Vitulli Flavours 2014 PH TUV - marinellavitulli.it · -Derivati solfonici e solforati (cipolla,...

Firenze 20 Settembre 2014 Flavours & off flavours in ambito alimentare

Valutazione del profilo aromatico di alimenti, con un focus su erbe e spezie.Tecniche strumentali per l’individuazione di flavours & off-flavours.

Marinella Vitulli Food Contact Expert – AIBO n°°°°035

Ordine Dei Chimici della Toscana sezione A, matr n°°°°1814

Operations Manager PH TUV

TÜV SÜD pH

Flavours & off flavours in ambito alimentare

Flavours…. Di cosa stiamo parlando?

DEFINIZIONE MERCEOLOGICA

AROMA insieme delle sostanze che, naturalmente presenti

in un alimento semplice o in una preparazione alimentare,inducono stimoli rilevabili attraverso i sensi del gusto e

dell’olfatto

AROMATIZZANTE insieme delle sostanze che,

addizionate volontariamente ad una preparazionealimentare, sono atte a produrre uno stimolo

rilevabile come gusto/odore

FRAGRANZA insieme di sostanze destinate ad

impartire caratteristiche olfattive a preparazionidestinate ad un consumo che non sia quello

alimentare: profumi, cosmetici, saponi,detergenti, ecc.

TÜV SÜD pH Slide 1


VOLATILE COMPOUNDS: composti ad attività aromatizzante identificabili

attraverso operazioni gascromatografiche

p.m. compreso fra 50 e 300

composti volatili capaci di conferire gusto/odore

KEY COMPOUNDS: limitato numero di componenti volatili caratterizzanti

nootkatone : pompelmonootkatone : pompelmoetil-2-metil butirrato: melafurfuril mercaptano: caffè

(E)-2-(Z)-6-nonadienale: cocomero1-octen-3-olo: fungo

metil-2-piridin chetone: pop corn

COMPOSTI COMPLEMENTARI: composti che accompagnano i key

compounds e condizionano il grado di accettabilità dell’aroma

TÜV SÜD pH Slide 2


COMPOSTI AROMATIZZANTI PRESENTI NEGLI ALIMENTI

derivati da vie metaboliche naturali, e generati da “precursori “ in processi come cottura, friggitura, ecc..

PROCESSI BIOTECNOLOGICI: utilizzati per la produzione di aromi complessi o principi

aromatizzanti ( es. processi enzimatici perprodurre aromi formaggio, da fermentazione

microbica per aromi burro, frutta, ecc.)

FINO AL 1950: 500 sostanze note ad effetto aromatizzante

FORMULARE: mescolare fra loro in dose opportuna una serie di

materie prime con lo scopo di ottenere una “nota aromatica”

definita (sia presente in natura sia derivante da fantasia)

microbica per aromi burro, frutta, ecc.)

Anni 2000: oltre 6000 sostanze note

avvento della tecnica gascromatografica

•TÜV SÜD pH Slide 3


WONF FLAVOURINGS: with other natural flavors

formulazioni prodotte con una base naturale

(> 51%) costituite da un estratto di un definito frutto a cui sonoaddizionati aromi naturali derivati da fonti naturali di diversaorigine, es: aroma fragola costituito da succo di fragole +distillato di fragole + infuso di fragole + olio essenziale dilimone + olio essenziale di violetta ecc..

FORMULATO AROMATIZZANTE: % di aroma + diluente, supporti,antiossidanti, conservanti, emulsionanti, stabilizzanti, ecc..

AROMI COMPOSTI “VERI NATURALI” costituiti da estratti come tali omiscele di estratti con oli essenziali, o miscele di estratti con oleoresine

AROMI ARRICCHITI: costituiti da estratti naturali + sostanze neo-naturali,naturali isolate, natural identiche

AROMI RICOSTITUITI: estratti naturali + sostanze natural-identicheNEO-NATURALI: sostanze ottenute per via biotecnologica

NATURALI ISOLATE: sostanze estratte da fonti naturaliEs: benzaldeide da noccioli di albicocca



OLI ESSENZIALI: rientrano nella classe di “isolati” le sostanze estratte da oliessenziali; es: anetolo, citral, linalolo, mentolo, ecc.

