UNIVERSITÀ POLITECNICA DELLE MARCHE

Trasformazioni chimico - fisiche nella tostaturadel caffè: sviluppo dei composti aromatici e

presenza di contaminanti

Tesi di master presentata dal dott. JACOPO ONORIO LOCATELLI per l'ottenimento del titolo di Master Internazionale di 2° Livello in

Nutrizione e Dietetica

Candidato: Relatori: Dott. Jacopo Onorio Locatelli Dott.ssa Francesca Giampieri Dott.ssa Tamara Forbes Hernandez

3 marzo 2019

Indice

Riassunto............................................................................................................ 1

Abstract.............................................................................................................. 2

1. Le origini del caffè..................................................................................... 3

1.1 Etimologia......................................................................................................3

1.2 Il caffè tra storia e leggende..........................................................................3

2. La pianta..................................................................................................... 7

2.1 Anatomia della pianta del caffè....................................................................7

2.2 Le diverse specie del genere Coffea..............................................................8

3. Chimica del caffè verde...........................................................................11

3.1 Struttura.......................................................................................................11

3.2 Zuccheri........................................................................................................11

3.3 Lipidi.............................................................................................................12

3.4 Proteine.........................................................................................................12

3.5 Alcaloidi: caffeina e trigonellina.................................................................13

3.6 Contenuto di umidità..................................................................................13

3.7 Acidi organici...............................................................................................14

3.8 Gas e composti aromatici............................................................................14

4. Sistemi di raccolta e lavorazione.............................................................15

4.1 La raccolta delle drupe...............................................................................15

4.2 I principali processi di lavorazione............................................................16

4.2.1 Wet / Lavato............................................................................................................16

4.2.2 A secco / Naturale...................................................................................................17

4.2.3 Semi-lavato.............................................................................................................19

4.3 La conservazione del caffè verde................................................................20

5. Chimica della torrefazione......................................................................26

5.1 Cambiamenti nella composizione chimica................................................26

5.1.1. Cambiamenti nella composizione del chicco.........................................................26

5.1.2. Sviluppo di acidi durante la tostatura...................................................................27

5.1.3. Sviluppo dell'aroma...............................................................................................29

5.1.4. Reazioni di Maillard e caramellizzazione.............................................................30

5.1.5. Contenuto di caffeina e torrefazione.....................................................................31

6. Metodi di estrazione del caffè.................................................................32

6.1 Paese che vai, caffè che trovi....................................................................32

6.1.1 Caffè alla turca.......................................................................................................32

6.1.2 Caffè arabo.............................................................................................................33

6.1.3 French press............................................................................................................34

6.1.4 Caffè filtrato...........................................................................................................34

6.1.5 Caffè espresso.........................................................................................................35

6.1.6 Moka.......................................................................................................................36

7. Consumi di caffè......................................................................................38

7.1 Il mercato del caffè......................................................................................38

7.2 Italia: mercato e consumo...........................................................................40

8. I contaminanti più diffusi nel caffè.........................................................43

8.1 Definizione....................................................................................................43

8.2 Furano..........................................................................................................45

8.3 Idrocarburi policiclici aromatici................................................................47

8.4 Ocratossina A..............................................................................................49

8.4.1 Descrizione e diffusione..........................................................................................49

8.4.2 Tossicologia............................................................................................................51

8.4.3 I limiti.....................................................................................................................52

8.4.4 Inattivazione termica dell’Octatossina A...............................................................53

9. Acrilammide............................................................................................. 54

9.1 Definizione e formazione.............................................................................54

9.2 L’acrilammide negli alimenti......................................................................56

9.3 Tossicocinetica e genotossicità....................................................................58

9.3.1 Tossicocinetica........................................................................................................58

9.3.2 Genotossicità dell’acrilammide..............................................................................59

9.3.3 Cancerogenicità dell’acrilammide.........................................................................61

9.3.4 Biodisponibilità dell’acrilammide neoformata negli alimenti...............................62

9.3.5 Precauzioni.............................................................................................................63

9.4 Acrilammide nel caffè.................................................................................64

9.4.1 Il caffè come fonte dietetica di acrilammide...........................................................64

9.4.2 Influenza del grado di tostatura.............................................................................66

9.4.3 Influenza del volume...............................................................................................67

9.4.4 Valutazione dell’esposizione in base al consumo di caffè......................................68

10. Conclusioni................................................................................................ 76

Bibliografia...................................................................................................... 78

Bibliografia

Riassunto

Questa tesi di Master nasce dalla passione e dall’esperienza lavorativa che mi lega al

mondo del caffè da ormai 10 anni, come titolare di una piccola torrefazione artigianale nella

provincia di Lecco. Grazie al caffè ho avuto la possibilità di conoscere molte persone sia in

Italia che nei Paesi produttori, in particolare in Colombia e in Messico, dove sono stato

ospite dei campesinos e da cui ho avuto la fortuna di apprendere molto sulla coltivazione

biologica della pianta e sulle ripercussioni sociali e ambientali che può avere il caffè.

In questa tesi non ho ritenuto necessario dover trattare della ormai inflazionata

tematica della caffeina e delle sue ripercussioni sulla salute (sia positive che negative), ma

ho preferito concentrarmi su due aspetti del caffè meno conosciuti e secondo me di grande

interesse. Il primo riguarda la tostatura del caffè, con un approfondimento degli

stravolgimenti che subisce il chicco sia dal punto di vista chimico che organolettico. Il

secondo invece riguarda contaminanti che a mio avviso possono avere implicazioni sulla

salute più gravi della caffeina, ovvero furani, IPA, ocratossina A ma soprattutto

l’acrilammide. Questa molecola ha suscitato un vero e proprio polverone nel mondo del

caffè quando fu denunciata nell'aprile 2002 da un gruppo di ricercatori svedesi

dell'Università di Stoccolma e dell'Agenzia Nazionale per il Controllo degli Alimenti la

presenza di elevate quantità di acrilammide nei cibi ricchi di carboidrati cotti ad elevate

temperature, tra cui appunto il caffè. La FAO e l’EFSA in questi anni hanno svolto

numerose ricerche, mobilitando numerosi gruppi di ricerca in tutto il mondo i cui risultati

più interessanti ho cercato di riportare nel mio lavoro di tesi. Ad oggi tutte le aziende che

trattano alimenti contenenti acrilammide sono soggette al Regolamento UE 2017/2158 della

Commissione (2017), “che istituisce misure di attenuazione e livelli di riferimento per la

riduzione della presenza di acrilammide negli alimenti”.

Bibliografia

Abstract

This Master's thesis stems from the passion and work experience that has tied me to

the world of coffee for the past 10 years, as the owner of a small artisan roasting company

in the province of Lecco. Thanks to coffee, I had the opportunity to meet many people both

in Italy and in the producing countries, particularly in Colombia and Mexico, where I was a

guest of the campesinos and from which I was lucky enough to learn a lot about the organic

cultivation of the plant and about social and environmental repercussions that coffee can

have.

In this thesis I did not consider it necessary to deal with the now inflated topic of

caffeine and its repercussions on health (both positive and negative), but I preferred to

focus on two aspects of coffee that are less known and in my opinion of great interest. The

first concerns the roasting of the coffee, with a deepening of the upheavals that the grain

undergoes both from the chemical and organoleptic point of view. The second one concerns

contaminants which I believe may have more serious health implications than caffeine,

namely furani, IPA, ochratoxin A but above all acrylamide. This molecule has caused a real

fuss in the world of coffee when it was denounced in April 2002 by a group of Swedish

researchers from the University of Stockholm and the National Agency for Food Control,

the presence of high amounts of acrylamide in foods rich in carbohydrates cooked at high

temperatures, including coffee. FAO and EFSA have carried out numerous research projects

in recent years, mobilizing numerous research groups around the world whose most

interesting results I have tried to report in my thesis work. To date, all the companies that

deal with food containing acrylamide are subject to the EU Regulation 2017/2158 (2017),

"which establishes mitigation measures and reference levels for reducing the presence of

acrylamide in food".

Bibliografia

1. Le origini del caffe’

1.1 Etimologia

La parola caffè sembra derivare dal nome della regione in cui i chicchi di caffè furono

usati per la prima volta da un pastore nel VI o IX secolo (a seconda dell'autore): kaffa (dalla

zona di Keffa nell'Etiopia sud-occidentale) derivato dalla provincia di Kaffa, che era il

nome della regione nell'antica Abissinia (D’Alessio 2017). La parola "caffè" è entrata nella

lingua europea dal kahve turco ottomano, a sua volta preso in prestito dall'arabo qahwah

(Kaye, A.S. 1986). La parola araba qahwah veniva tradizionalmente riferita a un tipo di vino

la cui etimologia è data dai lessicografi arabi come derivata dal verbo qahiya, "mancare di

fame", in riferimento alla reputazione della bevanda come soppressore dell'appetito.

1.2 Il caffè tra storia e leggende

Secondo una leggenda, gli antenati degli odierni Oromo (una delle principali etnie

etiopi) in una regione di Kaffa in Etiopia furono i primi a riconoscere l'effetto energizzante

della pianta del caffè. (Weinberg e Bealer, 2001). Tuttavia, nessuna prova diretta è stata

trovata prima del XV secolo che indichi chi tra le popolazioni africane lo usò come

stimolante o dove fu coltivato per la prima volta il caffè. La storia di Kaldi, il pastore etiope

del IX secolo che scoprì il caffè quando notò quanto fossero eccitate le sue capre dopo aver

mangiato i chicchi da una pianta del caffè, non apparve per iscritto fino al 1671 ed è

probabilmente apocrifo (Weinberg e Bealer 2001).

Un'altra leggenda attribuisce la scoperta del caffè a uno sceicco Omar. Secondo una

vecchia cronaca (conservata nel manoscritto Abd-Al-Kadir), Omar, che era noto per la sua

Bibliografia

capacità di curare i malati attraverso la preghiera, una volta fu esiliato dalla città di Mocha

nello Yemen in una grotta nel deserto vicino a Ousab, l'odierna Wusab (Weinberg e Bealer

2001). Affamato, Omar masticò bacche di arbusti vicini ma le trovò troppo amare. Provò a

tostarne i semi per migliorare il sapore, ma divennero duri. Provò quindi a bollire le bacche

per ammorbidirne il seme, risultandone un liquido marrone e profumato. Bevendo il

liquido, Omar fu rivitalizzato e sostenuto per giorni. Quando le storie di questa "droga

miracolosa" raggiunsero Mocha, a Omar fu chiesto di tornare e divenne santo.

La prima prova credibile del consumo di caffè o della conoscenza della pianta del

caffè appare nella metà del XV secolo nei resoconti di Ahmed al-Ghaffar nello Yemen

(Weinberg e Bealer 2001). Fu in Arabia che i semi di caffè furono inizialmente tostati e

prodotti in modo analogo a come viene preparato ora. Il caffè veniva usato dai circoli sufi

per rimanere svegli per i loro riti religiosi. Non c’è unanimità sull’inizio della diffusione del

caffè nei Paese arabi, anche se la versione più attendibile riferisce che dall'Etiopia il caffè

venne introdotto nello Yemen attraverso il commercio attraverso il Mar Rosso da

commercianti somali di Berbera. Mocha divenne così il centro del commercio del caffè per

gran parte dell'era moderna (Weinberg e Bealer 2001).

Nel XVI secolo il caffè raggiunse il resto del Medio Oriente, la Persia, la Turchia e

l'Africa settentrionale. Dal Medio Oriente, il caffè si diffuse in Italia. Il fiorente commercio

tra Venezia e il Nord Africa, l'Egitto e il Medio Oriente (all'epoca dell'Impero ottomano),

portò molte merci, incluso il caffè, nel porto veneziano. Da Venezia, fu introdotto nel resto

d'Europa. Il caffè divenne più ampiamente accettato dopo essere stato considerato una

bevanda cristiana da papa Clemente VIII nel 1600, nonostante gli appelli a vietare la

Bibliografia

"bevanda musulmana". Il primo caffè europeo fu aperto a Roma nel 1645 (Weinberg e

Bealer 2001).

Il caffè si diffuse in Sud America grazie al francese Gabriel de Clieu, che riuscì a

trasportare una o due piante di caffè rubandole dalle serre del Jardin royal des plantes di

Parigi (che originariamente le aveva ricevute dall'Olanda nel 1710). Il marinaio francese

portò una pianta di caffè nel territorio francese della Martinica nei Caraibi , da cui discende

gran parte del caffè Arabica coltivato oggi nel mondo. Il caffè prosperò ottimamente nel

clima e fu trasportato in tutte le Americhe (Pendergrast 2001). Il caffè fu coltivato a Saint-

Domingue (oggi Haiti) dal 1734, e nel 1788 fornì metà del caffè mondiale (Pendergrast

2001). Le condizioni in cui furono costretti a lavorare gli schiavi nelle piantagioni di caffè

furono un fattore chiave per l’insorgere della rivoluzione haitiana. L'industria del caffè

haitiana non si riprese mai completamente e dopo un breve ritorno ai vertici tra i maggiori

produttori di caffè nel 1949 (quando Haiti divenne il terzo maggiore esportatore di caffè al

mondo), ricadde rapidamente in declino anche a causa delle numerose catastrofi ambientali

che spesso si abbattono su Haiti.

Nel frattempo, il caffè venne introdotto in Brasile nel 1727, sebbene la sua

coltivazione non raggiunse l’apice fino all'indipendenza nel 1822 (Pendergrast 2001). Dopo

questo periodo vennero eliminati enormi tratti di foresta pluviale per far spazio alle

piantagioni di caffè, fino a fare del Brasile il più grande produttore al mondo già nel 1852.

Nel periodo compreso tra il 1910 e il 1920, il Brasile esportò circa il 70% del caffè

mondiale.

Bibliografia

La coltivazione di caffè su larga scala nella maggior parte dei Paesi dell'America

Centrale iniziò nella seconda metà del XIX secolo e quasi sempre comportò lo sfollamento

e lo sfruttamento delle popolazioni indigene e dei campesinos. Le dure condizioni

portarono a molte rivolte, colpi di stato e sanguinose repressioni dei contadini (Pendergrast

2001). Le fattorie più piccole e le condizioni più egualitarie migliorarono i disordini solo

nel corso del XX secolo.

La rapida crescita della produzione di caffè in Centro e Sud America durante la

seconda metà del XIX secolo fu accompagnata dalla crescita dei consumi nei Paesi

sviluppati, sebbene in nessun luogo questa crescita sia stata così pronunciata come negli

Stati Uniti, dove ad un alto tasso di crescita della popolazione seguì il raddoppio del

consumo pro capite tra il 1860 e il 1920. Sebbene gli Stati Uniti non fossero all'epoca la

nazione che beveva più caffè (i Paesi nordici, il Belgio e i Paesi Bassi avevano tutti livelli

comparabili o più alti di consumo pro capite), a causa delle sue dimensioni , era già il più

grande consumatore di caffè al mondo nel 1860 e nel 1920 circa la metà di tutto il caffè

prodotto nel mondo era consumato negli Stati Uniti (Pendergrast 2001).

