” Il contabile deve essere a conoscenza dei dati di stabilità per stabilire e giustificare le spese per le potenziali modifiche delle tecniche di elaborazione, il costo delle premiscele di nutrienti, ecc.
” Il nutrizionista deve essere consapevole dei dati di stabilità per valutare le scelte e, in definitiva, l’offerta di nutrienti per i consumatori.La stabilità dei nutrienti è influenzata da fattori fisici e chimici. Nella figura 1 si può vedere una vasta gamma di fattori fisici e chimici che influenzano la stabilità dei nutrienti. Sebbene molti fattori possano causare una grave degradazione dei nutrienti, è possibile sviluppare misure per ridurre al minimo le perdite applicando una tecnologia adeguata, che include l’applicazione di un rivestimento protettivo per un singolo nutriente;aggiunta di antiossidanti; controllo della temperatura, dell’umidità e del pH; protezione da aria, luce e metalli incompatibili durante la lavorazione e lo stoccaggio. In questo documento, diversi mezzi per ridurre l’entità della degradazionesarà discusso, soprattutto per quanto riguarda la vitamina A, iodio e ferro.
Vitamina A
La vitamina A è un micronutriente critico, essenziale per la visione notturna e per il mantenimento dell’integrità della pelle e delle mucose. Un primo segno di carenza di vitaminaè la cecità notturna. Grave carenza di vitamina A può risultarececisione permanente. La carenza di vitamina A è ancora un importante problema nutritivoin Indonesia e in molte altre parti del mondo. I principali programmi di intervento contro la carenza di vitamina A somministrati dal governo indonesiano sono l’educazione alimentare, la distribuzione di capsule di vitamina A e la fortificazione di alimenti selezionati ampiamente consumati.
La fortificazione di alimenti con vitamina A ha dimostrato di essere una strategia molto promettente. Un progetto pilota sulla fortificazione di vitamina A di monosodiumglutamate (MSG) in tre province ha portato alla riduzione della prevalenza di carenza di vitamina A. Ulteriori sviluppi dipendono dal superamento dei cambiamenti di colore causati dalla fortificazione di MSG con vitamina A. Altri alimenti, suchas olio di palma e tagliatelle, sono stati considerati come portatori di vitamina A.
La vitamina A si presenta in molte forme, come retinolo (alcool), retina(aldeide), acetato di retinile o palmitato di retinile (esteri) e provitamina Acarotenoidi (b-carotene, a-carotene, ecc.). La vitamina A è relativamenteinsostabile in normali condizioni di conservazione, in particolare in ambienti difficili.L’instabilità è dovuta principalmente alla sua struttura chimica, che contiene moltidoppi legami suscettibili di degradazione (fig. 2).
Per ridurre al minimo la degradazione della vitamina A, sono stati introdotti diversi approcci. Poiché la vitamina A è sensibile all’ossigeno atmosferico(la forma alcolica della vitamina A è meno stabile degli esteri), è normalmente disponibile commercialmente come preparazione protetta da un rivestimento che includeantiossidanti. Secondo Murphy, c’è stato solo un importante fornitoredi vitamina A (come retinil palmitato o acetato) per la fortificazione alimentare,Hoffman-La Roche della Svizzera. La tabella 1 elenca le principali formulazioni disponibili.
Gli antiossidanti che forse aggiunti alle premiscele di vitamina A sono butilidrossianisolo (BHA), idrossitoluene butilato (BHT) e a-tocoferoli(vitamina E). L’uso della vitamina E come antiossidante sta guadagnando popolarità. Tracemetals (particolarmente ferro e rame) e luce ultravioletta accelerano thedegradation di vitamina A. La stabilità di vitamina A è anche intaccata daacidity. Al di sotto di un pH di 5,0, la vitamina A è molto instabile.