MOLECOLE DERIVATE DA CHIMICA SOFT: processi costituiti dareazioni indotte da trattamenti fisici (riscaldamento a temperatura moderata)

senza l’intervento di reattivi chimici o di catalizzatori

Es: alcoli e acidi in combinazione per ottenere esteri con semplice riscaldamento

AROMATIZZANTI IDENTICI A QUELLI NATURALI:AROMATIZZANTI IDENTICI A QUELLI NATURALI:singole sostanze chimiche dotate di proprietà aromatizzanti ed ottenute per sintesi

chimica o isolate con procedimentichimici, chimicamente identiche a sostanze presenti in prodotti di origine

vegetale o animale

AROMATIZZANTI ARTIFICIALIsostanze chimiche dotate di proprietà aromatizzanti ed

ottenute per sintesi chimica, ma non chimicamente identiche a sostanze

naturalmente presenti nei prodotti di origine vegetale o animale



COMPOSIZIONE CHIMICA: C-H

-Idrocarburi monoterpenici (C10) alifatici e aromatici insaturi.Es Limonene (agrumi) e pinene (eucalipto)

-Idrocarburi sesquiterpenici (C15): cadinene (limone) Cariofilliene (cannella); azuleni (camomilla)

--Idrocarburi diterpenici (C20): canforene (canfora)

COMPOSIZIONE CHIMICA: C-H-OCOMPOSIZIONE CHIMICA: C-H-O

-Alcoli: linalolo (lavanda) geraniolo (geranio)-Aledidi : adeide cinnamica (cannella) benzoica (mandorle)

-Chetoni: carvone (aneto), mentone (menta)-Fenoli: timolo (timo) eugenolo (chiodi di garofano)

-Eteri: anetolo (anice), safrolo (noce moscata), eucaliptolo (eucalipto)-Esteri: acetato di linalile (lavanda), acetato di geranile (eucalipto)

-Acidi organici: acido cinnamico e benzoico (balsami)-Perossidi: ascaridiolo (chenepodio)



struttura idrocarburica,

con ampia variabilità di

peso molecolare

COMPOSIZIONE CHIMICA: C-H-O-N-S

TERPENI e TERPENOIDIL’appartenenza alla classe dei terpeni è

determinata dalla condizione di avere una struttura formata da più unità di isoprene (metilbutadiene,

C5) legate normalmente tra loro testa-coda

- Derivati solfonici e solforati (cipolla, aglio, senape)

Questi Composti si classificano in base al numero di

atomi di carbonio, multipli di 5, da cui sono costituiti

unità 5 Totale atomi di C denominazione

1 5 emiterpeni

2 10 monoterpeni

3 15 sesquiterpeni

4 20 diterpeni

5 25 sesterpeni

6 30 triterpeni

8 40 caroteni

Monoterpeni C10: responsabili del profumo di numerose piante(mentolo nella menta);Sesquiterpeni C15: deterrenti alimentari (gossipolo) o molecolearomatiche (bisabolo della camomilla)Diterpeni C20: fitoalessine (casbene del ricino) e precursori degliormoni (gibberelline)Triterpeni C30: deterrenti alimentari (azodiractina, che inibisce ilsenso di fame, e lupeolo, precursore delle saponine);Tetraterpeni C40: precursori di licopene, carotene e xantofille



Si tratta quindi di miscele di sostanze volatili e semi volati:

Come avviene l’analisi gascromatografica?

Come si produce un cromatogramma di una matrice dotata di “flavour”?



Come è possibile passare dalla matrice all’

Iniezione gas cromatografica?

Tramite il ricorso a

opportune tecniche

analitiche



La valutazione del profilo aromatico può avvenire per estrazione e iniezione di un estratto in GC-MS o per tecnica di

campionamento in spazio di testa delle componenti volatili


Vediamo su quali principi si basa la tecnica:



Un piccolo ripasso: perché una sostanza avrebbe affinità con la fase gassosa?Perché la sostanza evapora? Cosa significa la parola volatile?


La volatilità è una proprietà chimico-fisica che rappresenta la tendenza di un solido o di un liquido rispettivamente a sublimare o ad evaporare.

In generale sono considerate volatili le sostanze che in determinate condizioni di pressione e temperatura, presentano elevata tensione di vapore (ovvero la pressione esercitata dalla sostanza in fase gassosa in condizioni di equilibrio). In altre parole il sistema tende ad

evolvere spontaneamente verso lo stato aeriforme, raggiungendo il massimo livello di stabilità relativo alle condizioni in oggetto.


Nella pratica in chimica analitica per valutare la volatilità di composti si considera ilpunto di ebollizione:

(NB: L'EBOLLIZIONE E’ UN PASSAGGIO DI STATO DA LIQUIDO A VAPORE DI TUTTA LA MASSA LIQUIDA)

Da cosa dipende il punto di ebollizione? Da vari fattori, tra cui il peso molecolare:



Se si confrontano composti di massa molare uguale o simile, l’andamento delle temperature di fusione e di ebollizione è prevedibile in base alla polarità dei legami e all’eventuale presenza di legami a idrogenopiù o meno forti.


