La trasformazione agroalimentare è un processo tecnologico ed economico che crea un valore aggiunto ad un prodotto agricolo consentendone l'utilizzazione in forma e condizioni differenti rispetto a quelle originarie al momento della raccolta.
Tipi di trasformazione
Sotto l'aspetto economico si definiscono tre tipi di trasformazione: Trasformazione fisica: il prodotto agricolo subisce manipolazioni meccaniche, fisiche, chimiche e biochimiche che ne modificano l'aspetto, lo stato fisico, la consistenza, la struttura, la composizione chimico-nutritiva, le proprietà organolettiche, la digeribilità, al fine di migliorarne le caratteristiche intrinseche come bene alimentare o, in caso estremo, renderlo un bene alimentare a tutti gli effetti. La trasformazione fisica prende denominazioni specifiche secondo la natura e la tipologia di prodotto sia grezzo, sia trasformato. Trasformazione nel tempo: il prodotto agricolo subisce manipolazioni meccaniche, fisiche, chimiche e biochimiche che ne migliorano la resistenza all'alterazione, in modo da permetterne il consumo dilazionato nel tempo o il trasporto a distanza. La trasformazione nel tempo è detta genericamente conservazione e assume denominazioni specifiche secondo la natura del trattamento, avendo in ogni caso lo scopo dichiarato di dilazionare nel tempo modifiche inevitabili e inarrestabili a carico dell'alimento, in accordo alla Prima Legge di Parisi della Degradazione Alimentare. Trasformazione nello spazio: il prodotto agricolo subisce manipolazioni di natura meccanica e una movimentazione in massa al fine di renderlo commercializzabile in mercati fisicamente distanti dalle stazioni di raccolta. La trasformazione nello spazio è detta genericamente commercializzazione.
La distinzione fra le differenti tipologie di trasformazione, in molti casi, è puramente formale in quanto si possono fra loro integrare, come succede, ad esempio, per la trasformazione fisica e la conservazione, oppure per la conservazione e il trasporto, rendendoli talora inscindibili.
Ad esempio, i processi di produzione dei latticini (formaggio, yogurt, ecc.) sono al tempo stesso di trasformazione fisica e conservazione a carico del latte. Allo stesso modo, il trasporto comporta, nella generalità dei prodotti deperibili, processi di conservazione più o meno blandi che ne garantiscono la durata fino al momento della vendita.
Processi trasformativi a carico degli alimenti
I componenti chimico-nutritivi dei prodotti alimentari grezzi o trasformati sono soggetti a trasformazioni di varia natura: fisica, fisico-chimica, chimica, biochimica e microbiologica. Il quadro complessivo è eterogeneo, in relazione alle caratteristiche intrinseche del prodotto, alle condizioni operative, agli intervalli di tempo che intercorrono. Una qualsiasi modifica che rientri in questo quadro è una trasformazione o, per distinguerla dalla trasformazione nel tempo e nello spazio, trasformazione fisica (o trasformazione propriamente detta).
Le trasformazioni fisiche spontanee che rientrano negli obiettivi del processo trasformativo sono positive perché costituiscono un risultato desiderato; se invece portano ad esiti imprevisti, se non addirittura dannosi, sono allora dette alterazioni. Le trasformazioni si svolgono spontaneamente, con o senza il controllo dei parametri ambientali ed operativi, oppure artificialmente, creando le condizioni affinché si indirizzino i fenomeni verso il risultato desiderato. Le alterazioni si svolgono sempre spontaneamente; possono essere "fisiologiche", se fanno capo a fenomeni integrati nel ciclo della sostanza organica, oppure essere indotte da particolari condizioni ambientali od operative errate o non ottimali. In ogni caso si interviene per prevenire, arrestare o rallentare lo svolgimento di tali processi quando sono indesiderati.
