti che mostrano forti proprietà antiossidanti. L'aggiunta di tali ingredienti naturali, o di loro estratti, ai prodotti alimentari, è stata proposta fin dall'antichità per aumentare la conservazione degli alimenti, in particolare grazie all’attività che esercitano contro l'ossidazione dei grassi (8). In particolare, tra gli ingredienti più impiegati ritroviamo olii essenziali, caratterizzati da proprietà aromatiche, ma dotati anche di una efficace azione antibatterica, che può essere sfruttata anche in ambiti diversi come quello farmaceutico e cosmetico (9). 

    Anche il peperoncino rosso piccante è stato proposto come additivo per prolungare la shelf-life di alcuni prodotti (10), ad esempio è stato riportato un aumento della stabilità ossidativa di salsicce fermentate (11)  e carne di maiale (12) arricchite con peperoncino. 

    Inoltre, nel contesto della sostenibilità e nel progetto dell'economia circolare, l'estrazione di molecole attive da sottoprodotti agroindustriali sta acquisendo crescente interesse per l’elevato contenuto di composti fenolici e antiossidanti. L'uso di additivi naturali per preservare la stabilità della carne e del pesce è fortemente incoraggiato negli anni è stato proposto come sostituto dei comuni conservanti (13). 

    PRODOTTI ALIMENTARI FORTIFICATI PER AUMENTARE LA SHELF-LIFE 

    L’analisi dei prodotti alimentari è fondamentale per verificare la loro stabilità ed effettuare le cosiddette misure di “shelf-life”, cioè valutare il tempo di conservazione in cui l’alimento mantiene le proprie caratteristiche organolettiche e nutrizionali inalterate. 

    Tradizionalmente le tecniche di elezione per questo tipo di controlli sono basate su metodi impegnativi e laboriosi, che prevedono tempi lunghi e personale specializzato. Negli ultimi anni sono stati invece sviluppati metodi rapidi e automatizzati che consentono anche di effettuare un processo di invecchiamento accelerato. Un esempio è rappresentato dal reattore Oxitest (Velp Scientifica). 

    Si tratta di uno strumento che permette di valutare la stabilità ossidativa di campioni direttamente in forma solida, pastosa o liquida e senza preliminare separazione dei grassi, in presenza di un ambiente ossidante a temperatura e pressione elevate. La stabilità del campione viene valutata accelerando il processo di ossidazione, calcolando il “periodo di induzione” cioè il tempo al quale si ha un consumo di ossigeno e inizia il processo di ossidazione.

    IL CONTROLLO ANALITICO DELLA STABILITÀ OSSIDATIVA 

    Figura 2. Foto della strumentazione OXITEST e camere portacampioni.

    All’interno di un progetto portato avanti presso il laboratorio di Chimica Analitica del Dip.to di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale dall’Università di Parma, e in parte pubblicato qualche anno fa (14), è stato effettuato uno screening su campioni di olio di oliva addizionato con diversi estratti naturali ottenuti ad esempio da peperoncino dolce o piccante in polvere. I dati hanno mostrato un effetto di allungamento della stabilità ossidativa dei campioni in presenza di tutti i tipi di peperoncino rispetto all’olio tal quale. 


    Ulteriori prove sono state recentemente condotte su campioni di carne macinata addizionata con estratti di basilico. In Figura 3 A e B sono riportati rispettivamente i grafici con le curve di ossidazione ottenute dall’analisi di un campione tal quale, e della stessa carne addizionata con olio di basilico. Il confronto tra le figure mostra un sensibile allungamento del cosiddetto tempo di induzione, che corrisponde al tempo necessario perché si raggiunga un punto di rapida variazione dello stato di ossidazione nel campione addizionato.  


    Prove successive hanno interessato l’impiego di estratti di sottoprodotti di carciofi, cipolle, cardi, o della lavorazione delle uve quali i vinaccioli, ricchi di polifenoli. Le prove eseguite mediante utilizzo dell’Oxitest hanno permesso di valutare la capacità dei polifenoli estratti di influenzare la stabilità di un alimento modello come l’olio di semi di girasole. I valori di tempo di induzione calcolato sono stati correlati con dati relativi al contenuto di polifenoli totali valutato mediante saggio spettrofotometrico, secondo il metodo di Folin-Ciocalteu. In Figura 4 i dati sono stati riportati in un grafico che mostra come i valori siano effettivamente correlati tra loro, e quindi come la stabilità ossidativa degli oli addizionati aumenti all’aumentare del contenuto di polifenoli dell’estratto.



    PROVE DI SHELF-LIFE SU ALIMENTI ADDIZIONATI CON ESTRATTI NATURALI 

    Figura 3. A - periodo di induzione registrato per un campione di carne macinata al Tempo 0. B - periodo di induzione registrato per un campione di carne macinata addizionata con olio di basilico al Tempo 0.

    Figura 4. Correlazione tra i valori del contenuto di polifenoli totali (espresso come equivalenti di acido gallico) e il periodo di induzione misurato mediante Oxitest.

    Le prove eseguite in laboratorio su diverse tipologie di alimenti hanno dimostrato che l’aggiunta di estratti naturali a prodotti alimentari quali oli vegetali o carne, è in grado di aumentarne la stabilità ossidativa. Ciò rappresenta quindi un valido sistema per allungare la shelf-life di alimenti nell’ottica della riduzione dello spreco alimentare e senza uso di additivi sintetici.

    CONCLUSIONI

    EDIZIONE SPONSORIZZATA DA:

    PAOLA ORNAGHI1    MARIA GRIMALDI2    ANTONELLA CAVAZZA2, 3

    1. VELP Scientifica | Italia

    2. Università di Parma | Italia

    3. MEMBRO DEL COMITATO SCIENTIFICO di NUTRA HORIZONS ITALIA

    Bio...

    Paola Ornaghi è la responsabile del reparto analitico di VELP.
    Da oltre 20 anni lavora nel team per supportare i clienti e fornire loro le soluzioni migliori per le loro esigenze.

    La dott.ssa Maria Grimaldi ha conseguito la Laurea Magistrale in Scienze Chimiche nel 2016 all'Università di Parma e nel 2022 il titolo di Dottore di Ricerca. Ha svolto attività di Assegnista di Ricerca presso il Dipartimento di Scienze Chimiche della Vita e della Sostenibilità Ambientale, nel gruppo di Chimica Analitica dal 2017 al 2019. L'attività di ricerca di cui si occupa riguarda lo sviluppo e validazione di metodologie analitiche per la determinazione della sicurezza di materiali a contatto con gli alimenti e sviluppo di materiali innovativi e packaging attivo.


    Antonella Cavazza è Professore associato del Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale dell’Università di Parma e Presidente del Master in Packaging.

    Laureata in Chimica e Tecnologie Farmaceutiche, ha iniziato la sua attività di ricerca presso l’Università di Messina, e successivamente al CNR di Roma, la School of Chemistry di Leeds (UK) e l’Università di Roma Tor Vergata. Si occupa di ricerche nel settore della chimica analitica per la valutazione della sicurezza dei materiali a contatto con gli alimenti e di sviluppo di materiali innovativi per packaging sostenibile e attivo. Svolge numerose attività in collaborazione con aziende del territorio.

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