Ferro e iodio
La carenza di ferro è il problema nutrizionale più diffuso nelmondo. In Indonesia la prevalenza dell’anemia tra le donne in gravidanza, i bambini di età inferiore ai cinque anni e le lavoratrici è rispettivamente del 64%, del 55% e del 30%.La carenza di ferro ha effetti negativi sulla resistenza alle infezioni, morbilità e mortalità da malattie infettive, processi di apprendimento, comportamento, condizione fisica e produttività.
Un fattore importante che dovrebbe essere attentamente valutato nella preparazione delle premiscele minerali (come ingredienti per la fortificazione alimentare) è il tipo di sale da fortificare. Il ferro viene solitamente fornito sotto forma di ferrofosfato, pirofosfato ferrico, pirofosfato di sodio ferrico, gluconato ferroso,lattato ferroso, solfato ferroso o ferro ridotto (tabella 2), mentre lo iodio viene normalmente fornito sotto forma di ioduro di potassio o iodato.
FIG. 1. Fattori che influenzano ilstabilità dei nutrienti
FIG. 2. Struttura chimica di vitaminA alcol e b-carotene
TABELLA 1. Commerciale vitamina A preparazioni disponibili fromHoffman-La Roche
|
Tipo |
Ingredienti |
Cibo applicazione |
|
Retinil palmitato, acacia, zucchero, amido modificato per uso alimentare, BHT, BHA,il benzoato di sodio, a-tocoferolo |
secco Non grasso del latte, cibi disidratati, secchi cereali, bevande powdersto essere ricostituito prima dell’uso |
|
|
250 S |
Retinil palmitato, gelatina, sorbitolo-modificato food starch, sodiumcitrate, corn syrup, ascorbic acid, coconut oil, BHT, a-tocopherol, silicondioxide, BHA |
Dry mix and fluid milk products |
|
Retinyl palmitate, acacia, lactose, coconut oil, BHT, sodiumbenzoate, sorbic acid, silicon dioxide, BHA |
Foods and baked products, dehydrated potato flakes, drymilk |
|
|
500 |
Retinyl palmitate, gelatin, invert sugar, tricalcium phosphate,BHT, BHA, sodium benzoate, sorbic acid, sodium bisulphite |
Dry mix and fluid milk products |
|
Sucrose – retinyl palmitate emulsion in water |
||
|
Oil |
Retinyl palmitate, BHA, BHT |
None |
TABLE 2. Selezionato fonti di ferro attualmente utilizzato in foodfortification
|
Composto |
Altro nome comune |
Formula |
il contenuto di Ferro (g/kg) |
RBVa |
|
ortofosfato Ferrico |
FePO4×xH2Ob |
3-46 |
||
|
pirofosfato Ferrico |
Ferro da stiro pyrophosphate |
Fe4(P2O7)3×9H2O |
45 |
|
|
Ferric sodium pyrophosphate |
Sodium iron pyrophosphate |
FeNaP2O3×2H2O |
14 |
|
|
Ferric ammonium citrate |
FexNH3(C6H8O7)x |
107 |
||
|
Ferrous fumarate |
Fe(C4H2O4) |
330 |
95 |
|
|
Ferrous gluconate |
Fe(C6H12O7)Xc |
120 |
97 |
|
|
Ferrous lactate |
Fe(C3H5O3)2×3H2O |
– |
||
|
Ferrous sulphate |
FeSO4×7H2O |
320 |
100C |
|
|
Iron |
Elemental iron, ferrum reductum, metallic iron |
1,000 |
||
|
Reduced iron, H2 or CO process |
Fe |
960 |
34 |
|
|
Reduced iron, electrolytic |
Fe |
970 |
50 |
|
|
Ridotto ferro carbonile |
Fe |
980 |
67 |
Fonte: elaborazioni ref. 4.
a. RBV indica il valore biologico relativo. I deficientrats del ferro sono curati di carenza di ferro alimentandoli un campione del ferro della prova o una dose di areference del solfato ferroso. La cura viene misurata mediante la replezione del volume emoglobinico o delle cellule imballate nel sangue dei ratti e la biodisponibilità dei campioni è riferita a un valore di 100 per il solfato ferroso. Pertanto, qualsiasi campione di ferro meno disponibile del solfato ferroso avrà un RBV inferiore a 100.
b. L’ortofosfato ferrico contiene da una a quattro molecole diidratazione.
c. Le strutture precise dei sali di ferro sono incerte.