Come si può notare, l’etanolo bolle a T relativamente alta per la presenza del forte legame

idrogeno; il legame idrogeno nelle ammine è più debole, per la minore polarità del legame N-H rispetto a O-H e l’ammina primaria, che ha due atomi di H capaci di legame idrogeno ha T.ebsuperiore rispetto all’amina secondaria, che ne ha solo uno, a parità di massa molare. L’amminaterziaria, pur essendo più pesante, bolle a T inferiore perchè non forma legami idrogeno. L’acetaldeide, molto polare e miscibile con l’acqua, non ha legami a idrogeno e bolle a r.t..


Tecnica più sensibile

e specifica: SPME




Comparazione tra tecniche


I fattori e le variabili in gioco nella tecnica SPME sono numerosissime, ad esempio solo considerando la polarità…….


Ray Mindrup, Robert E. Shirey, Supelco, Supelco Park, Bellefonte, PA, 16823 USA



E’ preferibile lavorare con fibra mista DVB – PDMS - Carboxen


La tecnica SPME nasce grazie

alle intuizioni di Janusz Pawliszyn,

che riuscì ad immobilizzare

un’appropriata fase stazionaria su

di una sottile fibra in silice fusa.

Il rivestimento della fibra è


Il rivestimento della fibra è

costituito da un polimero

immobilizzato, da un adsorbente

solido o da una combinazione dei

due, ed utilizza il principio

absorbimento o dell’adsorbimento.



L’absorbimento è tipico dei rivestimenti a fase liquida come il polidimetilsilossano (PDMS) ed il poliacrilato (PA), in cui le molecole degli analiti si ripartiscono nella fase della fibra, fino ad occuparne l’intero volume..Nell’adsorbimento, fenomeno che si ottiene nei substrati solidi come il Carboxen (CAR), la struttura porosa del rivestimento permette di fissare l’analita nei pori della fase solida ..


Rivestimento poroso:


Da Anal. Chem, 72; pag.5179 (2000) Ed. American Chemical Society


Dove:t= tempo di campionamentoDg=coeff. DiffusioneL=lunghezza fibra (1cm)b=diametro esterno rivestimento fibra

Uptake teorico (fibra con fase porosa)


rivestimento fibraCg=concentrazione analitaT=temperatura

d = 9,52 (b / Re0,62 Sc0,38)Re=2ub/vu=velocità lineare dell’aria (cm/sec)v=viscosità cinematica dell’aria (cm2/sec)Sc=v/ DgDg=coeff. Diffusione…..



Confronto tra due analisi eseguite con differenti fibre di un aroma tartufoFood Science and Technology 42 (2009) 1253–1259


Purge & Trap

L’SPME non è l’unica tecnica analitica sensibile per valutare le sostanze volatili….

Abbiamo parlato anche di Purge&Trap

L’estrazione mediante “purge and trap” è una


L’estrazione mediante “purge and trap” è una variante della tecnica dello spazio di testa. In questo caso i composti volatili sono estratti da

un campione liquido mediante il

gorgogliamento di un gas inerte direttamente all’interno matrice liquida Viene così realizzata l’estrazione delle sostanze volatili che sono poi adsorbite su un opportuno materiale adsorbente.


Numerosi i materiali che si possono utilizzare…



Le fasi maggiormente utilizzate sono Tenax , gel di silice e carbone attivo.Il carbone attivo fornisce buone prestazioni per i composti quali dicloro/difluorometano e triclorobenzeni e altri composti altamente volatili.Il Tenax intrappola composti con punti di ebollizionesuperiore a 35 ° C ; il gel di silice composti con punti di ebollizione inferiore a 35 ° C con l'eccezione di diclorodifluorometano e composti di volatilità simile .

Anche in questo caso l’interazione dipende dall’affinità della sostanza con la fase absorbente


In commercio ci sono miscele brevettate (es VOCARB 3000)

Anche in questo caso l’interazione dipende dall’affinità della sostanza con la fase absorbente



Bene, abbiamo chiarito la modalità di campionamento delle componenti volatili analizzando direttamente la matrice, tecnica diretta, rapida, ma associabile anche alla valutazione di

estratti ottenuti dalla matrice.

Vantaggi derivanti da tecniche di estrazione? Utilizzare solventi specifici per valutare differenti componenti (ad esempio composti polari con estrazione in etanolo/metanolo o componenti meno polari tramite estrazione con esano) e valutare anche componenti semi-volatili

Le tecniche estrattive sono utilizzate per estrarre ad esempio principi attivi dalle piante, e valutarne al tempo stesso le componenti del profilo aromatico.

Quali le tecniche utilizzate?



Quali le tecniche utilizzate?



