| A. Ferraresi: FISIOLOGIA DELL'ALIMENTAZIONE |
Capitolo 7 - Alimenti e loro conservazione
Con il temine di carne si indica la parte commestibile della muscolatura striata degli animali, che costituisce una importantissima fonte di proteine ad elevato valore biologico; oltre alle proteine, che costituiscono il 18-20 % della parte commestibile, sono presenti lipidi, vitamine e sali minerali, mentre sono quasi completamente assenti i glicidi. Dal punto di vista alimentare, le carni differiscono sia in base al tipo di animale (bovini, suini, ovini, equini, pollame ed animali da cortile, selvaggina) ed alla sua età (vitello, vitellone, manzo...), sia in base alla parte dell'animale presa in considerazione, cioè il "taglio" (filetto, spalla, collo...). Tuttavia le differenze sono più rilevanti dal punto di vista del gusto o della digeribilità che non da quello del valore nutritivo: da quest'ultimo punto di vista, l'unica differenza rilevante tra i vari tipi di carne è il maggiore o minore contenuto lipidico, che ne condiziona il potere calorico. Affini alle carni sono le cosiddette frattaglie, costituite da vari organi interni (cervello, fegato, reni, animelle, trippa...), caratterizzate anch'esse da un elevato contenuto protidico, e generalmente più ricche di vitamine e minerali.
I protidi più importanti della carne sono il miogeno, la miosina e la mioglobina; quest'ultima è presente in quantità modeste negli animali giovani, ed in generale nelle cosiddette carni bianche, il che non comporta differenze dal punto di vista nutritivo. Altre proteine presenti nelle carni sono soprattutto il collagene e l'elastina, che sono più resistenti alla proteolisi e limitano quindi la digeribilità della carne; la quantità di queste proteine varia a seconda della parte dell'animale, e condiziona quindi il maggiore o minore pregio di un determinato taglio; da notare che, anche se varia la digeribilità, il valore nutritivo è sempre lo stesso. La digeribilità è anche condizionata da altri fattori: per esempio, dopo la macellazione, la carne viene fatta riposare (frollatura), il che comporta una parziale denaturazione delle proteine che facilita i processi digestivi; anche la cottura, purché non eccessiva, tende a rendere più digeribile la carne, in base ad un analogo processo di denaturazione.
I lipidi sono presenti in quantità molto variabili a seconda dell'animale da cui provengono e dal taglio: possono raggiungere il 15-20 % nelle carni suine, o solo l'1- 2 % nel vitello, e sono costituiti prevalentemente da trigliceridi e fosfolipidi. Un elevato contenuto lipidico comporta una minore digeribilità ed un maggior potere calorico, ma anche, spesso, un gusto più gradevole. I lipidi sono presenti nella carne sia come tessuto adiposo, e quindi chiaramente visibili ed eliminabili, sia dispersi tra le fibre muscolari e quindi invisibili; questi ultimi sono quelli che maggiormente influiscono sulle caratteristiche organolettiche della carne.
Nella carne sono inoltre presenti vitamine, soprattutto del gruppo B, e vari minerali, soprattutto potassio, magnesio, ferro fosforo e zinco. Sia le vitamine che i minerali sono particolarmente abbondanti in alcuni tipi di frattaglie (fegato, rene, polmone).
In genere con il termine pesce si indicano non solo i pesci veri e propri, ma anche tutti i molluschi (seppia, polpo, vongole, cozze, ostriche...) ed i crostacei (gamberi, scampi, aragosta...) che normalmente vengono utilizzati nell'alimentazione umana. I pesci veri e propri hanno un contenuto di protidi equivalente a quello della carne (15-21 %), ma sono meno rappresentati collagene ed elastina, il che rende più digeribili le loro carni. I crostacei ed i molluschi hanno una quantità di protidi leggermente inferiore (10-16 %), ma sono qualitativamente equivalenti ai pesci.
Il contenuto di lipidi è generalmente molto basso nei crostacei e nei molluschi (0,5-2,5 %), mentre è molto variabile nei pesci; si distinguono infatti pesci grassi (oltre il 10 %: anguilla, sgombro, salmone), semigrassi (3-10 %: cefalo, dentice, sarda, trota) e magri (meno del 3 %: merluzzo, sogliola, nasello, luccio, spigola, acciuga). I lipidi presenti sono costituiti soprattutto da acidi grassi insaturi e polinsaturi, con una notevole quantità di acidi grassi essenziali, il che rende pesci, crostacei e molluschi preziosi per una alimentazione bilanciata, ma al tempo stesso facilmente deperibili.