Uno stesso fenomeno o processo può rappresentare, secondo il contesto specifico, una trasformazione o un'alterazione. Questo si può verificare su prodotti diversi o anche sullo stesso prodotto. Basti pensare, ad esempio, alla fermentazione acetica: è un processo di alterazione se il vino è il prodotto finale, una trasformazione voluta se invece il vino è un prodotto intermedio da trasformare in aceto. Nel primo caso si creano le condizioni per prevenire la fermentazione acetica, nel secondo per far sì che si svolga in modo ottimale.
Nella maggior parte dei casi le trasformazioni comportano il concorso di più fenomeni e più vie metaboliche, parallele o consecutive, di cui una o più assumono le prerogative di trasformazione principale e le altre quelle di processi complementari secondari. I primi sono alla base della tecnologia che identifica genericamente il prodotto trasformato (es. la fermentazione alcolica nella vinificazione, la coagulazione della caseina nella caseificazione). I processi secondari, invece, rientrano nei fenomeni connessi alla maturazione, fondamentali per il conferimento delle proprietà organolettiche che tipicizzano le varianti del prodotto (bouquet, aroma, consistenza, ecc.). I processi fondamentali sono in generale ben conosciuti nella loro dinamica al punto che in alcune tecnologie si possiede un livello di conoscenza tale da poter guidare la trasformazione con il controllo rigoroso dei parametri ambientali, dello stato fisico e strutturale, della composizione chimica, degli organismi coinvolti, ecc.
La maggior parte delle trasformazioni è di natura biochimica, per l'azione di enzimi endogeni o esogeni. Sono endogeni gli enzimi propri dell'organismo da cui deriva l'alimento, sono esogeni quelli prodotti da organismi che vengono a contatto, accidentalmente o meno, con l'alimento. In quest'ultimo caso si parla per lo più di trasformazioni microbiche in quanto i processi enzimatici sono prodotti da batteri, attinomiceti e funghi. Questi ultimi rientrano in genere nelle categorie delle muffe (Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, ecc.) e dei lieviti (Saccharomyces, Torula, Candida, ecc.).
Glucidi
I principali processi trasformativi a carico dei glucidi sono riconducibili ai seguenti: idrolisi dell'amido e di altri polisaccaridi alimentari; ossidazione completa degli zuccheri (respirazione cellulare) fermentazione.
L'idrolisi dell'amido è un processo enzimatico attuato da amilasi endogene, con formazione di disaccaridi (maltosio) e monosaccaridi (glucosio). Si svolge spontaneamente nel corso della maturazione della frutta, oppure è un processo attivato artificialmente per ottenere substrati fermentescibili da prodotti amilacei (cereali, patate) per la produzione di bevande alcoliche.
La respirazione è il complesso di reazioni che comprende la glicolisi, la decarbossilazione ossidativa del piruvato, il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa. Comporta l'ossidazione totale degli zuccheri con produzione di anidride carbonica e acqua. È un processo desiderato quando deve condurre ad una moltiplicazione dei microrganismi (fermenti). Si verifica, ad esempio, durante la prima fase della vinificazione (fermentazione tumultuosa) e durante la lievitazione nella panificazione. In generale, però, la respirazione è un processo negativo in quanto riduce le proprietà nutritive ed organolettiche dell'alimento (es. riduzione del tenore zuccherino nella frutta) o le proprietà tecnologiche del prodotto agricolo (es. riduzione della resa in zucchero delle barbabietole). È quasi sempre di natura endogena perché rientra nei processi metabolici fisiologici delle cellule ed è favorita dalle temperature ambientali alte e dall'aerazione.
La fermentazione, a differenza della respirazione, è un processo ossidativo incompleto che si svolge in condizioni di anaerobiosi. Le fermentazioni sono generalmente operate da Batteri e Lieviti, genericamente detti fermenti. Le fermentazioni degli zuccheri seguono, almeno in parte, la via metabolica della glicolisi e si differenziano fondamentalmente dalla respirazione nella trasformazione che subisce l'acido piruvico. I più importanti processi fermentativi a carico degli zuccheri sono la fermentazione alcolica, la fermentazione omolattica e la fermentazione eterolattica.