La quantità di oli essenziali estratti dalle spezie èun dato quantitativo che costituisce un importanteparametro merceologico



Rev . 2010



NOME ITALIANO NOME LATINOess. oil

content (min)

ess. content

(min)

ess. oil content (min)

(8) (1,2) (3)

% p/p (whole)%

ml/100g%

(whole)%

(ground)AGLIO (polvere) Allium sativum L.ALLORO Laurus nobilis L 1,0 (ISO) 1,5 1,0ANETO Anethum graveolens L. 1,0 (ESA) 2,5 2,0ANICE STELLATO Illicium verum Hooker fil 7,0 (*)ANICE VERDE Pimpinella anisum L. 1,0 (ISO) 2,0 2,5 2,0BASILICO Ocimum basilicum L. 0,5 (ESA) 0,5 0,5CAMOMILLA COMUNE Matricaria recutita L. 0,4 (**)CAMOMILLA ROMANA Anthemis nobilis 0,7 (*)CAMOMILLA ROMANA Anthemis nobilis 0,7 (*)CANNELLA DI GIAVA Cinnamomum burmannii Blume 1,5 1,5CANNELLA (Cassia) Cinnamomum cassia Blume 1,0 (ESA) 1,5 1,5

CANNELLA (Cinnamon)Cinnamomum zeylanicum Blume o Cinnamom verum Presl 0,4 (ESA) 1,2 1,5 1,5

CARDAMOMO Elettaria cardamomum Maton 4,0 (ESA) 3,0 3,0CARVI Carum carvi L. 2,5 (ISO) 3,0 (*) 1,5 1,0CERFOGLIO Anthriscus cerefolium L.CORIANDOLO Coriandrum sativum L. 0,3 (ESA) 0,3 (*) 0,3 0,2CUMINO Cuminum cyminum L. 1,5 (ESA) 2,5 2,0CURCUMA Curcuma longa L. 2,5 (BSI)CURCUMA Curcuma longa L. 1,5 (ESA)DRAGONCELLO Artemisia dracunculus L. 0,5 (ESA) 0,2 0,2ERBA CIPOLLINA Allium schoenoprasum L.



FINOCCHIO DOLCEFoenicolum vulgare Miller var. dulceDC 1,5 (ESA) 2,0 (*) 1,5 1,0

GAROFANOSyzygium aromaticum (L.) Merill(Eugenia caryophyllata Thumb) 14 (AFNOR) 15,0 16,0 14,0

GINEPRO Juniperus communis L. 1,0 (*)MACIS Myristica fragrans Houtt 5,0 (ISO) 15,0 14,0MAGGIORANA Majorana ortensis Moench. 1,0 (ISO) 1,0 0,8NOCE MOSCATA Myristica fragrans Houtt 6,5 (ESA) 7,0 6,0ORIGANO Origanum vulgare L. 1,5 (ESA) 2,5 (*) 2,0 1,5ORIGANO MESSICANO Lippia graveolens 3,0 2,0PAPRIKA Capsicum spp (C. annuum)PEPE BIANCO Piper nigrum L. 1,5 (ESA) 1,5 1,5PEPE NERO Piper nigrum L. 2 (ISO) 2,0 1,5PEPERONCINO Capsicum spp (C. annuum)PIMENTO (GIAMAICA) Pimenta officinalis L. 3,5 (ISO) 3,0 2,0PIMENTO (ALTRE ORIGINI) Pimenta officinalis L. 2 (ESA)PREZZEMOLO Petroselinum sativumROSMARINO Rosmarinus officinalis L. 1,0 (ISO) 1,2 (*) 1,5 0,8

SALVIA Salvia officinalis L. 1,51,5(w);

1,2(c) (*) 1,5 1,0SANTOREGGIA Satureja hortensis L. 0,5 (ESA)SEDANO Apium graveolens L. 1,5 (ISO)TIMO Thymus vulgaris L, Thymus zygis 1 (ISO) 1,2 (*) 0,8 0,5ZAFFERANO Crocus sativus L.ZAFFERANO Crocus sativus L.ZENZERO Zingiber officinale Roscoe 1,5 (ISO) 2,0 1,5



Quando finalmente si è ottenuto un estratto o un olio essenziale di un alimento o di una pianta/spezia che si desidera caratterizzare, o si è allestito il provino in una fiala per spme, non resta che procedere con l’analisi gas cromatografica.