Bibliografia

2. La pianta

2.1 Anatomia della pianta del caffè

La pianta del caffè è una Dicotiledone, appartenente al genere Coffea, della famiglia

delle Rubiaceae. E’ una pianta arborea che può raggiungere altezze di 10-15 m. Il frutto è

una drupa così composta:

- esocarpo (buccia) liscio e resistente, di colore verde che maturando diventa, secondo

la varietà, rossa o gialla (Figura 2.1);

- mesocarpo (polpa) carnoso e zuccherino, di color giallastro;

- endocarpo (involucro del seme) fibroso e pergamenaceo, di colore verde-grigio.

Figura 2.1: Pianta del caffè e grappolo di bacche mature e acerbe (foto dell’autore).

L’endocarpo circonda i semi che sono in numero di due, talvolta uno o tre-quattro,

posti con le facce ventrali, attraversate da un solco mediano, parallele ed adiacenti, mentre

rivolgono all’esterno la faccia dorsale che è concava.

Bibliografia

2.2 Le diverse specie del genere Coffea

Numerose sono le specie del genere Coffea, in maggioranza appartenente alla flora

spontanea africana, e le varietà ottenute mediante mutazioni ed ibridazioni interspecifiche.

In ordine d’importanza economica le più interessanti sono le due specie Coffea Arabica,

originaria dall’Etiopia, e Coffea Canephora, più conosciuta come Coffea Robusta,

originaria del Congo, Angola, Uganda. Altre specie d’importanza minore, coltivate ed

utilizzate prevalentemente nelle zone d’origine, sono Coffea Liberica, originaria dalla

Liberia, Coffea Stenophylla, Sierra Leone e Costa d’Avorio, Coffea Excelsa, Africa

Occidentale, Coffea Mauritania, Madagascar, ed alcune di origine asiatica, Coffea

Bengalensis e Coffea Fragrans, genericamente chiamate “Caffè del Bengala”. Per le

particolari esigenze climatiche il caffè è coltivato solo in una regione di 5000 km lungo la

fascia equatoriale. La produzione è concentrata essenzialmente nelle aree (Figura 2.2)

comprese tra il tropico del Cancro e il tropico del Capricorno, in un clima quindi caldo

umido, in totale comprendente un’ottantina di nazioni in America Centro-Meridionale,

Africa ed Asia, ad altitudini variabili da 300 a 2000 m.

Bibliografia

Figura 2.2 : I Paesi del mondo in cui si coltivano Arabica, Robusta o entrambe le specie.(https://alimentazione360.it/prodotti-della-natura/differenze-tra-caffe-arabica-e-robusta,

23/11/2019, 11:40).

La specie Coffea arabica comprende diverse varietà, tra cui: la Caturra, la Catuai la

Maragogype e la Bourbon. È la specie più commercializzata (arrivando a coprire fino ai

rappresenta i 3/5 della produzione mondiale), viene coltivata ad altezze comprese tra gli

800 m e i 2000 m di altidudine (Figura 2.3) e contiene circa la metà della caffeina rispetto

alla Robusta (1,5% contro il 3%). Per questo motivo è più sensibile ai cambiamenti

climatici che stanno provocando la comparsa e la permanenza di nuovi parassiti e malattie.

Bibliografia

Figura 2.3: Vallata andina nella regione del Cauca in Colombia dove si coltiva caffè Arabica(foto dell’autore).

La caratteristica più importante è comunque l’enorme diversità aromatica che la

contraddistingue: in una tazzina di caffè 100% Arabica si possono percepire note di frutta

esotica, fiori, frutta secca, cioccolato, caramello e spezie.

La specie Coffea robusta prospera invece in pianura, è più resistente alle malattie e ai

parassiti e di conseguenza ha una produzione che è circa il doppio di quella dell’Arabica,

ma il profilo aromatico è nettamente inferiore: la Robusta infatti è molto più amara ma

viene utilizzata perché contribuisce al corpo e alla pienezza del caffè in tazza.

Bibliografia

3. Chimica del caffè verde

3.1 Struttura

I chicchi di caffè crudo sono semi densi e verdi costituiti per circa metà di carboidrati

in varie forme e per l’altra metà da una miscela di acqua, proteine, lipidi, acidi e alcaloidi.

La struttura di un chicco di caffè crudo è una matrice tridimensionale di cellulosa o

polisaccaride contenente circa un milione di cellule (Petracco 2005) Il rivestimento dei

filamenti di cellulosa all'interno di quella matrice sono centinaia di sostanze chimiche che il

processo di tostatura trasformerà in oli e materiale solubile che determineranno l’aroma e il

gusto finale del caffè. Metà del peso a secco di un chicco di caffè verde è composto da

cellulosa. La cellulosa contribuisce poco al sapore del caffè ma intrappola alcuni composti

volatili, responsabili dell'aroma e aumenta la viscosità del caffè preparato, aumentandone il

corpo percepito (Petracco 2005).

3.2 Zuccheri

Gli zuccheri, dominati dal saccarosio, costituiscono il 6%-9% del peso secco di un

chicco verde1 e forniscono dolcezza in tazza. Il saccarosio contribuisce anche allo sviluppo

dell'acidità (Figura 3.1), poiché la caramellizzazione del saccarosio durante la torrefazione

produce acido acetico (Rivera 2005).

1 I dati sulla composizione del caffè verde si riferiscono solo alla specie Arabica. Le composizioni chimiche dellaCoffea robusta e di altre specie di caffè differiscono, a volte in modo significativo, da quelle dell'Arabica.

Bibliografia

Figura 3.1 Ciliegie di caffè a diversi gradi di maturazione. I chicchi più maturi contengono piùsaccarosio, che andrà ad aumentare il potenziale di dolcezza e acidità in tazza (The Coffe Roaster’s

companion, Scott Rao, 2014).

3.3 Lipidi

I lipidi, principalmente i trigliceridi, rappresentano circa il 16% del peso secco del

caffè verde (Petracco 2005). Sebbene i lipidi non siano solubili in acqua, il caffè preparato

ne contiene alcuni, specialmente quando il metodo di fermentazione non utilizza filtrazione

(ad es. cupping) o un filtro molto poroso (ad es. caffè espresso, french press o con filtro

metallico o di tessuto). I lipidi nel caffè preparato aiutano a conservare l'aroma e

contribuiscono alla sensazione in bocca del caffè (mouthfeel) . Un contenuto lipidico più

elevato è generalmente associato a una migliore qualità del caffè verde (Coffee chemistry

2019). Sfortunatamente, anche i lipidi rappresentano una sfida per la qualità, in quanto sono

vulnerabili all'ossidazione e all'irrancidimento durante la conservazione dei chicchi tostati.

3.4 Proteine

Le proteine e gli aminoacidi liberi costituiscono il 10% -13% del caffè verde in peso

secco (Coffee chemistry 2019) Gli aminoacidi e gli zuccheri riducenti nei chicchi di caffè

interagiscono durante la tostatura in reazioni di imbrunimento non enzimatiche note come

reazioni di Maillard. Queste reazioni producono glicosilamine e melanoidine (Illy 2002)

Bibliografia

che contribuiscono al sapore agrodolce del caffè, al colore marrone e agli aromi tostati,

carnosi e cotti al forno.

3.5 Alcaloidi: caffeina e trigonellina

Due alcaloidi, caffeina e trigonellina, rappresentano ciascuno circa l'1% del peso a

secco del caffè verde e sono responsabili di gran parte delle proprietà amare e stimolanti del

caffè. La caffeina contribuisce approssimativamente al 10% dell'amarezza del caffè e alla

maggior parte del suo effetto stimolante. La pianta del caffè produce caffeina come difesa

contro il consumo da parte degli insetti (Rivera, J. 2008). Una pianta del caffè piantata ad

alta quota probabilmente produrrebbe chicchi con meno caffeina a causa del minor rischio

di attacco di insetti.

La trigonellina è forse il principale responsabile dell'amarezza del caffè, produce molti

composti aromatici e si degrada in piridine e acido nicotinico durante la torrefazione

(Coffee chemistry 2019) L'acido nicotinico è anche noto come niacina o vitamina B3; solo

200 g di caffè preparato, a seconda del grado di torrefazione, contiene 20-80 ml di niacina

(Adrian, J. and Francine, R. 1991) che riduce l’aderenza di Streptococcus mutans alle pareti

dentali (Dias, O. et al., 2007).

3.6 Contenuto di umidità

Idealmente, l'acqua dovrebbe rappresentare il 10,5% -11,5% del peso del caffè verde.

Se il contenuto di umidità è troppo basso, il colore dei chicchi è generalmente sbiadito e la

tazza presenta note di fieno e paglia. Un torrefattore deve applicare il calore con cautela sui

chicchi a bassa umidità, poiché è probabile che si tostino troppo velocemente. Se il

Bibliografia

contenuto di umidità è molto superiore al 12%, il caffè verde tende a sviluppare muffe e

può avere un sapore erbaceo nella tazza. L'acqua rallenta il trasferimento di calore

all'interno dei chicchi (Schenker 2000) e richiede un ulteriore apporto di calore per

evaporare. La torrefazione di chicchi molto umidi richiede quindi energia extra in una

combinazione di tempo aggiunto e potenza calorifica (Schenker 2000).

3.7 Acidi organici

Gli acidi organici, principalmente acidi clorogenici (CGA), costituiscono circa il 7% -

10% della massa secca del caffè verde. Le CGA contribuiscono all'acidità, asprezza,

astringenza e amarezza del caffè. Il contenuto in CGA più elevato del caffè Robusta è

probabilmente responsabile della sua amarezza significativamente maggiore. Sia per il

chicco di caffè che per il consumatore di caffè, i CGA offrono benefici antiossidanti

(Montessori et al. 2006) Altri acidi organici nel caffè sono : citrico, chinico, caffeico,

malico, acetico e formico.

3.8 Gas e composti aromatici

I composti aromatici volatili forniscono l'aroma del caffè. Il caffè verde contiene più

di 200 sostanze volatili ma offre poco aroma. È la torrefazione dei chicchi a creare la

stragrande maggioranza dei composti aromatici del caffè e finora i ricercatori hanno

identificato oltre 800 sostanze volatili nel caffè torrefatto (Schenker 2000).

Bibliografia

4. Sistemi di raccolta e lavorazione

4.1 La raccolta delle drupe

La pianta del caffè non fruttifica in maniera omogenea ma durante un periodo

compreso tra le 3 e 6 settimane: poiché infatti i frutti non maturano in contemporanea, sulla

stessa pianta si possono trovare le bacche gialle o rosse mature, verdi acerbe o talvolta

anche marroni (cioè secche o troppo mature).

Per procurarsi un caffè il più omogeneo possibile è necessario quindi effettuare la

raccolta manualmente, praticamente tutti i giorni del periodo della raccolta, selezionando

solo i frutti maturi; questa metodologia di raccolta viene chiamata picking (Figura 4.1), è

sicuramente la più costosa sia in termini di tempo che di manodopera. e viene utilizzata

solitamente per tutti i caffè Arabica coltivati in montagna (ad es. Colombia, Messico,

Etiopia etc..).

Figura 4.1: Raccolta manuale delle drupe (foto dell’autore).

Bibliografia

L’altro metodo più utilizzato è lo stripping (Figura 4.2), che consiste nello strappare

tutte le drupe di un ramo sia manualmente che utilizzando dei macchinari come avviene ad

esempio sugli altipiani brasiliani. Indubbiamente è un metodo più rapido ed economico, ma

in questo modo non si ha la possibilità di una cernita ottimale durante la raccolta e di

conseguenza si raccolgono frutti maturi assieme a ciliegie secche e acerbe.

Figura 4.2: Raccoltadel caffè con

macchinari (https://www.ilcaffeespressoitaliano.com/2015/i-paesi-del-caffe-il-brasile/, 23/11/19,11:47).

4.2 I principali processi di lavorazione

Esistono tre diverse modalità in cui vengono lavorate le drupe di caffè appena

raccolte: le due più comuni sono “lavato” e “a secco” (o naturale), mentre quella “semi –

lavato” sta diventando sempre più diffusa nella lavorazione dei caffè Arabica più pregiati

(chiamati commercialmente specialty coffees).

4.2.1 Wet / Lavato

Il processo lavato prevede le seguenti fasi:

Spolpatura della ciliegia per rimuovere la pelle.

Bibliografia

Rimozione dello strato di mucillagine appiccicoso mediante fermentazione o mezzi

meccanici.

Lavaggio dei chicchi per rimuovere la mucillagine allentata.

Essiccazione (Figura 4.3) dei chicchi in pergamino (ovvero non ancora decorticato),

meccanicamente per 1-2 giorni o al sole per 3-16 giorni.

Normalmente vengono sottoposti a questo procedimento i caffè Arabica del Centro

America e alcuni africani (Kenya ed Etiopia principalmente), dove in ogni caso vi sia

abbondanza di acqua.

Bibliografia

Figura 4.3: Essicazione del caffè lavato su letti rialzati in Etiopia (Florent Gout, dicembre 2018).

4.2.2 A secco / Naturale

Il metodo naturale prevede l'essiccazione delle ciliegie in patios di cemento o letti

rialzati al sole. Per evitare che le ciliegie si rovinino, vengono rastrellate e girate per tutto il

giorno e quindi coperte di notte o di giorno in caso di maltempo. Questo processo, che può

richiedere normalmente 3-6 settimane, è il metodo più tradizionale di lavorazione del caffè

e ha avuto origine in luoghi senza un accesso affidabile all'acqua. Funziona meglio in aree

con bassa umidità e piogge rare – soprattutto in Africa - sebbene alcuni agricoltori

utilizzino questo procedimento anche in altri posti (in particolare India, Vietnam e Brasile).

Dopo che le ciliegie sono state essiccate al livello ottimale (Figura 4.4), vengono inviate ai

mulini per separare i semi dal resto della buccia e della polpa ormai essiccata.

Figura 4.4:Essiccazione delle

drupe di caffè con metodo naturale (Florent Gout, dicembre 2018).

Bibliografia

Infine, i chicchi sono setacciati e selezionati in base alla loro dimensione (crivello) per

far sì che il caffè esportato sia il più possibile omogeneo.

Fino a pochi anni fa, questo processo era utilizzato prevalentemente per i caffè

Robusta, mentre oggi sempre più agricoltori stanno utilizzando il metodo a secco con caffè

Arabica, compresi quelli appartenenti alla categoria specialty: il seme infatti assorbe gli

zuccheri e altre sostanze aromatiche dalla buccia e dalla polpa, risultando così meno acido,

più corposo e dolce.