I seguenti fattori chimici e fisici dovrebbero essere controllatiaccuratamente nella formulazione per la fortificazione alimentare, in particolare per il ferro:
” Solubilità: i sali ferrosi sono più solubili dei sali ferrici.
” Stato ossidativo: i sali ferrosi possono essere utilizzati in modo più efficiente rispetto ai sali ferrici; tuttavia, i sali ferrosi sono anche più reattivi nei sistemi alimentari.
” Capacità di formare complessi: il ferro ferrico ha generalmente una maggiore tendenza a formare complessi rispetto al ferro ferroso; la formazione di complessi ridurrà notevolmente la biodisponibilità del ferro.
Nella preparazione del ferro come ingrediente per la fortificazione alimentare, è necessario esplorare la possibilità che il ferro reagisca o si associ ad altrinutrienti. La presenza di ioni metallici (come il ferro) puòavere un effetto dannoso sulla qualità se le misure non vengono prese correttamente. È stato dimostrato che il ferro accelera la degradazione delle vitamine (in particolare le vitamine A e C e tiamina), catalizza l’irrancidimento ossidativo degli oli e dei grassi e produce cambiamenti indesiderabili (colore, aromi, ecc.)
Effetto dell’elaborazione sulla stabilità dei nutrienti aggiunti
La stabilità dei nutrienti è influenzata da molti fattori chimici efattori fisici (fig. 1). Di conseguenza, i parametri di elaborazione devono essere selezionatie controllati durante la lavorazione di alimenti fortificati per ridurre al minimo le perdite nutrizionali.
Rispetto alle vitamine, i minerali (ferro e iodio) sono molto stabilisotto condizioni di lavorazione estreme. Il meccanismo primario di perdita di mineraliè attraverso la lisciviazione di materiali idrosolubili . La vitamina A, d’altromano, è molto labile nell’ambiente di lavorazione. La figura 3 illustra le possibilità per la degradazione della vitamina A (specialmente nel suo provitaminform b-carotene). La vitamina A è sia sensibile all’ossigeno che alla temperatura.Borenstain e Ottaway hanno entrambi riferito che la vitamina A (e alsob-carotene) aggiunta agli alimenti è sensibile al danno ossidativo. Nella forma ofretinol, la vitamina A è più labile della sua forma dell’estere; per questo motivo, gli esteri della vitamina sono usati solitamente per la fortificazione dell’alimento, come illustrato dalla lista intable 1.
La tabella 3 mostra la stabilità della vitamina A nel succo d’arancia pastorizzato e multivitaminico. La vitamina A è stata leggermente degradata durantei primi due mesi di conservazione. L’attività della vitamina A era molto più stabile quandola vitamina è stata aggiunta come b-carotene.
La stabilità della vitamina A è anche fortemente influenzata dal pH. A apH inferiore a 5, la vitamina A è suscettibile all’ossidazione. A pH basso, la vitamina Atends per isomerizzare dal trans alla configurazione di cis, whichhas un’attività più bassa della vitamina. Il problema del basso pH si incontra in particolaredurante l’elaborazione del succo. I succhi di frutta di solito hanno un pH basso (circa 3,0). Per compensare il basso pH, la carbonatazione, che espelle l’ossigeno, può essere utilizzata per stabilizzare la vitamina A.