2)b Introduzione fibraSPME nell’iniettore

1) Iniezione diretta dell’estratto e Determinazionequali/quantitativa dei

2)a Adsorbimento daparte della fibraSPME degli analitidello spazio di testa(HS-SPME)

SPME nell’iniettoredel GC-MS(desorbimento)

2)c Determinazionequali/quantitativa deicomposti presenti

quali/quantitativa deicomposti presenti

oppure:



Supponiamo che un’industria voglia produrre un olioaromatizzato al timo, senza utilizzare aromi, e sia allaricerca di un prodotto di qualità, standard, per poter ottenereun prodotto finito standard

Il timo Thymus vulgaris L. è tipico del Sud Europa, dalla Spagna all’Italia; è una pianta arbustiva dalla Spagna all’Italia; è una pianta arbustiva perenne appartenente alla famiglia delle Lamiaceae, alta circa 40/50 cm, conosciuta dal tempo degli antichi Egizi e utilizzata da sempre come condimento o come pianta medicinale; esercita, infatti, un'azione antisettica, balsamica ed espettorante (molto utile contro tosse, pertosse, bronchite acuta e cronica) e grazie al contenuto di Timolo



Si comparano 4 prodotti diversi reperibili sul mercato: dopo aver valutato la quantità di oli essenziali, molto simile nei diversi campioni (circa 1%) si decide di compararne la composizione. •TÜV SÜD pH Slide 35


La composizione degli oli essenziali di timo è riportata in numerose pubblicazioni scientifiche. I principali componenti sono riportati nella seguente figura (da Handbook of herbs and spices –Edito da K. V. Peter CRC press)



La maggior parte dei componenti ritrovabili nel timo appartengono al gruppo dei monoterpeni ed

è il Timolo, un monoterpene fenolico, il più rappresentativo (30-55%).

Il Timolo è sempre accompagnato da alcuni monoterpeni chiamati carvacrolo (1-5%), un isomero del timolo, così come p-cimene (15-20%) e gamma terpinene (5-10%). Altri monoterpeniriscontrabili sono linalolo (1-5%) e, in minori percentuali, borneolo, canfora, limonene, mircene, beta-pinene, trans-sabinene idrato, alfa-terpineolo e terpinen -4- olo.I sesquiterpeni non sono molto importanti negli oli di timo. Solo il beta-cariofillene (1-3%) è talvolta menzionato.menzionato.

E’ importante ricordare che il T.vulgaris, la maggior risorsa di timo commercializzato, è una specie chimicamente polimorfa: nel 1960 sei differenti chemio tipi di T.vulgaris sono stati trovati nel sud della Francia (Granger e Passet, 1973). Sono stati chiamati in base al monoterpene dominante nell’olio essenziale: “thymol type, carvacrol type, linalool type, geraniol type, alfa-terpineol type e trans-thuyanol type”.

Solo il chemiotipo al timolo è di interesse commerciale.



Le caratteristiche di qualità necessarie per il timo sono state formalizzate anche dalla FARMACOPEA EUROPEA e sono riportate nella tabella sottostante



Risultato delle analisi : solo 2 dei quattro prodotti hanno il profilo aromatico convenzionale; Il carvacrolo (timo 1) è un costituente dell’olio essenziale di origano, e il borneolo (timo 4) è presente in canfora e rosmarino



Solo i campioni 2 e 3 presentano il profilo aromatico tipico del Thymus vulgaris L



Eppure tutti e quattro i prodotti apparivano

gradevoli all’odorato e apparentemente simili…..

Come dice il “maestro” Prof Fernando Tateo……

NON BISOGNA “NASARE”…..



Ma quanto è importante per l’industria un prodotto standard? Quante volte le erbe, le spezie, gli aromi sono fondamentali per definire il profilo e la qualità caratteristici del prodotto finito?

Qualche esempio…..



Ma anche in molti altri casi la miscela di erbe e spezie definisce il profumo e Il sapore caratteristici di numerosi prodotti sul mercato… ecco perché è importante utilizzare prodotti di qualità e standard, in un ambito in cui i periodi di raccoltacostituiscono variabili importanti!



Vediamo un altro esempio: un’azienda alimentare vuole realizzare una zuppa di lenticchie, aromatizzata con alloro.

Vediamo i tipici costituenti del profilo aromatico dell’alloro (Laurus Nobilis):



Numerosi studi riportano una importante biodiversità aromatica in base all'origine geografica dell'alloro

Altri studi inoltre evidenziano come nell'ambito di uno stesso paese si presenti una certa variabilità:



Uno studio del 1997 (J. Agric. Food Chem. 1997, 45, 4821-4825) evidenzia invece la variabilità della composizione (e della quantità) degli oli essenziali in base al periodo di raccolta:

E' evidente che la composizione degli oli essenziali di alloro foglie dipende da numerosi fattori, comunque un importante componente è l’1-8 cineolo



Come riportato nel lavoro del gruppo russo T. A. Misharina - A. N. Polshkov (AppliedBiochemistry and Microbiology 2005) la composizione dei composti volatili di foglie dialloro dipende largamente dall'età della pianta, dalla sua origine, dal tempo di raccoltadelle foglie e dalla durata e dalle condizioni di stoccaggio.