I glucidi sono, come nella carne, praticamente assenti, mentre le vitamine sono piuttosto abbondanti, soprattutto quelle del gruppo B, la A, la PP, la D e la E. Quanto ai minerali, troviamo potassio, zolfo, cloro, sodio, magnesio; il ferro, contenuto in abbondanza nella carne, è presente solo in alcuni molluschi; il calcio e lo iodio, quasi assenti nella carne, sono invece presenti soprattutto in crostacei e molluschi.
Dal punto di vista chimico-fisico, il latte è un sistema colloidale che contiene in emulsione lipidi e vitamine liposolubili, in dispersione protidi e fosfati, in soluzione glucidi, minerali e vitamine idrosolubili. Possiamo quindi considerarlo un alimento molto completo, il che è logico, dato che costituisce l'unico alimento per tutti i mammiferi durante le prime fasi dell'accrescimento; tuttavia, nell'individuo adulto, non può essere considerato un alimento equilibrato, essendo troppo ricco in lipidi e povero in glucidi. Nel latte vaccino, i protidi sono presenti nella percentuale del 3,5, e sono rappresentati da caseina, lattoalbumina e lattoglobulina, tutte proteine ad alto valore biologico. La caseina può coagulare sotto l'azione di vari enzimi, e tale coagulazione rappresenta la fase iniziale della preparazione dei formaggi. I glucidi sono presenti nella quantità del 4-5 %, e sono rappresentati fondamentalmente da lattosio (la carenza congenita di lattasi a livello intestinale può provocare intolleranza nei confronti del latte), con modeste quantità di galattosio e di glucosio. I lipidi costituiscono circa il 3,5 % del latte allo stato naturale (latte intero), ma tale quantità viene ridotta nel latte parzialmente o totalmente scremato (rispettivamente 1,8 e 0,3 %); sono rappresentati soprattutto da trigliceridi, ma sono presenti anche lecitine, fosfolipidi e colesterolo. Tra i minerali sono importantissimi calcio, potassio e fosforo, ed in minore quantità anche sodio, cloro, magnesio e zolfo, mentre quasi assente è il ferro. Le vitamine sono praticamente tutte presenti, a parte la vitamina C, quasi assente, e la D, presente come precursore. Va ricordato che il latte è un potenziale veicolo di infezioni (tubercolosi bovina e brucellosi), e deve quindi essere opportunamente sterilizzato o pastorizzato, e conservato in condizioni adeguate.
La fermentazione del lattosio, naturale o indotta artificialmente, dà luogo alla formazione dello yogurt; come il latte, lo yogurt ha un elevato valore biologico, dato che la quota proteica resta intatta, ma, avendo un pH più basso, risulta più facilmente conservabile, e, essendo stato fermentato il lattosio, provoca meno problemi di intolleranza alimentare. Inoltre, la presenza dei batteri che hanno provocato la fermentazione può aiutare ad equilibrare la flora batterica intestinale.
I formaggi derivano da latte intero o scremato per coagulazione della caseina ad opera di un enzima presente nello stomaco dei ruminanti (rennina, detta anche caglio o presame), e successiva lavorazione. Le caratteristiche dei vari formaggi dipendono dal latte con cui sono preparati, dal tipo di lavorazione e dalla stagionatura. La perdita di acqua durante la lavorazione provoca un aumento relativo della quota proteica (fino al 36 % del parmigiano); inoltre, i processi di denaturazione cui sono sottoposti tali protidi, li rendono molto più digeribili. I lipidi sono presenti in quantità maggiori o minori a seconda del latte utilizzato (intero o scremato) e del tipo di lavorazione; si distinguono formaggi grassi (oltre il 42 % di lipidi), semigrassi (dal 20 al 42 %) e magri (meno del 20 %). I glucidi sono praticamente assenti, e così anche le vitamine idrosolubili ed il ferro. Sono invece abbondanti le vitamine liposolubili, il sodio il fosforo e soprattutto il calcio, che però è assente nella ricotta e solo parzialmente disponibile nei formaggi fusi (formaggini).