TABELLA 3. Degradazione della vitamina A durante la lavorazione e lo stoccaggiodi succo d’arancia pastorizzato e multivitaminico
FIG. 3. Degradazione pathway ofb-carotene
Effetto del trattamento ad alta temperatura sulla stabilità dei nutrienti (vitamina)
Poiché le alte temperature possono essere utilizzate nella produzione di alimenti distillati, devono essere prese misure per ridurre al minimo le perdite da termodegradazione. L’essiccazione è un metodo di lavorazione che utilizza alte temperature, e essoha molte applicazioni nella produzione di alimenti fortificati. L’essiccazione è usuallyperformed facendo uso di parecchie combinazioni di tempo e di temperatura, quali 9-12hours a 50°C, 2-3 ore a 95 ° C, o 2-5 secondi a 140°C.To ridurre al minimo le perdite di nutrienti, l’uso di combinazioni più basse di tempo eè auspicabile la temperatura, che può essere ottenuta aumentando l’area superficiale o riducendo la pressione durante il processo di essiccazione.
L’essiccazione del forno è il metodo più comune. I prodotti a base di pasta, ad esempio, possono essere essiccati in forno per 9-12 ore a 50°C o per 2-3 ore a 95°C. O’Brien e Roberton hanno riferito che il b-carotene erapiù stabile della forma estere della vitamina A durante l’essiccazione del forno. Durante la lavorazione dei maccheroni, l’essiccazione al forno per 9-12 ore a 50°C ha provocato una perdita del 14% di vitamina A. Tuttavia, lo stesso trattamento ha causato la perdita di circa il 5% di b-carotene. Inoltre, l’essiccazione per 3-5 ore a95°C ha causato la distruzione del 23% di vitamina A ma solo dell ‘ 8% di carotene.
L’essiccazione a tamburo viene spesso utilizzata per la produzione di alimenti fortificati sotto forma di polvere. Il vantaggio dell’essiccazione a tamburo rispetto all’essiccazione a forno convenzionale è che le temperature più elevate possono essere utilizzate con un tempo di lavorazione di soli 2-30 secondi. La combinazione di alta temperatura e breve tempo (HTST) massimizza la ritenzione di nutrienti.
Inoltre, l’essiccatore a tamburo viene solitamente utilizzato per alimenti liquidi. Quindi, il materiale può raggiungere una temperatura molto elevata in quanto forma un film sulla superficie del tamburo. La formazione di questo film durante l’essiccazione può offrire una certa protezione ai nutrienti dal danno ossidativo, specialmente in confronto con processi HTST simili, come il processo di estrusione. La tabella 4 mostra che la ritenzione dei nutrienti è molto migliore durante l’essiccazione a tamburo/ rullo rispetto all’estrazione a causa della formazione del film .
L’essiccazione a spruzzo è un’altra tecnica che può essere utilizzata per la produzione di alimenti fortificati. Oltre alle combinazioni tempo-temperatura, altre misure per prevenire o ridurre al minimo il contatto di prodotti alimentari spruzzati con ossigeno devono essere applicate. Durante l’essiccazione a spruzzo, un sottile spruzzo di cibo viene introdotto nella camera di essiccazione dove incontra un flusso di aria calda, che produce rapiddrying. Il processo di spruzzatura aumenta notevolmente il contatto del cibo conossigeno, accelerando così il danno ossidativo.
Sono stati introdotti diversi modi per ridurre al minimo il danno ossidativo,tra cui l’aggiunta di antiossidanti e l’applicazione di materiali di rivestimentoe capsulazione. Il materiale di rivestimento può essere applicato utilizzando saccarosio in una formulazione di materiale grezzo. Johnson et al. ha dimostrato che era necessario un rivestimento contenente almeno il 10% di saccarosio per offrire una buona protezione dall’attacco ossidativo durante l’essiccazione a spruzzo. Essi hanno anche osservato che, se possibile, è auspicabile aggiungere dal 15% al 20% di saccarosio alla formulazione della materia prima, poiché offre una maggiore protezione dall’ossidazione.
TABELLA 4. Perdite di vitamina: estrusione vs. rullo di essiccazione
Fonte: ref. 8.
Per ridurre al minimo il deterioramento causato dall’ossidazione durante l’essiccazione,i nutrienti possono essere aggiunti dopo l’essiccazione. Questo è stato fatto nella fortificazione del latte, in cui sono state utilizzate premiscele secche contenenti il nutriente al livello desiderato.Questo processo (fig. 4) è relativamente semplice ed efficiente, ma richiede attrezzature extramixing.