Oli essenziali di foglie raccolte durante l'estate (dal 1998 al 2003) differiscono da quellidelle foglie raccolte in autunno, per l'assenza di monoterpeni, un basso contenuto di 1,8cineolo (eucaliptolo) (non più del 30%) e una alta concentrazione (50-62%) di alfa terpinilcineolo (eucaliptolo) (non più del 30%) e una alta concentrazione (50-62%) di alfa terpinilacetato.

Nello stesso lavoro è mostrata la variazione dell'olio essenziale di foglie raccolte nelperiodo autunnale, sotto diverse condizioni di stoccaggio; dalla tabella si deduce ladiminuzione durante lo stoccaggio (di 12 mesi) di monoterpeni, mentre la concentrazionedi p-cimene aumenta; il terpinene è l'unico composto che va incontro a completaossidazione, ma ciò non cambia le proprietà organolettiche del prodotto.



L’1-8 cineolo è un monoterpene presente anche in altre erbe:



Passiamo quindi alle nostre indagini: per assicurare alla azienda che voleva produrre la zuppa di lenticchie con un alloro di buona qualità e con caratteristichestandard sono stati valutati due differenti fornitori:

In entrambi i campioni l'1-8 cineolo (eucaliptolo) non è il composto più rappresentato.•TÜV SÜD pH Slide 51


Per completare l’indagine sono state eseguite analisi in GC-FID presso l’università di Milano (Tateo – Bononi)

Oltre ad alfa terpinil acetato ed eucaliptolo, e’ evidente l'importanza dei picchi di alfa tujone e canfora



L’eucaliptolo e’ meno del 9%



In questo altro lotto, fornito da stesso fornitore, l’1-8 cineolo è presente al 31%Si tratta di un lotto, a differenza degli altri, non sottoposto a sanificazione tramitesteam sterilization



Il terzo prodotto è l’unico che contiene più del 30% di eucaliptolo, componente che dai dati presenti in letteratura è un composto caratterizzante e presente nelle foglie di Laurus Nobilis.

PER OTTENERE UN PRODOTTO FINITO STANDARD L’AZIENDA ALIMENTARE DEVE NON SOLO SELEZIONARE IL FORNITORE, MA ANCHE MONITORARLO NEL TEMPO PER NON INCORRERE MONITORARLO NEL TEMPO PER NON INCORRERE IN SPIACEVOLI SORPRESE…

SE IL CONSUMATORE E’ ABITUATO AD ACQUISTARE E A GRADIRE UNA ZUPPA DI LENTICCHIE

AROMATIZZATA ALL’ ALLORO, PERCHE’ RISCHIARE DI PRODURRE UNA ZUPPA

CHE SEMBRA AROMATIZZATA CON CARDAMOMO?



L’analisi del profilo aromatico è quindi fondamentale per garantire all’industria produzioni di buona qualità e standard…

Riporto il caso di una industria alimentare che acquistava formaggio disidratato in scaglie, che poi veniva utilizzato per preparare pietanze che avevano una shelf life di 12 mesi (non in banco frigo).

Spesso le analisi sensoriali possono essere utili a supporto di prove di conformità

di lotti di ingredienti alimentari

banco frigo).Un lotto pervenuto dal solito fornitore presentava un odore forte, tendente al rancido, differente rispetto agli altri lotti pervenuti dallo stesso fornitore.

L’analisi SPME del prodotto maleodorante, sovrappostaall’analisi SPME del prodotto conforme, evidenziava ilpicco dell’acido butirrico maggiorato di circa 5 volte(acido butirrico C4H8O2CH3(CH2)2COOH)



Spesso nei prodotti industriali possono essere presenti sostanze indesiderate, provenienti da fenomeni degradativi:

ORIGINEa) trattamenti termici necessari per la stabilizzazione delle preparazionialimentari soggette a degradazione microbiologica;b) trattamenti termici necessari al conferimento di caratteristicheessenziali (cottura, frittura, ecc.);c) stoccaggio di materie prime e di prodotti finiti; d) scelta di materie prime (es: acquisti non guidati da controllo di qualità adeguato)e) scelta di sostanze aromatizzanti e loro impiego nel processo di“aromatizzazione”f) trattamenti termici identificabili in generale come “uso del freddo”



CONSEGUENZE

1) reazioni di Maillard conseguenti a trattamenti termici con formazione di“colori e sapori” non graditi e comunque inattesi (a carico di zuccheri esostanze azotate)2) imbrunimento enzimatico3) ossidazione e degradazione di materie grasse3) ossidazione e degradazione di materie grasse

4) degradazione di sostanze aromatizzanti5) perdita di intensità dell’aroma e comunque viraggio delle caratteristicheorganolettiche6) induzione di carica microbica da uso di materie prime inadeguate7) induzione di carica microbica per inadeguate operazioni di confezionamento e stoccaggio8) modificazioni strutturali di natura fisica conseguenti ad uso inadeguato del freddo9) shelf life inadeguata (difficoltà di conservare caratteristiche standardnel tempo previsto di distribuzione)