Nella nostra alimentazione viene usato quasi esclusivamente l'uovo di gallina, che pesa mediamente 60 grammi, e che è costituito per il 12 % dal guscio, per il 58 % dall'albume e per il 30 % dal tuorlo. L'uovo rappresenta una delle più complete ed economiche sorgenti di protidi ad alto valore biologico, contenendone complessivamente circa il 14 %; la composizione in aminoacidi essenziali è così equilibrata che in genere l'uovo viene preso come riferimento con cui confrontare la composizione proteica di altri alimenti. I protidi sono presenti soprattutto nell'albume, che è una soluzione colloidale costituita soprattutto da ovoalbumina, assieme a vari altri protidi, alcuni di quali hanno caratteristiche particolari (il lisozima, che ha proprietà batteriostatiche, e l'avidina, una "antivitamina" che inattiva la tiamina). Il tuorlo contiene invece la totalità dei lipidi dell'uovo (circa il 12 %) sotto forma di lipoproteine, con quote consistenti di fosfolipidi e colesterolo. Nell'uovo sono quasi completamente assenti i glucidi, mentre sono presenti la vitamina A, la riboflavina, la tiamina, la vitamina D, calcio e ferro. Va infine ricordato che solo la cottura, possibilmente non eccessiva, consente l'assorbimento quasi completo dei nutrienti contenuti nell'uovo.
I cereali rappresentano uno dei pilastri fondamentali nell'alimentazione di gran parte della popolazione mondiale; nella nostra dieta è di primaria importanza il frumento (o grano), soprattutto sotto forma di farina e quindi di pane o di pasta. Il riso, invece, risulta la base alimentare della quasi totalità delle popolazioni asiatiche, mentre il mais è diffuso soprattutto nell'America centrale. Altri cereali come orzo, avena e segale, hanno avuto una grande importanza alimentare in passato, soprattutto nel Nord Europa, ma sono stati poi sostituiti dalle patate.
Il frutto (comunemente detto chicco) dei vari cereali ha una struttura relativamente costante, ed ogni sua parte ha un contenuto specifico di sostanze alimentari. Lo strato più esterno è costituito dal pericarpo, che è una pellicola protettiva costituita di cellulosa e protidi, ricca di minerali e vitamine; questa parte viene però normalmente eliminata, per esempio, nella macinazione del grano, sotto forma di "crusca", oppure, nel riso, durante il processo della "brillatura". Il nucleo del chicco prende il nome di endosperma, ed è costituito da granuli di amido (circa il 70 % nel frumento) e da protidi (circa il 12 % nel frumento); questa è la sola parte che viene normalmente trasformata in farina con gli attuali sistemi di lavorazione. Da un lato del chicco, normalmente dal lato dell'attaccatura, troviamo il germe o embrione, che è la parte destinata a diventare la nuova pianta; questa struttura è molto ricca di protidi (25 % nel frumento), di lipidi prevalentemente insaturi, di minerali e di vitamine. La componente lipidica tende ad irrancidire rendendo quindi meno conservabile la farina, e per questo motivo viene attualmente eliminata durante la molitura; viene spesso utilizzata sotto forma di integratori alimentari (olio di germe di grano) o di grassi alimentari (olio di semi di mais).
In generale, i cereali sono una sorgente fondamentale di glucidi, sotto forma di amido, e quindi vanno considerati utilissimi dal punto di vista energetico. Non bisogna però dimenticare che il frumento (meno il riso, ed ancora meno il mais) contiene una quantità non trascurabile di protidi, anche se il loro valore biologico è piuttosto basso data la carenza di alcuni aminoacidi essenziali (lisina, metionina, triptofano). Al contrario, è molto modesta la quota di lipidi, vitamine e minerali, a meno che non vengano utilizzati prodotti a base di farina integrale, nella quale sono presenti anche il pericarpo ed il germe.