4.2.3 Semi-lavato

Con questo metodo, le drupe vengono prima spolpate come in un caffè lavato,

rimuovendo la buccia esterna del frutto ed esponendo la mucillagine appiccicosa. Il

processo differisce da quello lavato in quanto i semi lavati iniziano il processo di

essiccazione direttamente dopo la spolpatura piuttosto che subire la fermentazione in acqua

per rimuovere la mucillagine dal pergamino. Man mano che la polpa e la mucillagine si

asciugano a contatto con il caffè, il loro colore cambia da limpido ad ambra, conferendo al

caffè un aspetto simile al miele. Mentre la spolpatura iniziale conferisce maggiore velocità

e controllo al processo di essiccazione rispetto al lasciare tutta la pelle e la polpa intatte

come nel processo naturale, è necessario prestare particolare attenzione per evitare muffe e

fermentazioni indesiderate mentre il caffè si asciuga.

Negli ultimi anni gli agricoltori stanno sperimentando variazioni sul tema del semi

lavato, che prendono il nome di “miele” (honey process). Una volta eliminata la buccia, il

caffè è steso ad asciugare al sole con differenti livelli di polpa e mucillagine, ottenendo così

diverse tipologie di caffè honey: i caffè yellow e white hanno meno mucillagine dopo essere

Bibliografia

stati lavati meccanicamente e sono più simili ai caffè lavati. D'altra parte, i caffè golden,

red e black honey hanno via via più mucillagine e di conseguenza questo porta a un caffè

più dolce e corposo.

4.3 La conservazione del caffè verde

Fino agli ultimi anni, tutto il caffè veniva confezionato in sacchi di juta e spedito in

container via nave, arrivando ai torrefattori mesi dopo l'elaborazione del caffè. I torrefattori

e gli importatori avevano spesso l'esperienza di assaggiare un caffè all'origine, e forse di

assaggiare e approvare un "campione pre-spedizione", solo per ricevere caffè rovinato

dall'esposizione a cattive condizioni atmosferiche durante lo stoccaggio o il trasporto. Negli

ultimi dieci anni, numerosi torrefattori di qualità hanno guidato una rivoluzione

nell'imballaggio e nel trasporto del caffè verde. Molte torrefazioni, anche alcune delle più

piccole, ora acquistano il caffè direttamente dagli agricoltori, condividono informazioni sul

cupping (metodo di assaggio standardizzato a livello internazionale, chiamato anche

“assaggio alla brasiliana”) e la classificazione del caffè verde con gli agricoltori, chiedendo

una consegna rapida del caffè in imballaggi progettati per preservarne la freschezza e la

qualità (si veda ad esempio l’associazione di tostatori artigianali Roasters United

www.roastersunited.org).

Le più importanti opzioni di imballaggio sono le seguenti:

I sacchi di juta: sono l'opzione più comune ed economica per l'imballaggio e il

trasporto del caffè verde. La juta è una risorsa rinnovabile, il loro uso non richiede

Bibliografia

abilità o attrezzature speciali oltre a quelle standard in qualsiasi mulino a secco od

operazione di esportazione. Tuttavia i sacchi di juta non proteggono il caffè

dall'umidità o dagli odori, quindi il caffè è vulnerabile ai danni durante il trasporto e

lo stoccaggio, oltre che potenzialmente aggredibile da muffe e parassiti.

Sacchi sottovuoto: sono la migliore confezione disponibile per il caffè verde in

quanto proteggono i chicchi dall'umidità, dagli odori e dall'ossigeno, rallentando

notevolmente la respirazione e quindi l'invecchiamento del caffè verde. Prima della

sigillatura sottovuoto, è necessario fare attenzione a misurare l'umidità dei chicchi

per prevenire lo sviluppo di muffe durante lo stoccaggio. Il confezionamento

sottovuoto è più costoso rispetto alla juta, richiede attrezzature e abilità speciali da

implementare e spesso ritarda la spedizione del caffè verde, quindi non è privo di

costi e rischi.

GrainPro e altri sacchetti ermeticamente chiusi: proteggono il caffè dall'umidità e

dagli odori e sono più economici e facili da usare rispetto al confezionamento

sottovuoto. I sacchetti GrainPro conservano il caffè in modo significativamente più

lungo rispetto ai sacchi di juta, ma meno rispetto ai sacchi sigillati. I sacchi GrainPro

sono spesso l'opzione migliore e più pratica per i torrefattori attenti alla qualità.

Come per la sigillatura sottovuoto, per prevenire lo sviluppo di muffe e altri

microrganismi durante lo stoccaggio, è importante misurare l'umidità dei chicchi

prima di confezionarli in sacchi GrainPro.

4.4 La tostatura del caffè

Bibliografia

4.4.1 Perchè si tosta il caffè?

I chicchi verdi offrono poco in termini di gusto e aroma del caffè; hanno infatti un

sapore erbaceo, di fieno e la consistenza dura quasi come dei sassolini. La tostatura del

caffè verde crea una miriade di cambiamenti chimici, la produzione e la scomposizione di

migliaia di composti e lo sviluppo di splendidi sapori quando i chicchi vengono macinati e

immersi in acqua calda. Tra i suoi numerosi effetti, la torrefazione causa:

Cambiamento di colore dei chicchi dal verde al giallo al marrone al marrone al nero.

Raddoppio del volume e diminuzione del peso del chicco.

Aumento di acidità e di amarezza (in base al tipo di tostatura).

Sviluppo di centinaia composti aromatici (Buffo e Cardelli-Freire, 2004) (Figura 4.5)

Figura 4.5: I differentiflavour e aromi percepibili

nel caffè (The Coffe Roaster’s companion, Scott Rao, 2014).

L'obiettivo della torrefazione è ottimizzare i sapori della chimica solubile del caffè. I

solidi disciolti formano il gusto del caffè preparato, mentre i composti e gli oli aromatici

Bibliografia

volatili disciolti sono responsabili dell'aroma. I solidi disciolti, gli oli e le particelle sospese,

principalmente frammenti di cellulosa dei chicchi, creano il corpo del caffè (Lingle, T.

1996).

La tostatura viene effettuata mediante la tostatrice (figura 4.6), un macchinario

composto da tre parti:

una camera di pre-carico, dove il caffè verde è messo in attesa;

la camera di cottura: dove sono tostati i chicchi di caffè, ad una temperatura di circa

200°C., per 15/20 min. Il trattamento varia secondo l’umidità del prodotto (maggiore

è l’umidità, maggiore è il tempo di tostatura);

vasca di raffreddamento: dove il prodotto viene agitato da una pala meccanica e

contemporaneamente è attraversato da un flusso d’aria forzata a temperatura

ambiente. Dalla vasca di raffreddamento i chicchi sono aspirati tramite tubazione e

lasciati cadere, per un effetto di gravità, in un apposito raccoglitore; con tale

operazione si eliminano eventuali impurità come sassolini e terra (presenti se il caffè

dopo la raccolta è messo ad asciugare a terra in patios).

Bibliografia

Figura 4.6: Rappresentazione schematica del funzionamento di una tostatrice a tamburo rotante. 1)camera di cottura, 2) tramoggia di carico, 3) vasca di raffredamento e miscelazione, 4) bruciatore agas, 5) tubo di scarico dei fumi e dei gas prodotti, 6) pelicoliere (The Coffe Roaster’s companion,

Scott Rao, 2014).

4.4.2 Cambiamenti di colore

Il primo stadio di tostatura è comunemente noto come "fase di essiccazione", sebbene

i chicchi perdano umidità a velocità simili durante la maggior parte del processo di

tostatura. Durante i primi minuti di torrefazione, la degradazione della clorofilla fa sì che i

chicchi cambino colore da verde a giallo. Man mano che la torrefazione avanza, i chicchi

cambiano da giallo a marrone chiaro principalmente a causa delle reazioni di Maillard.

Nelle ultime fasi della tostatura, quando i chicchi si avvicinano al primo crack (suono

simile allo scoppiettio dei pop-corn, in cui la pressione del vapor d’acqa preme sulle pareti

interne del chicco fuoriuscendo attraverso delle piccole crepe in prossimità del solco

Bibliografia

centrale), il colore marrone si intensifica a causa della caramellizzazione. In una tostatura

scura, la carbonizzazione può rendere neri i chicchi.

Mentre tutti i professionisti etichettano i livelli di tostatura in base al colore del

chicco, non vi è consenso su quale sia la nomenclatura che indica il livello di tostatura.

Molti torrefattori classificano il grado di tostatura in base alla diversa intensità e tonalità di

marrone che assume il chicco di caffè (Figura 4.7). La tostatura più chiara è detta

Cinnamon, a seguire sempre via via più scure troviamo City, Full City, Viennese, French e

Italian.

Figura 4.7: Chicchi fotografati a intervalli di 1 minuto durante la preparazione di una tostatura allafrancese (caffè (The Coffe Roaster’s companion, Scott Rao, 2014).

Le tostature leggere offrono sapori acidi, floreali e fruttati, un aroma più delicato e

meno corpo delle tostature scure; queste ultime invece sviluppano sapori affumicati,

pungenti, amari e carbonizzati. Se si porta la tostatura all'estremo, i sapori bruciati

dominano e il corpo diminuisce.

4.4.3 Cambiamenti strutturali

Bibliografia

La microstruttura del caffè verde è relativamente organizzata e densa, con oli che

rivestono la matrice di cellulosa (Buffo e Cardelli-Freire, 2004). Mentre il caffè si tosta, la

formazione di vapore acqueo e anidride carbonica aumenta la pressione all'interno dei

chicchi, costringendo la loro struttura ad espandersi e i pori ad allargarsi. Un paio di minuti

prima del primo crack, i chicchi si espandono abbastanza da iniziare a liberare la pelle color

argento intrappolata nelle pieghe delle loro crepe centrali. Quando la cellulosa non si

allunga più, si formano delle fessure all'interno dei chicchi e sulla loro superficie,

espellendo violentemente il vapore acqueo e i gas, creando i rumori di scoppio della prima

fessura. I torrefattori specializzati che cercano una tostatura chiara o media in genere

rilasciano i chicchi tra la fine della primo crack e l'inizio del secondo. Dopo il primo crack,

la produzione di gas continua, ricostruendo la pressione all'interno delle cellule del chicco.

Allo stesso tempo, la struttura del chicco diventa più fragile, preparando il terreno per il

secondo crack. Mentre la causa principale del primo crack è l'accumulo di pressione del

vapore, l'accumulo di CO2 è il principale motore del secondo. Poco prima o dopo l'inizio

del secondo crack gli oli fuoriescono sulle superfici del chicco.

Bibliografia

5. Chimica della torrefazione

5.1 Cambiamenti nella composizione chimica

5.1.1. Cambiamenti nella composizione del chicco

Per un amante del caffè, il processo di tostatura è a dir poco magico: i chicchi verdi

densi e opachi si trasformano in chicchi marroni che rilasciano un profumo inebriante.

Durante la tostatura, innumerevoli reazioni, tra cui reazioni di Maillard e di

caramellizzazione, rosolano i chicchi e creano centinaia di nuovi composti di gusto e

aroma. Il processo di tostatura rende anche i chicchi abbastanza fragili da macinarli

facilmente e abbastanza porosi da consentire all'acqua di accedere ed estrarre i loro sapori

solubili.

Poco più di un terzo del caffè torrefatto, in peso, è solubile in acqua. Procedimenti

di estrazione adeguate estraggono circa il 19% - 22% della massa del caffè torrefatto (o

circa il 55% - 60% del suo materiale solubile, più una piccola quota di lipidi e frammenti di

cellulosa noti come fines (figura 5.1).

Bibliografia

Figura 5.1: Cambiamenti nella composizione del chicco : i numeri nei grafici a torta rappresentanole percentuali stimate; le proporzioni effettive variano in base al tipo di caffè verde utilizzato, algrado di torrefazione e ad altri fattori (caffè (The Coffe Roaster’s companion, Scott Rao, 2014).

Da questo punto di vista, i cambiamenti più significativi nella composizione del chicco

durante la torrefazione sono la perdita di umidità dal chicco (l'umidità scende dal 12% al

2% della massa del chicco) e lo sviluppo di anidride carbonica (dal trascurabile al 2% della

massa del chicco). La quantità rilevante della maggior parte dei componenti asciutti

aumenta di 1 punto percentuale, a causa della perdita d'acqua. I loro pesi non cambiano

molto durante la tostatura, ma aumenta la loro misura in proporzione al peso totale del

chicco (Barter 2004).

5.1.2. Sviluppo di acidi durante la tostatura

L'acidità conferisce al caffè vivacità, delicatezza, complessità e luminosità. Sebbene

molti bevitori di caffè credano che l'acidità renda il caffè amaro o sgradevole, il caffè senza

acido è piatto e noioso. Si può sperimentare un caffè a bassissimo acido producendo caffè

Bibliografia

con acqua fredda per diverse ore (cold brew) Tale caffè può essere liscio e cioccolatoso ma

manca di finezza e diventa monotono con il consumo regolare. L'acido clorogenico (CGA)

è di gran lunga l'acido più diffuso nei chicchi di caffè crudo, con il 6% - 8% di massa secca

(Coffee chemistry 2019) e il caffè ha il più alto contenuto di CGA rilevato in qualsiasi

pianta (Rivera 2008). La CGA contribuisce molto all'acidità e all’amarezza del caffè,

nonché ad un lieve effetto stimolante. La torrefazione abbassa costantemente i livelli di

CGA, con il 50% rimanente in una tostatura chiara e al massimo il 20% in una tostatura

scura (Rivera 2005).

La CGA si decompone in acidi chinico e caffeico, due composti fenolici astringenti

che contribuiscono al corpo del caffè. In piccole quantità, l'acido chinico e l'acido caffeico

apportano luminosità e acidità benefiche (Rivera 2008) al caffè, ma quantità maggiori

producono livelli indesiderabili di acidità e astringenza.

Gli altri acidi organici minori del caffè ne migliorano il sapore a basse

concentrazioni ma producono aromi indesiderati quando non sono equilibrati. Le

concentrazioni di questi acidi generalmente aumentano e raggiungono il picco con una

tostatura molto chiara e diminuiscono costantemente man mano che la torrefazione

continua. La diminuzione degli acidi organici durante la tostatura è ciò che rende il caffè

tostato meno acido di quello leggermente tostato.

In generale, l'altitudine alla quale cresce una determinata pianta di caffè determina la

potenziale quantità di acidità dei suoi chicchi, mentre il suo ambiente naturale complessivo

e l'umidità in particolare sono responsabili dei tipi di acidi che produce (Rivera 2005).

