L'alterazione di un alimento è una trasformazione a carico di uno o più componenti chimici che ne determinano una modificazione delle proprietà fisiche, chimiche e biologiche. Queste modifiche sono percepite come un'alterazione in senso positivo o negativo delle proprietà nutritive ed organolettiche dell'alimento o delle sue caratteristiche tecnologiche, in accordo alla Prima Legge di Parisi della Degradazione Alimentare .
Processi trasformativi a carico degli alimenti La natura dei processi trasformativi a carico dei componenti chimico-nutritivi dei prodotti alimentari grezzi è eterogenea, in relazione alle caratteristiche intrinseche del prodotto, alle condizioni operative, agli intervalli di tempo che intercorrono. In generale si tratta di fenomeni o processi di natura fisica, fisico-chimica, chimica, biochimica e microbiologica, spesso interagenti fra loro in un sistema di trasformazioni complesso, più o meno drastico.
Si usa il termine trasformazione quando il processo porta a risultati desiderati e, quindi, è positivo. Si usa invece il termine alterazione quando il processo porta a risultati indesiderati, se non addirittura dannosi. Le trasformazioni si svolgono spontaneamente, con o senza il controllo dei parametri ambientali ed operativi, oppure artificialmente, creando le condizioni affinché si avviino le trasformazioni nella direzione desiderata. Le alterazioni si svolgono sempre spontaneamente; possono essere "fisiologiche", nel senso si svolgono in quanto fenomeni ordinari 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. È interessante notare che uno stesso processo o fenomeno può essere definito in certi contesti come una trasformazione desiderata, in altri come 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 si creano le condizioni per far sì che si svolga in modo ottimale.
Nella maggior parte dei casi le trasformazioni comportano la combinazione 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), gli altri, invece, rientrano nei processi di 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 le trasformazioni con il controllo rigoroso dei parametri ambientali, dello stato fisico e strutturale, della composizione chimica, degli organismi coinvolti, ecc.
La maggior parte delle trasformazioni sono di natura biochimica, dovute all'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 generiche delle muffe (Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, ecc.) e dei lieviti (Saccharomyces, Torula, Candida, ecc.).
In qualsiasi tipo di trasformazione agroalimentare (fisica, conservazione, trasporto) si adottano tecnologie che sono svolte a favorire le trasformazioni desiderate oppure a prevenire, rallentare, arrestare le alterazioni.
Alterazione dei glucidi I processi a carico dei glucidi sono i più frequenti e rappresentano spesso le più importanti trasformazioni. Quelle di maggiore interesse sono operate da Batteri e lieviti. Sono di due differenti tipi, le fermentazioni e, meno frequentemente, la respirazione totale. In entrambi i casi vengono usati i componenti fermentescibili, rappresentati in genere da zuccheri semplici (glucosio, fruttosio, ecc.), disaccaridi (saccarosio, maltosio, ecc.) e amido. Disaccaridi e amido subiscono prima l'idrolisi enzimatica, che porta alla formazione degli zuccheri semplici. Sia le fermentazioni sia la respirazione seguono inizialmente la via metabolica della glicolisi, o via di Embden-Meyerhof-Parnas, per poi differenziarsi nella fase finale, che è ossidativa nella respirazione e riduttiva nelle fermentazioni.
La respirazione 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). La respirazione è inoltre il processo alla base della lievitazione nella panificazione: i lieviti si moltiplicano producendo sacche di anidride carbonica che restano imbrigliate nell'impasto provocandone il caratteristico rigonfiamento della lievitazione.
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). In generale è di natura endogena in quanto è un ordinario processo metabolico che si verifica all'interno delle cellule. È favorita dalle temperature ambientali alte e dall'aerazione, perciò si può rallentare con la refrigerazione, eventualmente in atmosfera controllata o conservazione in atmosfera modificata.