Un’altra operazione di trasformazione alimentare che utilizza alte temperature è il processo di estrusione. L’estrusione è molto popolare per la produzione di snack e cereali per la colazione pronti da mangiare. L’estrusione presenta parecchi vantaggi sopra othermethods, poiché è un processo molto versatile che comprende parecchie operationsat una volta: mescolanza, cucinando e formando. Diversi parametri sono importanti per determinare la qualità del prodotto finale, tra cui la temperatura (da 100°a 140°C o superiore), il contenuto di umidità, il sistema di rivestimento e l’ossigeno, nonché altri parametri caratteristici del processo di estrusione, come pressione, velocità di trasmissione,velocità (rpm) della vite e diametro della matrice . Se possibile, la fortificazione dovrebbe essere eseguita durante il processo finale per massimizzare la ritenzione dei nutrienti. In questa fase, la fortificazione può essere effettuatadurante l’applicazione del sapore.
FIG. 4. Fortificazione del latte essiccato a spruzzo con vitamine
Stabilità dei nutrienti e corretta etichettatura
Una maggiore consapevolezza dei consumatori di un’alimentazione sana ha costretto i produttori alimentari a divulgare informazioni sulla composizione dei loro prodotti sull’etichetta. Con alimenti fortificati, la quantità di nutrienti aggiunti dichiarata suletichetta è molto importante.
Per soddisfare le richieste di etichetta entro una durata di conservazione realistica, i produttori devono studiare a fondo il comportamento e la cinetica della degradazione dei nutrienti. Tomake affermazioni corrette circa il contenuto di nutrienti di un prodotto sulla sua etichetta, theamount del nutriente aggiunto dovrebbe in realtà essere più di quella quantità dichiarato o dichiarato sull’etichetta. La differenza tra formulati e dichiaratilivelli è nota come eccedenza. Eccedenza = (quantità di nutrienti presenti nel prodotto – quantità dichiarata sull’etichetta)/quantità dichiarata sull’etichetta × 100.
L’eccedenza varierà in base alla stabilità intrinseca dei nutrienti, alle condizioni in cui il cibo viene preparato e confezionato e alla durata di conservazione prevista del prodotto. Quindi, il più labile o instabilenutrienti, come la vitamina A, in genere richiedono elevate eccedenze. La tabella 5 mostra esempi di eccedenze di vitamina A utilizzate in tre diversi prodotti. Un eccesso di25 % significa che se la quantità dichiarata di vitamina A è, ad esempio, 20 mg pergram di prodotto, allora il livello di ingresso o la quantità di nutrienti nella formulazione dovrebbe essere 25 mg per grammo di prodotto.
La durata di conservazione e la quantità dichiarata di un nutriente sull’etichetta(in base alla quantità del nutriente rimanente alla fine della durata di conservazione di un prodotto) possono essere determinate con diversi metodi, uno dei quali è il metodo di Arrhenius descritto da Labuza e Riboh .
La cinetica della degradazione dei nutrienti può essere modellata come cinetica zero o di primo ordine . Usando un semplice modello cinetico, possiamo prevederela durata di conservazione e le eccedenze di un particolare nutriente. La tabella 6 confronta le perdite di nutrienti previste dal modello di Arrhenius con le quantità effettive perse.
Un altro aspetto dell’etichettatura degli alimenti fortificati è la rivendicazione fornutrienti. Nel Regno Unito, ad esempio, se sull’etichetta si afferma che un alimento è una fonte “ricca” o “eccellente” di una particolare vitamina o minerale, la porzione alimentare giornaliera (descritta come “la quantità di cibo che ci si può ragionevolmente aspettare di consumare in un giorno”) deve contenere almeno la metà dell’indennità dietetica raccomandata (RDA) per tale nutriente . Per i requisiti di altri paesi, le leggi e i regolamenti alimentari specifici dovrebbero essere consultati.