Bibliografia

Quando si misura l'acidità del caffè, un valore di pH più basso indica una maggiore

acidità e un valore più alto indica una minore acidità. L'acidità del chicco di caffè raggiunge

picchi durante il primo crack e diminuisce man mano che la torrefazione continua. Il

valore del pH del caffè verde è di circa 5,8, diminuisce durante la tostatura fino al primo

crack raggiungendo valori di circa 4,8, prima di aumentare costantemente con l'ulteriore

tostatura (Clarke e Vitzhum, 2001).

Il contenuto di saccarosio nel caffè crudo ha una forte influenza sulla sua potenziale

acidità e dolcezza dopo la tostatura. Il saccarosio contribuisce all'acidità perché la sua

caramellizzazione produce acido acetico. Pertanto, è fondamentale che i coltivatori di caffè

raccolgano le ciliegie del caffè quando sono mature perché le ciliegie più mature producono

chicchi con più saccarosio. La tostatura più scura degrada fino al 99% di saccarosio, mentre

la tostatura chiara ne degrada al massimo l’87% (Rivera 2005).

5.1.3. Sviluppo dell'aroma

Lo sviluppo dell'aroma inizia a tostatura piuttosto avanzata. Il rapido sviluppo di

composti aromatici volatili si verifica all'incirca nel momento in cui l'umidità del chicco

scende al di sotto del 5% (Schenker 2000). Le reazioni di caramellizzazione e di Maillard,

così come la degradazione di aminoacidi, zuccheri, acidi fenolici e lipidi, contribuiscono

allo sviluppo dei composti aromatici. La caramellizzazione contribuisce alla formazione di

aromi fruttati, caramellati, ricchi di noci e frutta secca, mentre le reazioni di Maillard

producono aromi salati, floreali, cioccolatati, terrosi e di “tostato”. Gli oli nel caffè

dissolvono gran parte dei loro composti aromatici volatili e li rilasciano lentamente come

Bibliografia

aroma durante e dopo l’estrazione del caffè (Schenker 2000). Il contenuto di composti

aromatici raggiunge il picco tra una tostatura di grado medio e una di grado leggero. Con

l'ulteriore torrefazione, la distruzione dell'aroma supera la sua creazione e gli aromi

diventano più affumicati e pungenti. I chicchi tostati perdono gradualmente aroma durante

lo stoccaggio a causa della degassificazione: le tostature più scure, con le loro strutture di

cellulosa più deboli e più porose, perdono i composti aromatici più rapidamente rispetto ai

caffè tostati più chiaro.

5.1.4. Reazioni di Maillard e caramellizzazione

Le reazioni di Maillard sono reazioni di imbrunimento non enzimatiche tra aminoacidi

liberi e zuccheri riducenti e contribuiscono al colore marrone del caffè, al sapore agrodolce

e ai vari aromi. Le reazioni di Maillard si verificano nella cottura di molti alimenti, forse

quello più familiare si verifica nella rosolatura delle carni. Per comprendere il contributo

delle reazioni di Maillard al sapore, si considerino i diversi effetti della rosolatura e

dell'ebollizione sul sapore della carne: la rosolatura conferisce aromi, complessità e

profondità di sapore assenti nelle carni bollite. Le reazioni di Maillard contribuiscono con

tratti e complessità simili al sapore di tostato ai chicchi di caffè. Durante la tostatura,

quando la temperatura interna di un chicco è abbastanza alta da far evaporare la maggior

parte della sua umidità, la temperatura aumenta più rapidamente, accelerando le reazioni di

Maillard. Questo è uno dei motivi per cui lo sviluppo dell'aroma accelera a metà della

tostatura. Le reazioni di Maillard diventano autosufficienti oltre 160 ° C.

Bibliografia

A differenza delle reazioni di Maillard, la caramellizzazione è una forma di pirolisi o

decomposizione termica. La caramellizzazione inizia a circa 171 ° C (McGee 2004) quando

il calore della torrefazione rompe le molecole di zucchero e produce centinaia di nuovi

composti, tra cui molecole più piccole, amare, acide e aromatiche e molecole più grandi,

marroni e insapore (McGee 2004). Sebbene la maggior parte delle persone associ la parola

"caramello" a un cibo da dessert molto dolce, la caramellizzazione, ironicamente,

diminuisce la dolcezza e aumenta l'amarezza di un alimento o di una bevanda. Le tostature

più leggere sono più dolci e quelle più scure più amare e caramellate, principalmente a

causa della caramellizzazione.

5.1.5. Contenuto di caffeina e torrefazione

Nonostante ciò che quasi tutti hanno sentito, la tostatura più scura non riduce il

contenuto di caffeina dei chicchi di caffè. I livelli di caffeina sono praticamente invariati

dalla torrefazione (Coffee chemistry 2019) in quanto la caffeina è stabile alle temperature di

torrefazione tipiche. Dato che i chicchi perdono massa durante la torrefazione, la loro

percentuale di caffeina in peso aumenta durante la torrefazione. Pertanto, supponendo che si

produca caffè di tutti i gradi di torrefazione con un particolare rapporto tra acqua e massa

di caffè macinato, piuttosto che volume, tostature più scure produrranno un caffè con un

contenuto di caffeina più elevato.

Bibliografia

6. Metodi di estrazione del caffè

6.1 Paese che vai, caffè che trovi

Il caffè è una bevanda che può essere preparata e gustata in molti modi diversi. A

seconda della zona geografica in cui ci si trova ci sono numerose differenze, non solo nella

preparazione e nel sapore, ma anche nelle modalità con cui viene consumata. Di seguito

vengono elencate le modalità di preparazione più diffuse e le loro caratteristiche.

6.1.1 Caffè alla turca

Come dice la parola stessa, questa modalità di preparazione è tipico della Turchia, ma

è comune trovarla anche in Grecia e nei Balcani. Si utilizza un caffè mediamente tostato e

macinato fresco oppure frantumato in mortaio al momento. Si prepara quindi in un bricco

tipico turco (cezve o ibrik), in rame stagnato (Figura 6.1).

Figura 6.1: Ibrik,la caffettiera turca

(https://it.depositphotos.com/90896528/stock-photo-coffee-beans-vintage-copper-coffee.html,23/11/2019, 12:11).

Bibliografia

Questo viene poi riempito di acqua in base al numero di tazze da preparare,

aggiungendo quindi due cucchiaini di polvere per tazza. Si porta poi ad ebollizione a fuoco

basso, dopo di che si riempie la tazza per metà. Poi si riporta ad ebollizione ridistribuendo

schiuma e liquido e infine si gusta lasciando depositare la polvere sul fondo. È un caffè

piuttosto diverso da quello cui siamo abituati noi italiani, anche per quanto riguarda le

modalità di consumazione. Va infatti bevuto in modo molto lento e seduti al tavolo.

6.1.2 Caffè arabo

Per fare il caffè arabo invece si utilizzano chicchi di caffè di qualità arabica macinati o

frantumati al momento, quasi sempre insieme a semi di cardamomo tostati. Per la

preparazione si usa la dallah (Figura 6.2), una sorta di caffettiera alta e con becco lungo e

stretto, nella quale si inserisce una tazzina di acqua per ogni ospite, più mezza tazzina per

l’evaporazione.

Figura 6.2: La “Dallah”, la caffettiera araba (https://www.caffevergnano.com/blog/tutto-sulla-preparazione-del-caffe-arabo, 23/11/2019, 12:13).

Una volta portata a ebollizione, si toglie dal fuoco. Poi si aggiunge un cucchiaino di

polvere di caffè ad ospite mescolando ancora. Si rimette di nuovo sul fuoco molto basso,

Bibliografia

ripetendo l’operazione per tre volte, portando infine a bollore. Una volta completato, si

batte la caffettiera su un piano per fare depositare la polvere sul fondo; quindi si serve il

caffè e si aspetta che la polvere sia tutta depositata anche nella tazzina.

6.1.3 French press

Anche in questo caso, si parla di infusione a caldo, utilizzando acqua portata a

ebollizione. Si impiega un contenitore in vetro resistente all’alta temperatura che non

necessiti di resistere al fuoco (Figura 6.3).

Figura 6.3: French press(https://www.target.com/p/bodum-caffettiera-8-cup-34oz-french-press-coffee-for-two-set-black/-/

A-52694479, 23/11/2019, 12:15).

Sono necessari 6-8 gr di polvere di caffè a grana medio grossa e tazze da 220 cc di

acqua. Si versa quindi l’acqua calda sulla polvere; si mescola poi con un cucchiaio. Infine,

si lascia in infusione per circa 5-6 minuti, per poi chiudere con il coperchio abbassando lo

stantuffo a rete filtrando il liquido pronto da bere.

6.1.4 Caffè filtrato

Bibliografia

In Italia è più noto come caffè “all’americana”, anche se in realtà è la tipologia di

preparazione più diffusa al mondo, presente con diversi varianti ma aventi il medesimo

principio (Figura 6.4). Si utilizza un filtro di carta dalla trama molto fitta che trattiene la

maggior parte del materiale solido e degli oli del chicco del caffè. Si ottiene un caffè molto

lungo (una tazza infatti contiene circa 150 ml di acqua) meno denso e corposo rispetto a

tutte le modalità di preparazione del caffè. Risalta però le note più delicate, floreali e

fruttate presenti nei migliori caffè Arabica tostati chiari. È caratterizzato inoltre da una

elevata dose di caffeina, pari quasi al 100% di quella presente nel caffè macinato.

Figura 6.4: Macchina per caffè filtro (https://www.ilcaffeespressoitaliano.com/2011/la-miscela-ideale-per-il-caffe-americano-2/, 23/11/2019, 12:16).

6.1.5 Caffè espresso

La tipologia di caffè più consumata e conosciuta in Italia, risalente al 1884 quando

Angelo Moriondo inventò la prima macchina per il “caffè istantaneo”. La preparazione di

un buon espresso (Figura 6.5) prevede l’estrazione di 7-8 grammi di polvere ad una

temperatura di circa 90°C e passa attraverso 3 diverse fasi. La prima di bagnazione (anche

Bibliografia

nota come pre-infusione), in cui vengono riempite le cavità interstiziali in modo da evitare

che il getto dell’acqua a pressione intacchi la superficie dello strato di caffè.

Figura 6.5: Erogazione del caffè espresso (Matteo Colombo, 19/10/2014).

Con la seconda fase, di estrazione, avviene il passaggio di acqua a temperatura e

pressioni costanti attraverso lo strato di polvere di caffè contenuto nel filtro. Infine,

l’erogazione si conclude con il processo di emulsione degli olii estratti nella fase

precedente, attraverso cui la bevanda assume l’aspetto cremoso che la contraddistingue. Un

espresso “perfetto” ha un tempo di estrazione di circa 20 secondi e un contenuto in tazza di

circa 20 ml.

6.1.6 Moka

Metodo di estrazione tipico italiano, inventato da Alfonso Bialetti nel 1933. La moka

(Figura 6.6) è composta da tre parti: una base nella quale si versa l’acqua, un filtro dove si

inserisce il caffè macinato e una parte superiore che serve a raccogliere il caffè liquido una

volta pronto.

Bibliografia

Figura 6.6: Sezione di unamoka (http://www.meteoweb.eu/2016/07/ecco-come-si-prepara-la-moka-perfetta-e-la-magia-del-

caffe-video/712374/, 23/11/2019, 12:28).

L’acqua calda che non ha ancora raggiunto l’ebollizione, viene spinta prima dalla

pressione dell’aria e poi dalla miscela aria/vapore e inizia a risalire nel filtro. Il caffè è

completamente imbibito di acqua dopo che ne sono risaliti 40 grammi. In questa fase

l’acqua passa attraverso il caffè senza grossa resistenza, sciogliendo le sostanze aromatiche

più solubili. Contemporaneamente, le particelle di caffè, assorbendo parte dell’acqua, si

gonfiano, diminuendo progressivamente la porosità del caffè e richiedendo, da questo

punto, una pressione e una temperatura più elevate dell’acqua per poter diffondere nel filtro

e risalire la colonnina.

Bibliografia

E’ l’unica tipologia di estrazione del caffè in cui l’acqua compie il percorso dal basso

verso l’alto: il risultato è un caffè corposo e deciso in cui vengono però tagliati gli aromi

più delicati.

7. Consumi di caffè

7.1 Il mercato del caffè

Il caffè è secondo solo al petrolio in termini di commercializzazione a livello globale,

con un volume di mercato pari a circa 20 miliardi di dollari: rappresenta la principale

entrata economica per milioni di contadini della fascia tropicale del mondo e sono circa 25

milioni le persone che coltivano, commerciano e trasformano il caffè (Licciardo 2008). Per

molti Paesi in via di sviluppo, le esportazioni di caffè sono una fonte determinante per la

loro crescita economica (FAO 2017).

La prima area per produzione (Figura 7.1) è il Sud America (70,59 milioni di sacchi

da 60kg) davanti a Asia e Oceania (49,48), Messico e America Centrale (21,92) e Africa

(17,66).

In termini di nazioni i primi tre produttori sono Brasile, Vietnam e Colombia (Figura7.1).

Bibliografia

Figura 7.1: Produzione annuale di caffè, in milioni di sacchi da 60 kg(https://www.commoditiestrading.it/spread-trading-page/caffe--ico--le-stime-su-produzione-e-

consumo-nella-stagione-2018---2019-10581_1.aspx, 23/11/2019, 12:35).

L’ultimo report della ICO (International Coffee Organization) rileva come nel corso

della stagione 2018 - 2019 la produzione mondiale di Caffè sia prevista a quota 167,47

milioni di sacchi, di cui 104,4 milioni per la varietà Arabica e 63,5 milioni per la varietà

Robusta; i dati indicano un aumento della produzione di Arabica pari al 2,5% rispetto al

periodo precedente, mentre si evidenzia una diminuzione della produzione di Robusta pari

allo 0,1%. La produzione globale di caffè nella passata stagione di caffè ha avuto un totale

di 164,99 milioni di sacchi, di cui 101,44 milioni di varietà Arabica e 63,55 milioni di

varietà Robusta (ICO 2018).

Il consumo globale di Caffè della stagione 2018 - 2019 (Paesi produttori e

importatori) è previsto a quota 165,19 milioni di sacchi, in crescita del 2,1% rispetto alla

stagione precedente (Figura 7.2).

Bibliografia

Figura 7.2: Consumo e produzione di caffè nel mondo negli ultimi 10 anni((https://www.commoditiestrading.it/spread-trading-page/caffe--ico--le-stime-su-produzione-e-

consumo-nella-stagione-2018---2019-10581_1.aspx, 23/11/2019, 12:35).

Scendendo maggiormente nel dettaglio, si prospetta una crescita del consumo dei

Paesi esportatori pari all’1,4% per un totale di 50,3 milioni di sacchi; più marcato

l’aumento nel consumo dei Paesi importatori, con un totale previsto di 114,88 milioni di

sacchi (+2.5%).