Questi vegetali hanno costituito, in passato, il secondo pilastro nella nostra alimentazione, e, in molte popolazioni, rappresentano tuttora una risorsa essenziale. I più importanti nella nostra dieta sono i fagioli, i piselli, le fave, le lenticchie, i ceci, mentre in oriente è molto diffusa la soja; possono essere consumati freschi, ma possono anche essere seccati, il che ne facilita grandemente la conservazione. La categoria di nutrienti maggiormente rappresentata è quella dei glucidi, che sotto forma di amido, destrine e cellulosa costituisce mediamente il 50 % del peso secco. Molto rappresentati sono i protidi, che oscillano tra il 20 ed il 25 % del peso secco per quasi tutti i legumi, e raggiungono il 35 % nel caso della soja; va inoltre notato che, benché anche questi protidi non siano completi come contenuto di aminoacidi essenziali, quelli che mancano non sono gli stessi che mancano nei cereali, e quindi legumi e cereali si integrano molto bene, da questo punto di vista, risultando complementari. I lipidi sono poco rappresentati, eccezion fatta per la soja, che viene anche utilizzata per l'estrazione di olio. Per quanto riguarda i minerali, sono presenti discrete quantità di ferro, calcio e fosforo, mentre delle vitamine sono soprattutto presenti la vitamina A, la tiamina, la riboflavina e la vitamina C.
Questi vegetali rappresentano un'altra importante fonte di glucidi nell'alimentazione umana; la patata, in particolare, quando fu importata dall'America ed introdotta nel Nord Europa, ne rivoluzionò l'economia, essendo una fonte di glucidi molto più facile da coltivare e conservare di quanto non fossero i cereali usati fino ad allora (orzo, avena, segale). In alcune parti del mondo ha invece molta importanza un altro tubero, la cassava, dalla quale si estrae la farina di tapioca. A parte il notevole contenuto di glucidi (sotto forma di amido), gli altri nutrienti, lipidi e protidi, sono scarsissimamente rappresentati, e l'unico altro elemento di rilievo è la vitamina C. Di una certa importanza nella nostra alimentazione sono anche la barbabietola, da cui si estrae industrialmente il saccarosio, e le carote, che contengono notevoli quantità di vitamina A.
Sotto questo nome si comprende una ampia varietà di vegetali come spinaci, cicoria, insalata, cavoli, carciofi, melanzane, zucchine, pomodori... Caratteristica comune di questa categoria di vegetali è quella di contenere grandi quantità di acqua e di avere un contenuto protidico e lipidico molto basso, e quindi non significativo dal punto di vista dietetico; i glucidi sono presenti, ma quasi esclusivamente sotto forma di cellulosa, e quindi non utilizzabili dal punto di vista alimentare, ma molto utili come scoria nel favorire la motilità intestinale. La loro importanza nutrizionale è legata all'elevato contenuto di vitamine (diverse a seconda del tipo) e di minerali (soprattutto potassio, sodio, ferro, calcio e magnesio).
Questi vegetali vengono usati in quantità piuttosto piccola nella nostra alimentazione, ma hanno alcune particolarità che è utile ricordare. Il loro valore nutritivo è piuttosto basso, essendo costituiti prevalentemente da acqua (oltre il 90 %), ed essendo quasi completamente privi di glucidi e di lipidi; i protidi sono presenti sia in forma utilizzabile, sia sotto forma di fibra (chitina, non utilizzabile); la presenza di minerali è fortemente influenzata dalle caratteristiche del terreno di cultura. Importantissimo ricordare la presenza, in alcune specie, di tossine a volte molto potenti (muscarina, amanitina, falloidina), la cui ingestione può avere conseguenze più o meno gravi, fino alla morte.
Analogamente agli ortaggi, la frutta contiene discrete quantità di vitamine e minerali, ma, al tempo stesso, contiene anche una rilevante quantità di glucidi, soprattutto sotto forma di monosaccaridi, con l'eccezione delle castagne che contengono, invece, prevalentemente amido. Sia la polpa che la buccia possono contenere pectine e cellulosa, utili come scoria nel promuovere la peristalsi. Il contenuto protidico è trascurabile, mentre i lipidi sono presenti solo in alcuni tipi di frutta (avocado).
Si comprendono sotto questo nome vari tipi di frutti (noci, nocciole, pinoli, arachidi, mandorle) caratterizzati da un modesto contenuto in acqua ed elevato potere nutritivo. Risultano generalmente abbondanti i glucidi, i protidi ed i lipidi; tra questi ultimi sono particolarmente abbondanti gli insaturi, ed in particolare i cosiddetti acidi grassi essenziali.