TABELLA 5. La vitamina A il surplus in tre prodotti
|
Prodotto |
Shelf life (mo) |
Fuoriquota (%) |
|
a base di Latte fortificato bevanda in polvere |
12 |
25 |
|
Fortificato bar sostituto di un pasto |
12 |
45 |
|
Multivitaminico tablet |
30 |
60 |
Conclusione
La fortificazione alimentare è un programma di intervento nutrizionale con una popolazione target definita in modo specifico e la sua efficacia è misurata se il cibo fortificato è accettato, acquistato e consumato da tale popolazione. Il successo di un programma di fortificazione alimentare si misura in base al miglioramento o meno dello stato nutrizionale e sanitario della popolazione interessata. Pertanto, diversi aspetti importanti dovrebbero essere attentamente valutati nello sviluppo di un programma di fortificazione alimentare, come la determinazione della stabilità nutrizionale in normali condizioni di conservazione e di utilizzo. Dal punto di vista tecnico, la stabilità nutrizionale durante la formulazione, la preparazione e la lavorazione è cruciale per l’efficace produzione di alimenti fortificati.
Molti fattori possono causare una grave degradazione dei nutrienti. Di conseguenza, la tecnologia adeguata per minimizzare le perdite deve essere implementata. Alcune strategie per stabilizzare il contenuto di nutrienti includono l’applicazione del rivestimento protettivo per il singolo nutriente;l’aggiunta di antiossidanti; il controllo della temperatura, dell’umidità e del pH; e la protezione dall’aria, dalla luce e dai metalli incompatibili durante la lavorazione e lo stoccaggio.
La stabilità dei nutrienti e le condizioni in cui gli alimenti fortificati sono preparati, fabbricati e confezionati influenzeranno la durata di conservazione del prodotto e, in concomitanza, le eccedenze di nutrienti. Il grado di degradazione dei nutrienti negli alimenti e la durata della shelf life governeranno il livello di eccedenza. Il grado di degradazione dei nutrienti può essere determinato dadiversi metodi, uno dei quali è il metodo Arrhenius relativamente semplice, che può essere utilizzato per prevedere la durata di conservazione e le eccedenze di un particolare nutriente.
TABELLA 6. Vitamina perdite (%) dopo sei mesi di deposito at20°C e 75% di umidità relativa
|
Vitamina |
Previsto da Arrhenius modello |
Analizzata dopo l’archiviazione |
|
24.0 |
23.0 |
|
|
la Vitamina A preparazione |
15.0 |
10.0 |
|
l’acido Folico |
8.1 |
7.4 |
|
Vitamina B12 |
9.2 |
7.7 |
Fonte: elaborazioni ref.11.
3. Murphy PA. Tecnologia di fortificazione della vitamina A degli alimenti inpaesi in via di sviluppo. Food Technol 1996;50(9): 69-74.
4. Richardson DP. Fortificazione di ferro in alimenti e bevande. Chem Ind1983;13: 498-501.
5. Archer MC, Tannenbaum SR.Vitamine. In: Tannenbaum SR, ed.Aspetti nutrizionali e di sicurezza della lavorazione degli alimenti. New York: Marcel Dekker, 1979.
6. Borenstain B. Tecnologia di fortificazione. In: Tannenbaum SR, ed. Aspetti nutrizionali e di sicurezza della lavorazione degli alimenti. New York: Marcel Dekker, 1979: 217-31.
9. Johnson LE, Gordon HT, Borenstain B. Tecnologia di colazionefortificazione reale. Cereal World 1988;33: 278-330.
10. Schlude M. La stabilità delle vitamine nella cottura per estrusione. In: O’Connor C, ed. Tecnologia di estrusione per l’industria alimentare. London: ElsevierApplied Science, 1987.
11. Labuza TP, Riboh D. Teoria e applicazione della cinetica di Arrhenius alla previsione delle perdite di nutrienti negli alimenti. Tecnologia alimentare 1982;36 (2):66-74.
12. Labuza TP. Aperto shelf life incontri di alimenti. Westport, Conn, USA: Food and Nutrition Press,1982.