Fenomeni di degradazione conseguenti adimpiego di tecnologie industriali

INTERVENTI

Controllo preventivo della qualità delle materie prime

Studio dei processi e delle conseguenze possibili dei processiStudio dei processi e delle conseguenze possibili dei processi

Identificazione della presenza di molecole indesiderate di natura nota

Identificazione (ricerca) di sostanze organiche di natura ignota

chimica analitica degli alimenti, tra cui valutazione del profilo sensoriale



Qualche esempio: degradazione ossidativa (formazione di aldeidi)



Acidi grassi e relative aldeidi



Riguardo off flavours di prodotti lattiero caseari, vediamo come nel prodotto definito “yogourt anomalo” sia presente in quantità importante l’acido butirrico: è infatti un tipico

prodotto di degradazione dei prodotti a base latte

Grazie all’analisi comparativa in SPME Grazie all’analisi comparativa in SPME fu possibile convincere il fornitore ad ammettere la non conformità (dovuta, dopo indagine eseguita dal fornitore, ad un problema di trasporto)



Salsa disidratata:altro caso di valuazione di off-flavour, legato ad un problema di shelf life/packaging

Le anomalie riscontrate nel campione oggetto di contestazione riguardavano sia il colore del

Sugo pronto al pomodoro

Le anomalie riscontrate nel campione oggetto di contestazione riguardavano sia il colore del pomodoro essiccato, che risultava significativamente più scuro rispetto a quello del campione di riferimento, sia l’odore, che risultava globalmente più piatto, stantio, meno fresco e meno accettabile rispetto al riferimento, sia l’aspetto, che risultava impaccato (fenomeno del caking)

Si decise di ricorrere ad una valutazione in SPME, ricorrendo anche al supporto di un ente terzo.

I lotti di colore bruno presentavano un’umidità dell’8%, contro un’umidità del 5%dei lotti conformi, ma veniamo all’analisi SPME:



Nel campione non conforme, la distribuzione quali-quantitativa dei composti aromatizzanti riferibili alle spezie presenti in formulazione risultava del tutto alterata rispetto a quella rilevata nel campione di riferimento: la frazione più volatile dell'aroma, costituita prevalentemente da monoterpeni (es. alfapinene, beta-pinene, mircene, delta-3-carene, p-cimene, limonene ecc.) responsabili delle note di testa “fresche/speziate”, risultava infatti significativamente impoverita rispetto a quella del campione di riferimento, in cui i composti citati costituivano circa il 50% della frazione volatile totale; al contrario, si evidenziava una predominanza assoluta, nel campione contestato, di composti ossigenati (meno volatili) responsabili di note "balsamiche" (linalolo, mentone, estragolo, eugenolo).mentone, estragolo, eugenolo).Nel campione non conforme risultavano presenti quantità significativamente più elevate di 6-metil-

5-epten- 2-one (tono “verde/grasso”), composto volatile solitamente derivato da degradazione ossidativa del licopene, carotenoide presente nel pomodoro utilizzato in formulazione

In conclusione il campione non conforme risultava gravemente depauperato per quanto riguarda i composti aromatizzanti costituenti la nota di testa più fresca dell’aroma e presentava chiari indici di degradazione di tipo ossidativo (aumento del 6-metil-5-epten-2-one). L'odore stantio e il viraggio del colore erano coerenti con l'ipotesi di una degradazione ossidativa a carico della frazione carotenoicae lipidica.



Sovrapposizione dei due cromatogrammi SPME/GC-MS (in rosso il campione non conforme)

Il problema fu gestito dall’azienda alimentare collaborandocon il fornitore di pomodoro disidratato, che modificò ilpackaging ricorrendo a un maggior effetto barriera alvapore acqueo



Abbiamo visto quindi svariate applicazioni di analisi di flavours & off flavours in ambito alimentare….

Concludiamo con una riflessione: la tecnica analitica illustrata è applicabile solo in ambito di sicurezza alimentare o anche in ambito di sicurezza di prodotto in generale?

Nelle iniziali definizioni abbiamo parlato di:

FRAGRANZA insieme di sostanze destinate ad

impartire caratteristiche olfattive a preparazionidestinate ad un consumo che non sia quello

alimentare: profumi, cosmetici, saponi,alimentare: profumi, cosmetici, saponi,detergenti, ecc

Illustro brevemente due casi di applicazioni in ambito fragranze……



Alcuni anni fa un produttore di candele mi chiese di valutare una candela alla citronella, venduta per allontanare le zanzare, poiché era convinto che il fornitore dell’essenza non stesse fornendo un prodotto standard, poiché l’intensità degli ultimi lotti ricevuti non era adeguata.