Vengono definiti oli i lipidi alimentari che si presentano allo stato liquido a temperatura ambiente; sono praticamente tutti di origine vegetale, a parte alcune eccezioni, di limitata importanza alimentare (olio di fegato di merluzzo). Mediante idrogenazione gli oli di origine vegetale possono essere trasformati in sostanze solide (margarine).
Olio di oliva: viene ricavato dalla lavorazione dell'oliva (Olea europaea), ed a seconda del metodo di estrazione viene variamente definito (vergine, extravergine...); è costituito totalmente da lipidi, quasi tutti trigliceridi, in buona parte insaturi o polinsaturi.
Oli di semi: vengono estratti da vari tipi di frutti (o parti di essi), come mais, girasole, arachidi, soia, frutti della palma da olio, cocco...). Sono anch'essi costituiti quasi completamente da trigliceridi, ma, rispetto all'olio di oliva, generalmente contengono quantità ancora maggiori di acidi grassi mono- e polinsaturi, il che li rende utili dal punto di vista dietetico ma poco adatti alla cottura, in quanto molto instabili al calore.
Si definiscono grassi i lipidi che, a temperatura ambiente, si presentano allo stato solido. Sono generalmente di origine animale, a parte quelli ottenuti per modificazione chimica degli oli (margarine).
Il burro viene preparato isolando dal latte, con opportune tecniche, la sua quota lipidica, e lavorandola al fine di eliminare la maggior parte possibile dell'acqua; è infatti costituito da lipidi (trigliceridi saturi) per circa l'85 %, mentre il resto è costituito quasi completamente da acqua, con pochissimi glucidi e protidi, calcio, fosforo e vitamina A.
Il lardo è rappresentato dai depositi di grassi sottocutanei del maiale (spalla, dorso, fianchi); é costituito quasi completamente da trigliceridi saturi, con modeste quote di protidi e di minerali. Viene spesso salato o affumicato per migliorarne la conservabilità. Ad esso analogo è lo strutto, ottenuto dalla fusione dei depositi lipidici interni del maiale (grasso perirenale, addominale, mesenterico).
L'acqua è, quantitativamente, il maggior costituente del nostro corpo; nonostante il nostro organismo abbia molteplici sistemi per limitare la perdita d'acqua, una certa quantità viene eliminata nell'ambiente con l'urina, le feci, il sudore e l'espirazione. Tali perdite vengono in parte compensate dall'acqua prodotta da processi metabolici e da quella introdotta con gli alimenti, ma è comunque necessario introdurne ancora 1000-1500 ml al giorno in condizioni normali. Le acque "potabili" (dal latino potare = bere) devono essere limpide e batteriologicamente pure, e devono avere determinate caratteristiche chimiche ed organolettiche. Sono sempre presenti vari tipi di minerali, primi tra tutti il calcio ed il magnesio, che ne determinano la "durezza". Alcune acque, dotate di speciali caratteristiche terapeutiche o chimico-fisiche, specificate da apposite leggi, vengono definite "minerali"; in base al loro residuo secco, vengono distinte le acque oligominerali (fino a 0,2 g/L) mediominerali (0,2-1 g/L) e minerali (oltre 1 g/L).
Il vino è un prodotto ottenuto dalla fermentazione del succo di uve mature. Il costituente principale è l'acqua, in cui è diluita una quantità di alcool etilico compresa tra il 9 ed il 14 %, una piccola quantità di alcool metilico e tracce di alcoli superiori. Sono presenti anche glucidi (0,5-1,5 %), acidi organici, tannino e minerali (potassio, sodio, calcio, magnesio). Dato che l'alcool etilico ha un elevato potere calorico (7 Cal /g) il vino va considerato una bevanda energetica.
Viene ottenuta dalla fermentazione di mosti preparati con malto d'orzo, cui generalmente si aggiunge luppolo con funzione aromatizzante e conservante. Oltre all'acqua, contiene percentuali variabili di alcool etilico (2-10 %), generalmente inferiori a quelle del vino, ma contiene discrete quantità di glucidi (soprattutto destrine, 2-6 %) che, assieme all'alcool, danno un discreto potere calorico a questa bevanda. Sono anche presenti discrete quantità di riboflavina e di biotina.