Altri dati evidenziano aumenti significativi del consumo in Africa e nella regione Asia

- Oceania (rispettivamente ad un totale di 12,23 e 36,25 milioni di sacchi, +4,1%) (ICO

2018).

In aumento anche il consumo nei Paesi importatori tradizionali, con Europa e Nord

America che vedranno crescere l’utilizzo rispettivamente dell’1% e del 2,5% (53,51 e 30,73

milioni di sacchi). Più modesta invece la crescita del Sud America, con un aumento dello

Bibliografia

0,9% per un totale di 27,22 milioni di sacchi; stabile a 5,23 milioni di sacchi il consumo in

America Centrale e Messico.

7.2 Italia: mercato e consumo

I dati FIPE (Federazione Italiana Pubblici Esercizi) attestano come in Italia il 97%

delle persone adulte consuma quotidianamente caffè, con una spesa annua pro-capite di 260

euro. Molti gli italiani che lo prendono in uno dei 149 mila bar sparsi sul territorio, che

sfornano ogni giorno in media 175 tazzine e che valgono il 32,5% del fatturato complessivo

di un esercizio di medie dimensioni. Il consumo interno è pari a circa 6 miliardi di tazzine

all’anno. In Italia ci sono 700 imprese che operano nella torrefazione, con 6300 addetti, un

fatturato di 3,5 miliardi di euro, un’importazione che copre il 7,8% del mercato interno e

un’esportazione pari al 35,1% della produzione (FIPE 2019).

L’Italia è il terzo Paese in Europa e il quarto al mondo per l'export di caffè torrefatto

(figura 7.3), vendendo all'estero l'equivalente di 186 milioni di chili di caffè (3,2 milioni di

sacchi), sotto varie forme, dai grani, alla cialda e si posiziona alle spalle di Germania,

Belgio e Stati Uniti (COMITCAF 2015). Il caffè italiano va a finire per oltre il 70% in

Francia, Germania e Austria, ma anche negli Stati Uniti, Australia e Russia. Senza contare

che anche Europa dell'est, Emirati Arabi e Cina iniziano ad acquistarne acquistarne di più.

Bibliografia

Figura 7.3: Rappresentazione grafica delle esportazione di caffè espressa in milioni di sacchi da60kg (https://www.repubblica.it/economia/rapporti/osserva-italia/mercati/2014/11/17/news/

esportazioni_di_caff_l_italia_quarta_nel_mondo-100765467/, 23/11/2019, 12:40).

Quasi tutto il prodotto arriva da cinque soli paesi: il Brasile, il Vietnam, l'India,

l'Uganda e l'Indonesia, sbarcando per la maggior parte a Trieste, Savona e Genova, tre

grandi porti specializzati, che assorbono circa il 60% del traffico di caffè d’importazione.

Le capsule hanno registrato un record di vendite nel 2017 (con circa un milione di kg

consumati), confermando che agli italiani piace bere il caffè in casa (il 92%), anche se il

caffè consumato al bar (72%) e alla “pausa caffè” a lavoro (48%) sono sempre molto diffusi

(Luongo, 2019).

Gli italiani bevono in media 2,2 caffè a testa al giorno e si attestano al sesto posto

nella classifica dei consumi in valore assoluto con 300.000 tonnellate annue. Il primo posto

invece compete agli Stati Uniti con 1.6 milioni di tonnellate (soprattutto filter coffee),

davanti al Brasile (1,2 milioni di tonnellate), alla Germania (600mila tonnellate), al

Giappone (500mila tonnellate), e alla Francia (400mila tonnellate). Per quanto riguarda

invece i consumi pro capite il primato spetta ai Paesi scandinavi, in particolare alla

Finlandia dove si consumano fino 12 kg all’anno. L’Italia è nona con 5,8 kg annui, dietro a

Bibliografia

Paesi come Olanda (8,4 kg), Svizzera (7,9 kg), Belgio (6,8 kg) e Canada (6,2 kg), che usano

soprattutto infusi e altri metodi di estrazione diversi rispetto all’espresso o alla moka (De

Cesare 2018).

Bibliografia

8. I contaminanti più diffusi nel caffè

8.1 Definizione

I contaminanti sono sostanze non aggiunte intenzionalmente agli alimenti, la cui

presenza può derivare dall’ambiente, dalla coltivazione e/o dal processo produttivo.

I contaminanti sono sostanze che non sono state aggiunte intenzionalmente al cibo, e

possono essere presenti negli alimenti a seguito delle varie fasi di produzione,

confezionamento, trasporto e immagazzinamento; inoltre la loro presenza potrebbe anche

derivare da contaminazione ambientale. Poiché la contaminazione ha generalmente un

impatto negativo sulla qualità degli alimenti e può comportare un rischio per la salute

umana, l'UE ha adottato misure per ridurre al minimo i contaminanti nei prodotti alimentari.

In particolare la materia è disciplinata a livello comunitario dal Regolamento n. 315/93,

secondo il quale: “Per contaminante si intende ogni sostanza non aggiunta intenzionalmente

ai prodotti alimentari, ma in essi presente quale residuo della produzione (compresi i

trattamenti applicati alle colture ed al bestiame e nella prassi della medicina veterinaria)

della fabbricazione, della trasformazione, della preparazione, del trattamento, del

condizionamento, dell’imballaggio, del trasporto o dello stoccaggio di tali prodotti o in

seguito alla contaminazione dovuta all'ambiente”.

Tra le misure di gestione dei rischi, i controlli regolamentari svolgono un ruolo

chiave. Il regolamento 178/2002 minimizza i principi e i requisiti generali della legislazione

alimentare nonché le procedure in materia di sicurezza alimentare.

L'articolo 14 stabilisce i requisiti di sicurezza alimentare che stabiliscono che gli alimenti

Bibliografia

non devono essere immessi sul mercato se non sono sicuri e che gli alimenti devono essere

considerati non sicuri se sono considerati nocivi per la salute e non adatti per il consumo

umano. I principi di base del controllo regolamentare delle sostanze chimiche dei

contaminanti negli alimenti sono stabiliti nel già citato regolamento 315/93 / CEE e

852/2004 / CE sull'igiene dei prodotti alimentari. I principi possono essere riassunti in tre

punti:

gli alimenti contenenti contaminanti a un livello inaccettabile dal punto di vista della

salute pubblica non devono essere immessi sul mercato

i livelli di contaminanti devono essere mantenuti al livello più basso possibile,

ragionevolmente, a seguito delle buone pratiche di lavoro raccomandate

possono essere fissati i livelli massimi per alcuni contaminanti per proteggere la

salute pubblica. È responsabilità degli operatori del settore alimentare assicurarsi che

siano in atto misure di dovuta diligenza e documentate nell'analisi dei pericoli e nei

punti critici di controllo (HACCP) o nei sistemi di gestione della sicurezza

alimentare. Questo viene fatto per gestire il rischio da contaminanti chimici negli

alimenti.

I livelli massimi specifici (ML) per determinati contaminanti negli alimenti sono stabiliti

nel regolamento (CE) n. 1881/2006 della Commissione e successive modifiche.

Bibliografia

8.2 Furano

Figura 8.1 - Struttura chimica del Furano (https://it.wikipedia.org/wiki/Furano, 23/11/2019, 12:45).

ll Furano (Figura 8.1) è un composto organico eterociclico aromatico. E’ un liquido

chiaro e incolore, molto volatile e infiammabile, usato in numerosi processi industriali e

per produrre sostanze chimiche, insetticidi, prodotti farmaceutici e stabilizzanti (IARC,

1995). Il Furano è presente anche come costituente del fumo di legna e di sigaretta e nei

gas di scarico dei veicoli motorizzati. Lo si trova in molti alimenti che subiscono un

processo di cottura o di riscaldamento (EFSA, 2004). Il furano è classificato dalla

Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) come possibile cancerogeno per

l'uomo (gruppo 2B). I furani si formano a partire da numerose macromolecole che si

trovano nei cibi come i carboidrati, la vitamina C, gli acidi grassi insaturi, gli

amminoacidi e i carotenoidi.

Le concentrazioni di furano presente nell’alimento variano in ogni caso a seconda

della durata della cottura e dal tempo che trascorre da quando il cibo è pronto a quando

viene effettivamente consumato: ad esempio è stato riscontrato che nel caffè turco (che

Bibliografia

viene bollito a lungo) sono presenti concentrazioni di furano inferiori significativamente

rispetto al caffè espresso o americano.

Le condizioni di cottura o trasformazione contribuiscono a determinare quanto

furano si forma e si perde (principalmente per evaporazione) e quanto ne è presente al

momento di consumare i cibi. Ad esempio, metodi diversi di preparazione del caffè

provocano perdite diverse di concentrazioni di furano. Le perdite nel caffè bollito/turco

sono 3-4 volte maggiori che nel caffè americano e nell'espresso (EFSA 2017). È

importante sottolineare inoltre che i livelli di furano in una tazza di caffè al momento

dell’assunzione sono significativamente inferiori rispetto a quelli trovati nel caffè tostato e

macinato. Questo perché il furano si volatilizza durante la preparazione della bevanda.

Inoltre, i livelli di furano in una tazza di caffè diminuiscono del 64% dopo averlo

mescolato per 30 secondi – simulando l’aggiunta dello zucchero – e lasciandolo a

temperatura ambiente fino a 5 minuti, arrivando anche ad una diminuzione del 98% dopo

8 ore in un termos (Mesias e Morales 2014).

Una ricerca del 2010 ha indicato che il caffè prodotto con macchine per caffè

espresso e, soprattutto, il caffè fatto con capsule, contiene più furano di quello prodotto

nelle tradizionali macchine per caffè americano, sebbene i livelli siano ancora entro limiti

di sicurezza (Altaki et al 2010).

Bibliografia

8.3 Idrocarburi policiclici aromatici

Figura 8.2: Struttura chimica degli IPA (https://www.caimgroup.it/voc-ipa-pcb-diossine/,

23/11/2019, 12:50).

Gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sono composti organici (Figura 8.2) che

sono per lo più solidi incolori, bianchi o giallo pallido. Sono un gruppo onnipresente

di diverse centinaia di composti chimicamente correlati, persistenti dal punto di vista

ambientale con varie strutture e tossicità variata. Hanno effetti tossici sugli

organismi attraverso varie azioni. Generalmente, gli IPA entrano nell'ambiente

attraverso vari percorsi e di solito si trovano come una miscela contenente due o più

di questi composti, ad es. fuliggine. Il meccanismo di tossicità è considerato come

un'interferenza con la funzione delle membrane cellulari e con i sistemi enzimatici

associati alla membrana. È stato dimostrato che gli IPA possono causare effetti

cancerogeni e mutageni e sono potenti immunosoppressori. Gli effetti sono stati

documentati sullo sviluppo del sistema immunitario, sull'immunità umorale e sulla

resistenza dell'ospite (Hussein et al 2016). Gli IPA possono formarsi sia durante i

Bibliografia

processi biologici sia come prodotti di combustione incompleta da fonti di

combustione naturali (incendi boschivi) o da fonti di combustione artificiali

(emissioni di automobili e fumo di sigaretta). Pertanto, gli IPA vengono

comunemente rilevati nell'aria, nel suolo e nell'acqua. e sono considerati

onnipresenti nell'ambiente (Hussein et al 2016). Gli IPA sono molto solubili in

solventi organici perché sono altamente lipofili. La principale fonte di IPA è la

combustione incompleta di materiale organico come carbone, petrolio e legno. Gli

IPA sono sintetizzati chimicamente e utilizzati come intermediari in prodotti

farmaceutici, prodotti agricoli, prodotti fotografici, materie plastiche termoindurenti,

materiali lubrificanti e altre industrie chimiche. Gli IPA di maggiore utilizzo sono:

Acenaftene: produzione di pigmenti, coloranti, materie plastiche, pesticidi e prodotti

farmaceutici.

Antracene: diluente per preservanti del legno e produzione di coloranti e pigmenti.

Fluorantene: produzione di prodotti chimici per l'agrochimica, coloranti e prodotti

farmaceutici.

Fluoro: fabbricazione di prodotti farmaceutici, pigmenti, coloranti, pesticidi.

Fenantrene: fabbricazione di resine e pesticidi

Pirene: produzione di pigmenti

Altri IPA possono essere contenuti nell'asfalto utilizzato per la costruzione di strade, oltre al

catrame per coperture. Inoltre, specifici prodotti raffinati contenenti IPA, vengono utilizzati

anche nel campo dell'elettronica, della plastica funzionale e dei cristalli liquidi.

Bibliografia

Per quanto concerne il caffè, gli IPA si formano durante la fase di tostatura, anche se

le concentrazioni trovate in diversi studi (Orecchio et al. 2009), (Tfouni et al. 2013) sono

state rilevate bassissime (µg/Kg).

8.4 Ocratossina A

8.4.1 Descrizione e diffusione

Figura 8.3: Molecola di ocratossina A(https://www.cps.it/soluzioni/archivio_soluzioni/determinazione_ocratossina_a_vino.htm,

23/11/2019, 12:52).

Le Ocratossine (OTA) (Figura 8.3) sono micotossine prodotte da diverse specie

d’Aspergillus e Penicillium, in particolare da Aspergillus ochraccus, Aspergillus niger e

Penicillium viridicatum. Di solito le OTA si formano durante la crescita delle colture e si

sviluppano in seguito e durante il deposito; queste sostanze sono state segnalate come

contaminanti degli alimenti. Gli alimenti più colpiti sono di gran lunga i cereali, a seguire il

vino, il caffè e successivamente semi, frutta e spezie (EFSA 2006).

L'ocratossina A è comune nel caffè. In due diversi studi (Batista 2009) (Pacin e

Drunday 2013) venne rilevato che il caffè conteneva OTA (a diversi livelli di

concentrazione), rispettivamente nel 56% e nel 69% dei casi. Spesso la contaminazione

Bibliografia

crociata di OTA è comune nei centri di lavorazione con bassi standard igienico sanitari. Ciò

significa che anche i chicchi che non sono stati infettati prima di raggiungere un impianto

di lavorazione potrebbero essere contaminati dalle condizioni della struttura (Batista 2009).