Il prodotto fornito era un’essenza denominata Essenza Citronella. La citronella può essere di Ceylon o di Giava, cambiano le % nella composizione

The characteristic of the oil is due to the presence of four main components, citronellal, eugenol, geraniol

and limonene - Current Research in Microbiology and Biotechnology Vol. 1, No. 3 (2013): 98-103



L’analisi del profilo aromatico, eseguita tramite diluizione dell’essenza ed analisi GC-MS, haevidenziato una predominanza di benzil benzoato, composto aromatico presente in natura adesempio in cannella, giacinto, gelsomino, narciso etc… ed utilizzato come solvente e coadiuvantetecnologico nell’industria dei saponi, profumi e in cosmetica, e talvolta come prodotto di taglionell’industria degli aromi.Il benzil benzoato conferisce profumazione balsamica e resinosa ed è utilizzato in miscele di

repellenti ed acaricidi.

Si ritrovano poi, in quantità non particolarmente rilevanti, i tipici componenti della citronella,Si ritrovano poi, in quantità non particolarmente rilevanti, i tipici componenti della citronella,

ovvero il geraniale e il citronellale, che insieme dovrebbero costituire, a seconda delle varietipologie e provenienze, dal 50 all’80% dell’essenza di citronella.Sono state poi ritrovati (vedi cromatogramma allegato) discrete quantità di eucaliptolo e lievi quantitàdi canfora, che contribuiscono alla produzione di un aroma lieve, pungente e canforato.Presenti poi alfa-pinene, responsabile del tipico aroma di pino, e bornil acetato, componente tipicodegli estratti di rosmarino. Da notare la presenza di limonene in minime quantità, anche se vaconsiderato che l’eucaliptolo (o 1-8 cineolo) è al tempo stesso un prodotto di degradazione dellimonene, ed in parte la sua presenza potrebbe quindi derivare dall’utilizzo di limonene.



Altro ambito di applicazione dell’analisi: ricerca di allergeni da fragranzenei cosmetici….

Analisi eseguibile saponi, creme, shampoo….



Numerosi parametri, per i quali è necessario quali è necessario eseguire analisi quantitativa, calibrando la gc ms con i relativi standard



Cromatogramma GC-MS contenente tutte le sostanze in esame



Si rileva presenza di Builfenil metilpropionale (250 mg/kg), Linalolo (210 mg/kg), entrambi dichiarati in etichetta.Si rileva inoltre la presenza di Citrale (15 mg/kg), Cumarina (40 mg/kg), Eugenolo (30 mg/kg), Geraniolo (30 mg/kg), Citronellolo (85 mg/kg), Limonene (30 mg/kg).Il limite sopra il quale una molecola deve essere obbligatoriamente dichiarata in etichetta nei

prodotti destinati ad essere risciacquati secondo la Direttiva del Consiglio n°76/768/CEE è di 100 mg/kg, l'etichettatura si rivela quindi essere conforme relativamente

Il campione in esame era conforme:

76/768/CEE è di 100 mg/kg, l'etichettatura si rivela quindi essere conforme relativamente alle molecole odorigene riportate nella Direttiva citata. (sostituita dal Regolamento 1223/2009, effettivo in tutti i suoi punti a partire da luglio 2013).

Ad ogni modo si ritrovano in commercio alcuni prodotti non conformi, che spesso non subiscono i necessari controlli solo perché questa analisi

è eseguita da pochissimi laboratori, poiché richiede un know how particolare



Oltre al know how particolare è necessario avere strumenti particolari…


Library specialized in Flavor and Fragrance

The FFNSC GC/MS Library Ver.1.3 is specialized for 1,830 flavor and fragrance compounds

and contains mass spectra as well as retention indices.

* The GC/MS data for the FFNSC Library were obtained by the Prof. Mondello group of the

University of Messina in Italy.

Oltre al know how particolare è necessario avere strumenti particolari…

Strumenti e know how che si trovano nei laboratori TUV-pH

Grazie per l’attenzione

Marinella Vitulli - Operations Manager PH_TUV

TÜV SÜD pH

Laboratorio alimentareVia Sangallo, 29 - 50028 Tavarnelle Val di Pesa - Loc. Sambuca (FI)tel. 055.80961 - fax 055.8071099

Laboratorio ambientale, Uffici e Amministrazione

Via Bramante, 10/12 - 50028 Tavarnelle Val di Pesa - Loc. Sambuca (FI) tel. 055.80677 - fax 055.8067850

[email protected] tel 335 5608020

Vitulli Flavours 2014 PH TUV - marinellavitulli.it · -Derivati solfonici e solforati (cipolla,...

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