Il caffè non ha rilievo dal punto di vista alimentare, ma è apprezzato per le sue caratteristiche organolettiche e farmacologiche. Infatti, grazie alla caffeina in esso contenuta, ha una azione eccitante sul sistema nervoso centrale, ed è in grado di stimolare la secrezione gastrica ed enterica. Un effetto analogo, anche se più blando, hanno anche il tè (che contiene caffeina e teina) ed il cacao (che contiene teobromina).
Per rendere più conservabili gli alimenti, si ricorre ad una serie di metodiche che possono essere suddivise in tre categorie: mezzi fisici, mezzi chimico-fisici, mezzi chimici.
Mezzi fisici
Consistono nella inattivazione degli enzimi e nella distruzione dei microrganismi mediante l'uso di alte o di basse temperature.
Tra le tecniche che impiegano le basse temperature abbiamo la refrigerazione, la congelazione e la surgelazione. Tutte queste tecniche si basano sul rallentamento delle attività enzimatiche e batteriche mediante temperature di poco superiori (refrigerazione) o inferiori (congelazione o surgelazione) allo zero. La congelazione, tuttavia, provocando la formazione di cristalli di ghiaccio, modifica in modo più o meno significativo le caratteristiche fisiche degli alimenti (consistenza, colore); tale inconveniente viene ridotto abbassando la temperatura in maniera molto rapida (surgelazione).
La sterilizzazione, invece, utilizza le alte temperature per inattivare gli enzimi (denaturazione) ed uccidere i microrganismi. Tale tecnica viene utilizzata in genere dopo aver racchiuso l'alimento in contenitori ermetici (conserve di legumi, verdure, carne...). Una tecnica affine è la pastorizzazione, utilizzata per eliminare i germi, patogeni e non, dal latte e da altri alimenti liquidi (vino); consiste in una esposizione a temperature piuttosto elevate (65-75° C) per circa 15 secondi, ed ha il vantaggio di non alterare le caratteristiche organolettiche del prodotto.
Anche l'eliminazione dell'acqua è un processo che favorisce la conservazione; può essere ottenuta per esposizione degli alimenti all'aria o al sole (essiccamento), oppure per sublimazione a basse temperature ed in condizioni di vuoto spinto (liofilizzazione).
Una tecnica completamente differente, per ora non consentita in Italia, è l'esposizione a radiazioni ionizzanti (raggi alfa, beta, gamma o X) che funziona sostanzialmente come la sterilizzazione, ma altera molto di meno le caratteristiche organolettiche degli alimenti.
Mezzi fisico-chimici
L'unica tecnica di conservazione di questa categoria è l'affumicatura, cioè la combinazione di un essiccamento dovuto all'azione del calore e di una esposizione a sostanze chimiche (aldeidi, eteri, acidi...) presenti nel fumo. Questo processo conferisce un aroma particolare agli alimenti, ma pare che i cibi sottoposti a tale trattamento, se ingeriti in grandi quantità e per tempi prolungati, possano favorire l'insorgenza di tumori.
Mezzi chimici
Varie tecniche di conservazione si basano sull'aggiunta di differenti sostanze all'alimento; ognuna di queste sostanze ha, in genere, un peculiare modo di agire.
La salatura consiste nell'aggiunta di sale direttamente sull'alimento; un effetto è quello di diminuire il contenuto di acqua con un meccanismo osmotico, mentre un altro effetto è l'azione microbicida diretta degli ioni cloro. Una variante di tale tecnica, che si basa sullo stesso meccanismo, è quella dell'immersione in salamoia, ossia in una soluzione concentrata di cloruro di sodio.
La conservazione sotto aceto si basa sull'azione conservante dell'ambiente acido, ma, dato che questo non impedisce lo svilupparsi di lieviti e muffe, di solito gli alimenti vengono prima sottoposti ad una breve bollitura.
La conservazione mediante immersione in olio si basa semplicemente sull'impedire fenomeni ossidativi derivanti dal contatto con l'aria; tuttavia, per evitare l'azione dei germi, in genere è necessario sottoporre gli alimenti a processi termici o ad affumicatura.
Per la conservazione di vari tipi di frutta viene impiegato lo zucchero ad alte concentrazioni; se la concentrazione supera il 50 % (come accade nelle marmellate o nei canditi) per effetto osmotico viene inibito lo sviluppo di qualsiasi microrganismo. Un effetto del tutto simile si può avere utilizzando l'alcool etilico.