In generale, la quantità di OTA trovata nel caffè macinato negli studi riportati è

inferiore al limite di residui applicato dall'UE (EFSA 2006). Tuttavia, l'assunzione di OTA

tramite bevande al caffè non è trascurabile alla luce delle sue potenziali proprietà

cancerogene (Pfohl-Leszkowicz e Manderville, 2007), come sottolineato da un recente

studio che ha campionato diversi caffè acquistati in 30 supermercati francesi (Tozlovanu e

Pfohl-Leszkowicz, 2010), in cui la più alta quantità di OTA trovata nel caffè macinato era

di 11,9 µg / kg. Lo studio francese è terminato con un’interessante considerazione sul

rischio di sottostimare l’assunzione di OTA giornaliera complessiva e soprattutto mediante

il consumo di caffè. Infatti in diversi Paesi (Francia, Italia, Svezia, Spagna e Portogallo, ad

esempio), il caffè viene preparato con circa 7 g di caffè macinato per 100 mL di acqua,

mentre in altri Paesi (USA, ad esempio), solo 4 g per 100 ml di acqua. Supponendo un

trasferimento totale di OTA dal caffè macinato alla bevanda, una tazza da 300 ml di caffè

prodotta con 7 g conterrà 250 ng di OTA; una tazza di caffè espresso (85 ml) conterrà 70

ng. Pertanto, l'assunzione di un consumatore di caffè che beve 640 mL di caffè (1 tazza da

300 mL a colazione; 1 tazza da 85 mL alle 10; 1 tazza dopo pranzo; 1 tazza al pomeriggio;

1 tazza dopo cena ) raggiungerà 530 ng. Per un essere umano che pesa 60 kg, questa

assunzione attraverso il caffè corrisponde alla metà dell'assunzione giornaliera tollerabile

di OTA stabilita dal JECFA (comitato misto esperto di alimenti e additivi) nel 2008. Questo

valore è sei volte superiore alla dose di sicurezza virtuale (VSD) (1,5 ng / kg di peso

Bibliografia

corporeo / giorno) stabilita sui tumori renali (Kuiper-Goodman e Scott, 1989) Se si esegue

lo stesso calcolo utilizzando il contenuto medio di OTA (1,5 µg / kg) trovato nel caffè, la

quantità di OTA in una grossa tazza è di 31 ng e in una tazza di espresso 8,8 ng. Pertanto,

un grosso consumatore può avere un'assunzione giornaliera di 66,2 ng / giorno, equivalente

a 1,1 ng / kg di peso corporeo / giorno, che è vicino al VSD.

8.4.2 Tossicologia

Dei nove tipi di Ocratossina conosciuti, solo l'Ocratossina A riveste un’importanza

tossicologica relativamente al caffè, ed è stata classificata dall'Agenzia Internazionale per

la Ricerca sul Cancro nel Gruppo 2B.

La presenza dell’OTA negli alimenti destinati al consumo umano fu esaminata a

partire dal 1998 dal Comitato scientifico dell’alimentazione umana (SCF) e dal Comitato

congiunto d’esperti FAO/OMS sugli additivi alimentari (JECFA). Il Comitato Scientifico

per l'Alimentazione (SCF) ha concluso che l’esposizione giornaliera all’Ocratossina deve

essere inferiore a 5 ng/kg di peso corporeo. Il CONTAM, gruppo di esperti scientifici

dell’Autorità europea per la sicurezza alimentare sui contaminanti nella catena alimentare,

ha valutato nel 2006 i risultati di questi pareri alla luce dei più recenti studi tossicologici, in

particolare dei risultati di un progetto di ricerca dell’Unione Europea sul meccanismo della

cancerogenicità indotta dall’OTA3 nonché di recenti studi analitici sulla presenza dell’OTA

negli alimenti e di valutazioni dell’esposizione; il gruppo di esperti scientifici ha concluso

che l’OTA si sia dimostrata potente nefrotossina in alcune specie animali, quali roditori e

suini e che l’entità del danno renale dipende dalla dose e dalla durata dell’esposizione.

Bibliografia

L’OTA si accumula nei reni, che si sono dimostrati l’organo più sensibile alla tossicità

espressa da questa micotossina (EFSA 2006).

Il gruppo ha inoltre concluso che vi sono prove sempre più numerose della tossicità

renale dell’OTA e i suoi effetti genotossici, sono dovuti con ogni probabilità alla

produzione di radicali liberi nocivi per le cellule, il cosiddetto “stress ossidativo cellulare”;

tale effetto può portare allo sviluppo di tumori renali ed epatici, come si è osservato negli

studi condotti sui roditori. Tenendo conto di tutti i dati ora disponibili, gli esperti hanno

elaborato per l’OTA una dose settimanale tollerabile (TWI – Tolerable Weekly Intake) di

120 ng per chilogrammo di peso corporeo, quindi circa 17 ng per chilogrammo di peso

corporeo di dose giornaliera tollerabile.

8.4.3 I limiti

I limiti massimi ammissibili d’Ocratossina A nei prodotti destinati all’alimentazione

umana sono regolati dal Regolamento (CE) 123/2005 del 26 gennaio 2005 (Tabella 8.1),

mentre nel caffè crudo sono regolamentati, a livello italiano, dalla Circolare del Ministero

della Sanità n°18 del 1611/2000.

Bibliografia

Tabella 8.1: I limiti massimi ammissibili d’Ocratossina A nei prodotti destinati all’alimentazioneumana ( Reg. CE 123/2005).

8.4.4 Inattivazione termica dell’Octatossina A

L’OTA è una microtossina particolarmente resistente alle alte temperature raggiunte

nella tostatura, per questo è ancora in discussione la sua inattivazione durante le varie fasi

della torrefazione, anche se la tostatura del caffè all’italiana, normalmente scura, dovrebbe

garantire una certa sicurezza rispetto a tale pericolo. E’ stato dimostrato come una tostatura

scura a 224°C, unita ad una macinatura grossolana (come ad esempio per la moka o la french

press) riduca il contenuto di OTA fino al 97% del contenuto iniziale (Oliviera et al. 2013).

Bibliografia

9. Acrilammide

9.1 Definizione e formazione

Figura 9.1: Struttura chimica dell’Acrilammide (https://www.chimicamo.org/chimica-organica/acrilammide.html, 23/11/2019, 12:55).

L'acrilammide (o ammide acrilica) è un composto organico con la formula chimica

CH2 = CHC (O) NH2 (Figura 9.1). È un solido bianco inodore, solubile in acqua e diversi

solventi organici. È prodotto industrialmente come precursore delle poliacrilammidi, che

trovano molti usi come addensanti idrosolubili e agenti flocculanti. È altamente tossico,

probabilmente cancerogeno (American Cancer Society, 2019) e in parte per questo motivo è

principalmente trattato come una soluzione acquosa.

L’acrilammide è stato riscontrato anche nel fumo di sigaretta (American Cancer

Society, 2019).

L’acrilammide si forma nei cibi (figura 9.2), in seguito alla cottura ad elevate

temperature, superiori a 120°C. Le temperature elevate portano ad una dissociazione

dell’amido contenuto negli alimenti; l’amido così dissociato, può andare incontro ad una

degradazione e liberare zuccheri, come il glucosio. Il glucosio attraverso una serie di

enolizzazioni ed isomerizzazioni, può dar luogo ad uno zucchero intermedio, 2-4

dichetoso che a sua volta forma due composti a 3 atomi di carbonio: l’idrossiacetone e

Bibliografia

l’idrossimetilliossale. L’idrossiacetone dà luogo all’idrossichetone che rapidamente

formano l’acetaldeide e la formaldeide: questi ultimi due composti condensano e formano

un alcossido, che in seguito alla perdita di una molecola d’acqua forma il 2- propenale.

Due molecole di 2- propenale possono subire la cosiddetta reazione di Cannizaro e

formare acido acrilico e 2- propanolo. Infine, l’acido acrilico reagisce con una base

ammoniacale liberata dalla degradazione di Strecker degli amminoacidi asparagina e

glutammina, formando infine l’acrilammide (Vattem e Shetty, 2003).

Figura 9.2: Meccanismo di formazione dell’acrilammide nella reazione di Maillard (Biedermannet al., 2002).

Bibliografia

Dalla letteratura emerge che l’ossidazione lipidica di composti quali l’acroleina e

l’acido acrilico, possono dar luogo all’acrilammide in presenza dell’amminoacido

asparagina, tuttavia vi sono ancora pareri discordanti circa l’azione del calore per la

formazione di acrilammide (Lim 2013).

Inoltre, i lipidi rivestono un ruolo importante nei cibi per la formazione di

acrilammide: in particolare, il più alto grado di insaturazione dei lipidi ed il tasso di

ossidazione contribuiscono fortemente alla formazione di questa sostanza; così, si è visto

che gli acidi oleico e linoleico contenuti negli oli per friggere, danno un apporto di

acrilammide dieci volte maggiore rispetto ad acidi come lo stearico, in condizioni di

cottura ad una temperatura di 180°C e in presenza di asparagina (Ehling et al., 2005). Ad

esempio, è stata vista una bassa concentrazione di acrilammide negli alimenti cotti con

olio di palma (circa 750µg/kg), rispetto a quelli trattati con olio di girasole (1000 µg/kg).

In seguito al fenomeno di ossidazione, si liberano quindi acidi grassi e la molecola di

glicerolo, che in seguito forma l’acroleina e che reagisce con l’asparagina per formare

l’acrilammide.

9.2 L’acrilammide negli alimenti

La presenza di elevate quantità di acrilammide nei cibi ricchi di carboidrati, cotti ad

elevate temperature, fu denunciata nell'aprile 2002 da un gruppo di ricercatori svedesi

dell'Università di Stoccolma e dell'Agenzia Nazionale per il Controllo degli Alimenti

(Tareke et al. 2002). Tra i prodotti alimentari nei quali si origina tale sostanza dopo una

cottura superiore a 120-150°C (EFSA 2002) vi sono:

Bibliografia

• Patatine fritte

• Patatine in busta

• Cereali lavorati (Corn Flakes)

• Pane

• Riso

• Biscotti e crackers

• Vari cib ifritti

• Caffè

Particolare attenzione va posta alle cotture casalinghe: la produzione di acrilammide

non dipende solo dal condimento usato, ma dalle temperature raggiunte durante la frittura.

Per quanto riguarda le patate, molto dipende anche dal tipo di qualità scelta. Sono più a

rischio quelle che contengono più glucosio e asparagina. I più alti livelli di acrilammide

sono stati riscontrati in patate fritte e arrostite e in prodotti a base di cereali come crackers,

cereali da colazione e pane. Anche nel caffè e nel cacao sono stati ritrovati quantitativi

significativi di acrilammide.

Il limite fissati dall’OMS sono di 0,2 mg/kg bw/day, definito come il livello più

basso di nessun effetto avverso osservato (NOAEL) per un end-point non cancerogeno

(FAO 2003) e il valore di 2,6 μg / kg di peso corporeo / giorno, stimato come l'assunzione

giornaliera tollerabile correlata allo sviluppo del cancro (Tardiff et al. 2010).

L'esposizione media giornaliera della popolazione dei Paesi occidentali è stata

stimata dalla Consultazione d'esperti della FAO/OMS:

• per gli adulti, un'esposizione media giornaliera di 0.2 mg/ kg di peso corporeo;

Bibliografia

• per gli adolescenti da 10 a 16 anni un'esposizione media giornaliera di 0.4 mg/kg di

peso corporeo;

• per i bambini da 6 a 10 anni, un'esposizione media giornaliera di 0.7 mg/kg di peso

corporeo.

9.3 Tossicocinetica e genotossicità

9.3.1 Tossicocinetica

L’acrilammide può essere assorbita attraverso la cute, le mucose, i polmoni ed il

tratto gastrointestinale (Kopp 2009). Dopo l'assorbimento, si distribuisce rapidamente nei

comparti acquosi del sangue e può attraversare la barriera placentare. Si ritrova anche nel

latte materno. È metabolizzata in un epossido altamente reattivo, la glicidammide, prima

della sua eliminazione tramite una reazione catalizzata dal Citocromo P450 (Kopp 2009).

Una via alternativa è rappresentata dalla Coniugazione Diretta con il glutatione

(glutatione-S-transferasi). I metaboliti dell’acrilammide derivanti dall'interazione con il

glutatione vengono largamente escreti nelle urine e nella bile. La circolazione

enteroepatica dei metaboliti biliari rende l'escrezione fecale minima. I due terzi della dose

assorbita sono escreti con una emivita di poche ore. Il metabolita glicidammide è molto

più reattivo dell’acrilammide rispetto al DNA, ma per entrambe sono identificati addotti

con le basi puriniche (Kopp 2009). Nei roditori trattati con acrilammide, si formano

addotti al DNA della glicidammide, in particolare sono stati ritrovati nel fegato, polmoni,

reni, testicoli e leucociti di topi e nel fegato, tiroide, testicoli, ghiandole mammarie,

midollo osseo, leucociti e cervello umani (Wang 2016).

Bibliografia

Nei ratti da laboratorio l’acrilammide si lega alle proteine dei neuroni interferendo

con il trasporto di sostanze essenziali e inoltre compromette anche i testicoli. Può inoltre

causare tossicità riproduttiva, inducendo aberrazioni cromosomiche ed è mutagena per le

cellule germinali. Dall’analisi degli spermatozoi è risultato che l’ acrilammide si

distribuisce liberamente nei compartimenti delle cellule germinali, dove reagisce con varie

proteine legandosi all’Emoglobina. A lungo andare condiziona la qualità dello sperma e

causa mutazioni negli spermatogoni (Sumner et al. 2003).

9.3.2 G enotossicità dell’acrilammide

L’OMS (Organizzazione Mondiale Salute) e la FAO (Food Agricolture Organization)

insieme hanno valutato l’acrilammide come un probabile cancerogeno per l’uomo (2A). A

causa della breve esistenza degli spermatozoi, le mutazioni indotte nello stadio post-

spermatogonio hanno un peso irrilevante. Nelle donne il tasso di mutazione negli ovociti è

minore rispetto a quello negli spermatogoni. La quantità di danni causati dall’esposizione

è identica in cellule germinali di topo e umane (IARC 1994).

Diversi esperimenti indicano che le chinesine, proteine motrici, siano il sito primario

dell’acrilammide, riducendo il trasporto delle proteine fino a una conseguente

degenerazione delle sinapsi (Erkekoglu e Baydar 2013).

Essendo l’acrilammide una sostanza neurotossica, il sistema nervoso centrale è il

primo e principale bersaglio della sua azione tossica. Un'esposizione cronica

all’acrilammide degenera il sistema nervoso periferico e induce una degenerazione del

nervo terminale in aree cerebrali critiche per l'apprendimento, la memoria ed altre funzioni

Bibliografia

cognitive. Tali lesioni sembrano precedere cambiamenti morfologici nei nervi (Erkekoglu

e Baydar 2013).