Prodotti del metabolismo glucidico
Gli alcoli, i composti carbonilici e gli acidi organici presenti in un prodotto agroalimentare sono soggetti, come gli zuccheri, a trasformazioni fermentative che influiscono sulle proprietà organolettiche dell'alimento. La natura di questi processi fermentativi, gli organismi coinvolti e il ruolo svolto nella trasformazione, variano secondo i casi, ma in generale si tratta di processi collaterali o consecutivi che rientrano nella generalità dei fenomeni connessi alla maturazione e alla stagionatura del prodotto. Fra i vari processi fermentativi si citano i seguenti: Fermentazione glicerica: processo complementare della fermentazione alcolica, conferisce morbidezza al vino, ma oltre una certa soglia ne altera negativamente le proprietà organolettiche. Fermentazione propionica: processo di maturazione fondamentale per alcuni formaggi (Asiago, Emmental, Edam, Groviera, Gouda, ecc.) perché produce la tipica occhiatura e le proprietà organolettiche associate. Fermentazione butirrica: è una fermentazione secondaria di un'alterazione, il gonfiore tardivo, a carico dei formaggi stagionati (es. Grana). Fermentazione malolattica: è una fermentazione secondaria nella vinificazione che riduce la percezione dell'acidità fissa e conferisce più morbidezza e corpo ai vini rossi. È invece un processo dannoso per la maggior parte dei vini bianchi. Fermentazione acetica: è una trasformazione ossidativa fondamentale per la produzione dell'aceto, ma per alcuni alimenti è un'alterazione a tutti gli effetti (vino, frutta, miele, ecc.). Fermentazioni aromaticheSalvadori del Prato. Op. cit., pp. 78-79.. Attuate da fermenti eterolattici, sono processi secondari che portano allo sviluppo di composti carbonilici, in particolare acetaldeide e diacetile. Sono ad esempio processi di maturazione fondamentali per il conferimento dell'aroma al burro.
Proteine
Le proteine sono interessate soprattutto dalle seguenti trasformazioni: denaturazione; reazioni di Maillard; proteolisi; putrefazione.
La denaturazione delle proteine consiste nella perdita della struttura quaternaria, terziaria o secondaria. Gli agenti diretti della denaturazione sono fattori fisici o chimici, fra i quali le alte temperature, l'abbassamento dell'attività dell'acqua, l'aumento della concentrazione ionica del mezzo e, infine, le variazioni del pH. Gli effetti principali della denaturazione consistono nella perdita di solubilità e delle proprietà biologiche e chimico-fisiche specifiche.
La reazione di Maillard, meglio conosciuta come caramellizzazione, è un processo chimico complesso che coinvolge le proteine e gli zuccheri a seguito dell'azione delle alte temperatureCon intensità differenti, le reazioni di Maillard possono essere indotte anche dalla luce o da altri fattori fisici o chimici., con formazione di composti carbonilici, composti azotati condensati (melanoidine) e idrossimetilfurfurale (HMF). Fra le conseguenze più importanti ci sono: l'aumento delle proprietà aromatiche, in genere sgradevoli, l'imbrunimento, causato dalle melanoidine, la riduzione della digeribilità delle proteine.
La reazione di Maillard è indotta in particolare dalle alte temperature sviluppate con la cottura, in relazione alla durata di esposizione, oppure da cattive condizioni di conservazione di alcuni alimenti, per esposizione alla luce e a temperature alte. In genere è un fenomeno negativo che provoca un decadimento qualitativo del prodotto per l'imbrunimento e il sapore di cotto, vi sono tuttavia casi in cui l'alterazione è desiderata perché migliora le proprietà organolettiche o tecnologiche del prodotto, come ad esempio nel caso del caffè e del malto torrefatti.