La genotossicità dell’acrilammide così come quella della glicidammide sono studiati

in vitro e in vivo. La conversione dell’acrilammide in glicidammide è un prerequisito

essenziale per la manifestazione degli effetti genotossici:

• In vitro (Koyama et al 2011) :

L'ingestione di acrilammide induce aberrazioni cromosomiali, micronuclei, degli

scambi di cromatidi fratelli, la poliploidia, l’aneuploidia, la ricombinazione mitotica in

cellule di mammiferi. Induce mutazioni puntiformi in fibroblasti embrionali di topi

transgenici Big Blue a seguito della formazione di addotti al DNA. L’acrilammide, inoltre

non induce la sintesi non programmata di DNA (USD) negli epatociti dei ratti, mentre la

glicidammide induce la USD in cellule somatiche umane e negli epatociti de iratti.

• In vivo:

In studi condotti su cellule somatiche di mammifero (Dobrovolsky 2016), (Besaratinia e

Pfeifer 2004) l’acrilammide risulta genotossica con formazione di micronuclei, di

aberrazioni cromosomiche, di poliploidia e di aneuploidia. La clastogenicità dell’

acrilammide in vivo è ampiamente dimostrata da studi sulla formazione di micronuclei

nelle cellule di midollo osseo di topi e ratti. Nei topi, l’acrilammide induce aumenti dose-

dipendenti sia degli addotti con l’emoglobina sia della formazione di micronuclei negli

eritrociti. Nei ratti non ci sono aumenti nella frequenza di micronuclei dopo trattamento con

acrilammide. I ratti sono meno sensibili rispetto ai topi per gli effetti cancerogeni

dell’acrilammide mediati dalla biotrasformazione dell’acrilammide in glicidammide. Dopo

Bibliografia

il trattamento con GA sintetica, la frequenza di micronuclei nei topi per dose assunta di GA

in vivo è simile a quella ricavata nel precedente esperimento, dove i topi venivano trattati

con acrilammide ed esposti alla glicidammide come suo metabolita. Ciò mette in evidenza

la straordinaria potenzialità della glicidammide (sia preformata sia generata dal

metabolismo dell’acrilammide) come agente clastogeno. Studi dimostrano che la GA è

responsabile delle mutazioni delle cellule germinali.

9.3.3 Cancerogenicità dell’acrilammide

La genotossicità dell’acrilammide in vivo in cellule somatiche e germinali, la sua

conversione nell’epossido genotossico glicidammide, che forma addotti con il DNA in

vivo in molti organi, suggeriscono fortemente che il meccanismo genotossico è alla base

della cancerogenicità dell’acrilammide (Virk*Baker et al. 2014). L'azione cancerogena

dell’acrilammide fu testata in vari esperimenti condotti su topi e ratti (Virk–Baker et al.

2014), nei quali si evidenziò un aumento dell'incidenza di tumori in una varietà di siti

(polmone, pelle, organi genitali, ghiandola mammaria, cervello).

Studi epidemiologici hanno mostrato di avere molte limitazioni e sono risultati

inconcludenti nel dimostrare che un apporto elevato di acrilammide con la dieta possa

essere causa di tumori (Hogervorst et al 2007). I ricercatori dell’Harvard School of Public

Health e del Karolinska Institute di Stoccolma analizzarono la dieta di 987 malati di

cancro da almeno 5 anni che includevano 591 casi di cancro all’intestino crasso, 263 casi

di cancro alla vescica e 133 casi di cancro ai reni confrontati con 538 campioni sani

ovvero con pazienti non oncologici, tutti di età compresa tra 51 e 77 anni. Ogni

partecipante compilò un questionario sulla frequenza del consumo di 188 diversi prodotti

Bibliografia

alimentari aventi un contenuto medio-alto di acrilammide. Non si verificò un aumento del

rischio di tumore tra le persone che regolarmente consumavano cibi con elevato contenuto

di acrilammide (300-1200 ug/kg) o medio contenuto (30-299ug/kg) (Pelucchi et al 2011).

Nel secondo studio epidemiologico, fu analizzata la possibile associazione tra

assunzione di patatine e rischio di cancro in diversi siti: cavità orale e faringe, intestino

crasso, seno ed ovaio, tenendo conto delle risposte ad un questionario. Secondo gli autori i

risultati di questa analisi «forniscono una rassicurante evidenza di mancanza di una

importante associazione tra consumo di patate fritte/al forno e rischio di cancro» (Pelucchi

et al 2011). L'associazione principale che richiede un ulteriore monitoraggio riguarda il

carcinoma renale (Pelucchi et al 2011).

Tali studi dimostrarono di avere molte limitazioni soprattutto a causa del metodo

utilizzato (questionario) che mancava decisamente di precisione, tuttavia servirono a

dimostrare che il quantitativo di acrilammide assunto con la dieta non aumentava il rischio

di contrarre il cancro. Da questi studi, i media ricavarono la conclusione che l’acrilammide

alimentare non è cancerogena e che non vi sono quindi precauzioni da adottare. In realtà,

si può solo concludere che il rischio cancerogeno dell’ acrilammide alimentare è

relativamente basso e difficile da evidenziare con studi epidemiologici.

9.3.4 B iodisponibilità dell’acrilammide neoformata negli alimenti

Uno studio effettuato da Aureli et al. 2007 fornisce indicazioni sulla biodisponibilità

dell’acrilammide assunta attraverso la dieta rispetto alla stessa assunta come composto

puro attraverso l'acqua potabile. Per la sperimentazione furono impiegati 25 suini (razza

Italian Large White) suddivisi in modo random in cinque gruppi da cinque esemplari

Bibliografia

ciascuno. Il primo gruppo venne alimentato con mangime standard per suini ed acqua pura

avendo il ruolo di controllo. Il secondo gruppo invece con una miscela di mangime e

patatine fritte in quantità tale da somministrare acrilammide pari a 0.8 ug/kg al giorno

(esposizione media più elevata calcolata per l’uomo). Il terzo gruppo ricevette la stessa

dose di acrilammide del secondo gruppo, ma attraverso l'acqua potabile. Il quarto gruppo

venne alimentato con una miscela di mangime e patatine fritte in quantità tale da garantire

una somministrazione di acrilammide pari a 7.9 ug/Kg bw al giorno. Il quinto gruppo

ricevette la stessa dose di acrilammide del quarto con l'acqua potabile. Le concentrazioni

d'addotto misurate nel sangue dei suini cui l‘acrilammide e introdotta con la matrice

alimentare, furono statisticamente comparabili con quelle misurate nei suini a cui il

contaminante fu aggiunto nell’acqua potabile. Inoltre riscontrarono diretta proporzionalità

tra l’acrilammide somministrata e la concentrazione d’addotto nel sangue. I livelli

d’addotto misurati, per somministrazione di contaminante pari a 10 volte la massima

esposizione calcolata per l’uomo, non sembrano configurare il rischio dell’insorgenza di

fenomeni neurotossici.

9.3.5 Precauzioni

La precauzione migliore e più efficace è ridurre il tasso di acrilammide negli alimenti

con modifiche dei processi produttivi, stabilendo valori soglia e dosi massime ammissibili

sulla base di analisi dei rapporti quantità- effetto. Prodotti come le patatine fritte e cereali

tostati sono i più a rischio e andrebbero consumati raramente. La percentuale di

acrilammide si può ridurre decisamente cuocendo in pentola a pressione o a vapore e

riscaldando i cibi nel forno a microonde. Un’altra precauzione è quella di cuocere gli

Bibliografia

alimenti ricchi in carboidrati per il tempo strettamente necessario e a temperature moderate

(EFSA 2006).

Un’alimentazione diversificata ed equilibrata è sempre la scelta vincente. È quindi

opportuno ridurre il consumo di cibi fritti ad elevato contenuto amidaceo, anche perché un

consumo frequente di tali alimenti è comunque poco consigliabile in una dieta che vuole

essere sana e rappresentare un’importante mezzo di prevenzione per la salute. Non bisogna

mai far mancare dalla nostra giornata alimenti a base di frutta e vegetali che contengono

numerose sostanze antiossidanti che svolgono un ruolo protettivo per numerose patologie.

9.4 Acrilammide nel caffè

9.4.1 Il caffè come fonte dietetica di acrilammide

Una elevata importanza come fonte dietetica di acrilammide è data dal caffè,

principalmente nei paesi del nord Europa dove può contribuire fino a un terzo dell’importo

dietetico totale (Dybing e Sanner, 2003; Guenther et al., 2007; Svensson et al., 2003). Tra i

possibili percorsi di reazione, quella di Maillard rappresenta l’itinerario principale per la

formazione di acrilammide nel caffè, che inizia quando i chicchi sono soggetti alle alte

temperature di tostatura (Guenther et al., 2007). Il grado di tostatura è un fattore chiave nel

contenuto di acrilammide: con la tostatura chiara si ottengono delle quantità di

acrilammide significativamente alte comparandole alla tostatura scura (Bagdonaite et al.,

2008; Guenther et al., 2007; Lantz et al., 2006; Senyuva e Gökmen, 2005; Taeymans et al.,

2004). Inoltre quando vengono comparate le due specie di caffè, Arabica e Robusta, i

livelli di acrilammide sono più alti per l’ultima (Bagdonaite et al., 2008; Guenther et al.,

Bibliografia

2007; Lantz et al., 2006; Summa et al., 2007). Di conseguenza, i livelli segnalati per il

caffè torrefatto variano notevolmente, di solito entro un range di 35–540 µg/kg di caffè

(Aguas et al., 2006; Andrzejewski et al., 2004; Delatour et al., 2004; Guenther et al., 2007;

Hoenicke & Gatermann, 2005; Lantz et a l . 2006; Murkovic, 2004; Senyuva e Gökmen,

2005; Summa et al., 2007).

Si ricorda che il livello di riferimento stilato dal Regolamente UE per quanto

riguarda il caffè torrefatto inzialmente fu di 450 µg/kg (EFSA 2013), poi abbassato nel

2015 a 400 µg/kg (EFSA 2015).

Inoltre un fattore che può contribuire ad aumentare i livelli di acrilammide è il

numero di chicchi di caffè difettosi presenti nella miscela; infatti chicchi immaturi o mal

sviluppati sono caratterizzati da quantità significativamente maggiori di asparagina libera

nel chicco di caffè rispetto ai chicchi maturi (Mazzafera, 1999).

Anche il tempo di immagazzinamento influisce sui livelli di acrilammide presenti nel

caffè. Molti gruppi di ricerca hanno riportato dati consistenti dimostrando che

l’acrilammide non è stabile e sono state registrate perdite del 40 - 60% in caffè tostati,

confezionati e immagazzinati a temperatura ambiente per 6 - 12 mesi (Delatour et al.

2004) e fino al 30% dopo 3 mesi a temperature di 10 - 12°C (Hoenicke et Gaterman,

2005).

Mentre la maggior parte dei primi studi pubblicati focalizzarono la loro attenzione

sulla valutazione del contenuto di acrilammide nei chicchi di caffè, successivamente i

gruppi di ricerca si concentrarono nell’investigare la quantità realmente ingerita dai

Bibliografia

consumatori attraverso il consumo di caffè come bevanda. Bisogna sottolineare infatti che

l’acrilammide è molto solubile in acqua, per cui è facilmente trasferita dal caffè in polvere

alla bevanda (Andrzejewski et al. 2 0 0 4 ) .

Lantz et al. (2006) riportarono che l’erogazione incompleta del caffè espresso estrae

meno acrilammide dal caffè in polvere, a differenza di altri caffè, a causa del breve tempo

di contatto con l’acqua. La differenza del contenuto di acrilammide in Arabica e Robusta è

associato a un aumento del contenuto di asparagina nei chicchi crudi di robusta

(Bagdonaite et al., 2008; Lantz et al., 2006) rispetto a quelli di Arabica. Arabica e Robusta,

le due specie utilizzate per preparare l’infuso, hanno differenti proprietà chimiche e

sensoriali. La qualità della bevanda dipende di solito dalla proporzione di entrambe nella

miscela, l’Arabica è considerata un prodotto di valore più elevato. L'aggiunta della specie

Robusta alla miscela mira ad aumentare la corposità e migliorare la schiuma nell’espresso,

insieme ad un risparmio economico, dal momento che il costo della robusta è minore.

9.4.2 Influenza del grado di tostatura

Quando durante la tostatura i chicchi di caffè sono soggetti ad alte temperature,

avvengono innumerevoli reazioni chimiche come modificazioni dello stato fisico che

potrebbero influenzare l’estrazione di alcuni composti (Illy e Viani, 2005). Per poter

osservare l’influenza del grado di tostatura sul contenuto di acrilammide, consideriamo

campioni di caffè arabica e robusta tostati a differenti gradi di tostatura. In linea generale il

contenuto di acrilammide nei chicchi di caffè diminuisce significativamente con l’aumento

del periodo di tostatura (Alves et al., 2010). Infatti furono trovati livelli molto alti di

acrilammide nella tostatura chiara dei campioni di caffè. Inoltre la quantità presente nei

Bibliografia

campioni che hanno subito una tostatura scura, corrisponde a circa il 20% di quella

presente nei campioni tostati in modo leggero. Considerando tutti i campioni, si verifica

una perdita media dell’80% dalla tostatura chiara a quella scura. Taeymans et al. (2004)

basarono i loro esperimenti sull’utilizzo dell’isotopo etichettato acrilammide riportando

che più del 95% dell’acrilammide totale generata durante la tostatura è ulteriormente

degradata durante il processo e non è largamente rilevata nel prodotto finale. Comparando

le due varietà di caffè analizzate, i ricercatori trovarono un maggior contenuto di

acrilammide nei caffè Robusta in tutti gli stadi della tostatura. I risultati ottenuti per i caffè

espresso seguono un profilo simile: fu osservato un decremento significativo del contenuto

di acrilammide durante la tostatura (Soares et al., 2006). Gli espresso preparati con la

varietà Robusta contengono approssimativamente una quantità doppia di acrilammide

rispetto all’Arabica in tutti i gradi di tostatura. La diminuzione principale del 30% e 20%

per Arabica e Robusta rispettivamente, avvenne comparando la tostatura media dei caffè

espresso con le controparti scure (Lantz et al., 2006). Quindi i caffè espresso preparati

dalla tostatura scura, possono avere una perdita di acrilammide di circa il 25% rispetto

alla tostatura media. Per quanto riguarda l’efficacia dell’estrazione, non sono state trovate

significative differenze tra i campioni analizzati a differenti gradi di tostatura o nelle

differenti varietà.

9.4.3 Influenza del volume

Il volume di caffè espresso generalmente consumato è circa 30-40 mL. Comunque può

variare dal ristretto (20 mL o anche meno) al lungo (50 mL o di più) a seconda delle

preferenze dei consumatori. La percolazione dell’espresso è descritta da Lantz et al. (2006)

Bibliografia

come l’unica procedura di infusione che non estrae completamente l’acrilammide dal caffè

macinato, confrontandola con altri infusi, a causa del breve contatto tra acqua e caffè. Per

poter studiare l’influenza del volume di acqua sul quantitativo di acrilammide nel caffè

espresso, vennero usati due campioni (uno Arabica e uno Robusta) per preparare espressi di

lunghezze differenti (20, 30, 50, 70 ml). Ne risultò che l’espresso preparato con l’Arabica

conteneva un minor quantitativo di acrilammide rispetto a quello preparato con la Robusta.

Il comportamento dell’estrazione dell’acrilammide fu molto simile in entrambe le specie

di caffè, dimostrando che l’aumento del volume d’acqua che percola attraverso il caffè è

responsabile di una maggiore estrazione del composto. La variazione percentuale

dell’estrazione in base al volume dell’infuso è molto simile: dal 59% al 98%, per la

Robusta, e dal 62% al 99%, per l’ Arabica. Inoltre un caffè lungo contiene tutta

l’acrilammide inizialmente presente nel caffè macinato, il doppio di un caffè ristretto

(Lantz et al. 2006). Sebbene il contenuto finale di acrilammide diminuisce con il volume,

la concentrazione di infuso (in ng/mL) aumenta simultaneamente, a causa di una riduzione

del rapporto caffè /acqua.

In definitiva, la concentrazione di acrilammide nel caffè espresso, dipende

principalmente dal tipo di caffè utilizzato per preparare la miscela (Arabica o Robusta) e dal

loro grado di tostatura, con le quantità più basse trovate nei campioni di Arabica con

tostatura scura. L'efficienza dell’estrazione di acrilammide per gli espresso si avvicina

all’80% e questo valore è influenzato solo dall’incremento del volume dell’infuso. I processi

disponibili per ridurre il livello di acrilammide senza compromettere la qualità dell’infuso,

in particolare in relazione alle sue proprietà organolettiche, sono molto limitati.

Bibliografia

Un'opzione complementare per ridurre la quantità di acrilammide ingerita attraverso

l’espresso è quello di selezionare miscele commerciali con elevate percentuali di Arabica e

grado di torrefazione scuro e allo stesso tempo, prediligere infusi ristretti invece di quelli

lunghi, ma questo dipenderà ovviamente dalle preferenze del consumatore.

9.4.4 Valutazione dell’esposizione in base al consumo di caffè

Secondo i dati EFSA (2015), il caffè può arrivare a contribuire fino al 34% della

quantità di acrilammide ingerita quotidianamente, secondo solo alla patate fritte e prima

dei prodotti da forno. In particolar modo questi dati sono riscontrabili nei Paesi del nord

Europa, in cui il caffè contribuisce in media per il 20% dell’esposizione totale

all’acrilammide . In Danimarca ad esempio i consumi più elevati sono registrati tra gli

adulti di età compresa tra i 35 e i 44 anni, con un consumo medio di 1 litro di caffè al

giorno, per un’esposizione di 10 μg/die, mentre i forti bevitori arrivano a consumare fino a

1,8 l di caffè, per un’esposizione di 18 μg/die (Granby et al., 2004).

La quantità media di acrilammide riscontrata nel caffè espresso varia dai 20,6 μg/L di

Mesias e Morales (2016), ai 40 μg/L di Alves et al., (2010).

Bisogna in ogni caso considerare che anche le diverse modalità di prepare il caffè

influenzano significativamente i livelli di acrilammide presenti in tazza (Tabella 9.5).

Bibliografia

Tabella 9.5: Concentrazioni di acrilammide (μg/L) nelle bevande a base di caffè con diversetipologie di estrazione (Mesias e Morales, 2016).

Tipologia di estrazione Concentrazioni di acrilammide

Caffè turco 29.0 - 75.0

Caffè espresso 33.2 - 42.3

Caffè filtro 1.7 - 14

French press 2 - 16

Caffè alla brasiliana 34 - 40

Molto interessante a questo proposito è lo studio del 2016 svolto da Mesias e

Morales riguardante l’esposizione all’acrilammide in quarantuno diversi campioni di caffè

provenienti da altrettante macchine automatiche. Fu rilevata l'esposizione all’acrilammide

derivante dal consumo di caffè, tenendo conto dell'intervallo di concentrazioni osservate

tra i diversi campioni. La media registrata della concentrazione acrilammide nei

quarantuno campioni fu di 1,6 μg / tazza. Se si considera che il consumo medio di caffè

per la popolazione spagnola è di 599 tazze / persona / anno, come riportato dalla

Federazione spagnola del caffè (SCF, 2013), corrispondente a 1,64 tazze di caffè /

persona / giorno (in Italia siamo a circa 2,2 tazzine al giorno), l'assunzione giornaliera

media di acrilammide sarebbe pari a 2,6 μg / persona / giorno (intervallo: 1,3 - 3,9 μg /

persona / giorno). Supponendo un valore predefinito di 70 kg di peso corporeo per un

adulto, secondo l'EFSA Scientific Committee (EFSA SC, 2012), l'assunzione di

acrilammide dal caffè dovrebbe variare da 0,018 a 0,056 μg / kg di peso corporeo / giorno

(media: 0,037 μg / kg di peso corporeo / giorno).

Bibliografia

Al fine di calcolare il rischio potenziale per la salute umana attraverso il consumo di

acrilammide da bevande al caffè, l'EFSA e il JECFA (Comitato Esperto per gli Additivi

Alimentari dell'Organizzazione delle Nazioni Unite / Organizzazione mondiale della sanità

(FAO / OMS) hanno suggerito di utilizzare il valore MOE, definendo il margine di

esposizione (MOE) come il valore calcolato dividendo la dose che causa il cancro negli

studi sugli animali per esposizione dell'uomo all'acrilammide (FAO / OMS, 2011). A

questo proposito, è stato ottenuto un valore MOE di 8378 confrontando l'esposizione

media con il BMDL10 stabilito (limite di confidenza inferiore della dose di riferimento

10%) per i tumori mammari nei ratti femmine (0,31 mg / kg di peso corporeo / giorno) e

4865 quando il confronto è con BMDL10 per tumori delle ghiandole di Harder nei topi

maschi (0,18 mg / kg di peso corporeo / giorno).

Il comitato scientifico dell'EFSA ritiene che, per le sostanze sia genotossiche che

cancerogene, un MOE di 10.000 o superiore non sia fonte di preoccupazione dal punto di

vista della salute pubblica (EFSA, 2015). Poiché i valori MOE calcolati nello studio di

Mesias e Morales (2016) sono inferiori a 10000, si può suggerire che l'esposizione

all'acrilammide attraverso il consumo di caffè potrebbe comportare un rischio per la salute

pubblica. Tuttavia, l'esposizione massima all'acrilammide stimata in questo studio è molto

inferiore sia al valore di 0,2 mg / kg di peso corporeo / giorno, definito come il livello più

basso di effetti avversi non osservati (NOAEL) per un end-point non cancerogeno (FAO /

OMS , 2011) sia al valore di 2,6 μg / kg di peso corporeo / giorno stimato come

assunzione giornaliera tollerabile legata allo sviluppo del cancro (Tardiff et al., 2010).

Bibliografia

Pertanto, il consumo di caffè non comporterebbe un rischio elevato, sebbene tali

conclusioni debbano essere riviste per i forti consumatori di caffè (più di 5 tazze / giorno).

Un altro studio molto interessante è quello svolto da Delgado-Andrade et al. (2012)

riferita agli adolescenti maschi spagnoli che consumano una dieta tradizionale ed

equilibrata, in cui l'assunzione totale di acrilammide venne stimata in 0,534 μg / kg di peso

corporeo / giorno. Prendendo in considerazione queste stime, il caffè rappresenterebbe il

7,5% dell'apporto totale di acrilammide. Questo risultato rientra nella gamma del

contributo del caffè tostato all'apporto totale di acrilammide sia per gli adulti che per gli

adolescenti che sono consumatori medi di caffè (Arisseto e Vicente, 2015). La tabella 9.1

mostra un riassunto dell'esposizione all'acrilammide attraverso il consumo di bevande al

caffè tostato e caffè istantaneo in adulti e adolescenti di diversi Paesi, secondo la ricerca

pubblicata da Arisseto e Vicente (2015). Come osservato, i risultati trovati nel presente

studio rientrano nell'intervallo di esposizione all'acrilammide del caffè tostato per i

consumatori medi di caffè (0,003-0,171 μg / kg di peso corporeo / giorno).

Bibliografia

Tabella 9.1: Riepilogo dell'esposizione all'acrilammide e contributo all'apporto totale diacrilammide attraverso il consumo di bevande di caffè tostato e caffè istantaneo (Arisseto e

Vicente 2015).

Gruppi di popolazione

Caffè tostato Caffè istantaneo

Consumatorimedi

Consumatoriforti

Consumatorimedi

Consumatoriforti

Adulti

Esposizione (μg/kg bwa/day)

0.003-0.171 0.059-0.456 0.000-0.116 0.010-0.565

Contributo (%) 0.5-41.4 14-44.5 0.0-17.0 Up to 55.2

Adolescenti

Esposizione (μg/kg bw/day)

0.000-0.012 0.000-0.223 0.000-0.007 0.000-0.166

Contributo (%) 0.0-9.0 Up to 17.5 0.0-0.9 n.a.b

Uno dei pochi in cui vengono utilizzati dati su caffè venduti in Italia è quello di

Bertuzzi et al. del 2017. In questo studio furono analizzati 66 campioni di caffè tostato (di

cui 17 di decaffeinato) oltre che 22 campioni di caffè d’orzo e 22 di patatine in sacchetto.

Nessuna differenza significativa fu rilevata tra caffè normale e decaffeinato. La

concentrazione media complessiva di acrilammide nei campioni di caffè fu di 465 ± 368

μg / kg -1 (mediana: 339 μg kg - 1, 95° percentile: 1175 μg kg - 1). Nel 36,4% dei

campioni di caffè (32,6% e 47,0% per regolare e caffè decaffeinato, rispettivamente), il

livello di acrilammide superò i 450 μg kg − 1 (figura 9.3), ovvero il livello massimo

consentito nel caffè tostato raccomandato dalla CE (Commissione europea 2013).

Bibliografia

Figura 9.3: Distribuzione relativa della frequenza (%) di acrilammide nel caffè torrefattoregolare e decaffeinato (Bertuzzi et al. 2017).

Questi valori risultarono superiori a quelli riportati nel parere dell'EFSA (2015), in

cui il valore medio e il 95° percentile di 595 campioni di caffè tostato raccolti da

organizzazioni nazionali (n = 566) e da 29 associazioni alimentari nel periodo 2010-2013

erano rispettivamente 249 e 543 μg / kg - 1. Ad esempio studi effettuati in Romania

(Oroian et al. 2015) e Colombia (Pacetti et al. 2016) sui livelli di acrilammide nel caffè

rilevarono che circa il 58% dei campioni superava il limite di 450 μg / kg - 1, mentre in

altri studi lettoni (Pugajeva et al. 2015) e siriani (Alyousef et al. 2016) il valore mediano

fu inferiore al limite EFSA.

Considerando la concentrazione mediana di acrilammide nel caffè dello studio di

Bertuzzi et al. (sia regolari che decaffeinati), l'assunzione giornaliera media di un italiano

sarebbe di 5,2 μg. Supponendo un valore predefinito di 70 kg di peso corporeo (bw) per un

adulto secondo il Comitato scientifico dell'EFSA (EFSA SC 2012), l'assunzione di

Bibliografia

acrilammide da caffè sarebbe di 0,074 μg / kg - 1 bw giorno - 1. Il consumo di caffè è

simile all'assunzione giornaliera ottenuta per altri Paesi europei , come riportato da

Arisseto e Toledo (2015), che vanno da 0,004 μg kg - 1 bw giorno - 1 in Irlanda a 0,171

μgkg - 1 bw giorno - 1 in Svezia. Rispetto allo studio di Mesías e Morales (2016), che

stimò un'esposizione acrilammide dal caffè espresso di 0,037 μg kg - 1 bw giorno - 1 per

la popolazione spagnola, il valore riscontrato da Bertuzzi et al. per la popolazione italiana

è esattamente il doppio (0,074 μg kg − 1 bw giorno − 1).

Considerando quindi l'assunzione media di acrilammide ottenuta in questo studio per

il caffè, vennero calcolati i valori MOE di 2297 e 5811 rispettivamente per gli effetti

neoplastici e neurologici. I consumatori che amano il caffè potrebbero bere circa cinque

caffè espresso al giorno, corrispondenti a circa 35 g di caffè torrefatto e a un apporto

acrilammide di 0,169 μg kg - 1 bw al giorno - 1, con conseguente MOE di 1006 e 2544. Le

conclusioni di questo studio hanno confermato quelle di Mesias e Morales del 2016.

Bibliografia

10. Conclusioni

Dalla valutazione dell’esposizione all’acrilammide presente nel caffè (inteso sia come

chicchi tostati o bevanda) nei diversi studi citati, risulta che può sussistere effettivamente un

rischio per la salute pubblica, soprattutto se si sommano alle quantità che vengono ingerite

con gli altri alimenti contenenti acrilammide. In ogni caso dalla letteratura scientifica

disponibile ad oggi, siamo ancora lontani dal superamento dei limiti fissati dall’OMS di 0,2

mg/kg bw/day, definito come il livello più basso di nessun effetto avverso osservato

(NOAEL) per un end-point non cancerogeno (FAO 2003) e dal valore di 2,6 μg / kg di peso

corporeo / giorno stimato come l'assunzione giornaliera tollerabile correlata allo sviluppo

del cancro (Tardiff et al. 2010).

Dal momento che il caffè è tra le bevande più consumate al mondo, ulteriori studi si

rendono necessari circa le misure atte a prevenire o ridurre la formazione di acrilammide in

questo prodotto. È senza dubbio importante anche ridurre la concentrazione di questa

sostanza attraverso la giusta scelta delle materie prime, ma soprattutto valutando le migliori

condizioni di lavorazione al fine di ottenere il livello di tostatura desiderato con

concentrazioni di acrilammide ridotte, con l’obiettivo di non pregiudicare le caratteristiche

organolettiche del prodotto finito: in numerosi studi infatti sono stati riscontrati valori di

acrilammide che superavano la soglia dei 400 ug (EFSA 2015).

Dai lavori presenti in letteratura, emerge che la tipologia di espresso contenente la

minor concentrazione di acrilammide risulta essere la seguente: caffè tostato scuro, 100%

Arabica e leggermente ristretto.

Bibliografia

Infine, è opportuno educare correttamente i consumatori ad effettuare scelte alimentari

adeguate nell’ottica di un’esposizione totale all’acrilammide, la cui presenza può essere

apprezzata a concentrazioni non trascurabili anche in altri prodotti diversi dal caffè

. Selezionare gli alimenti giusti all’interno di una dieta varia ed equilibrata è senza

dubbio un comportamento auspicabile da parte dei consumatori di ogni fascia di età.

Bibliografia

Bibliografia

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