Le fermentazioni, che si svolgono in condizioni di anaerobiosi, differiscono per la maggior parte nei passaggi finali, che determinano una o più trasformazioni riduttive a carico dell'acido piruvico. Le più importanti fermentazioni sfruttate nell'industria agroalimentare sono le seguenti: Fermentazione alcolica: l'acido piruvico è ridotto ad etanolo. Attuata per lo più da lieviti, è alla base della produzione di tutte le bevande alcoliche, mentre è un processo secondario in alcuni altri processi di trasformazione. Alcuni latti fermentati, come il kefir, si ottengono con una fermentazione mista, lattico-alcolica. Fermentazione omolattica: l'acido piruvico è ridotto ad acido lattico. È svolta da batteri, chiamati genericamente fermenti lattici, appartenenti per lo più ai generi Streptococcus e Lactobacillus. La fermentazione omolattica è il processo fondamentale nella produzione dello yogurt e dei latti fermentati simili, nella formazione della cagliata per i formaggi che si ottengono per coagulazione acida e, più in generale come processo complementare nella maturazione della cagliata dei formaggi. In queste trasformazioni la fermentazione si svolge a spese del lattosio presente nel latte. La fermentazione omolattica è tuttavia un processo complementare frequente nella maturazione di diversi prodotti agricoli conservati per acidificazione biologica combinata con altre tecniche di conservazione. Prodotti ottenuti con processi che coinvolgono la fermentazione lattica sono, ad esempio, i crauti, le olive in salamoia, i salumi. Fermentazione eterolattica: attuata da alcuni fermenti lattici, di cui i più importanti fanno capo al genere Leuconostoc, è basata sulla riduzione dell'acido piruvico ad acido lattico, accompagnata da riduzioni e ossidazioni collaterali che portano alla formazione di prodotti secondari (etanolo, CO2, ecc.).
Per quanto riguarda le trasformazioni a carico dell'amido, come si è detto in precedenza, si tratta fondamentalmente di processi di idrolisi enzimatica attuati da amilasi endogene, con formazione di disaccaridi (maltosio) e monosaccaridi (glucosio). L'idrolisi enzimatica dell'amido è un processo che si svolge spontaneamente nel corso della maturazione della frutta, generalmente sulla pianta e, nelle fasi finali, durante la conservazione dei frutti a maturazione climaterica (banane, kaki, mele, pesche, ecc.). È inoltre un processo attivato artificialmente da fasi preliminari per ottenere substrati fermentescibili da prodotti amilacei (cereali, patate) per la produzione di bevande alcoliche (birra, sakè, whisky, ecc.).
Alterazione dei 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 portano alla formazione di composti che, in generale, 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. Attuata da alcune categorie di lieviti, si tratta di una deviazione della glicolisi che, a partire da un suo prodotto intermedio, il diidrossiacetone fosfato, porta alla formazione del glicerolo. La fermentazione glicerica è un processo collaterale alla fermentazione alcolica e contribuisce alla formazione del gusto, in quanto la glicerina, per il suo sapore dolciastro, conferisce morbidezza al vino. Se supera una certa soglia, è un processo dannoso, in quanto altera le proprietà organolettiche tipiche del vino. Fermentazione propionica. Attuata da batteri del genere Propionibacterium, è una fermentazione secondaria che, a partire dall'acido lattico o dal glucosio, sviluppa acido propionico, acido acetico e anidride carbonica. È un processo di maturazione fondamentale nella produzione dei formaggi occhiati (Emmentaler, Asiago, Gruviera, Edam, Gouda, ecc.). Fermentazione butirrica. Attuata da batteri, prevalentemente del genere Clostridium, è una fermentazione secondaria che, a partire dall'acido lattico, sviluppa acido butirrico, acetico, H2 e CO2. In generale è un processo dannoso nella caseificazione in quanto responsabile di un'alterazione, il gonfiore tardivo, a carico dei formaggi stagionati (es. Grana). Fermentazione malolattica. Attuata da fermenti lattici, è un processo secondario della vinificazione che, a partire dall'acido malico, sviluppa acido lattico. Questo processo è fondamentale per alcuni vini rossi al fine di ridurre la percezione dell'acidità fissa e dare più morbidezza e corpo al vino. È invece un processo dannoso per la maggior parte dei vini bianchi, che fondano le loro proprietà organolettiche sull'acidità fissa. Fermentazione acetica. Attuata da batteri del genere Acetobacter, è una fermentazione ossidativa che converte l'etanolo in acido acetico. Il processo è fondamentale per la produzione dell'aceto, mentre in generale è dannoso in quanto costituisce un'alterazione dell'alimento. Fra gli alimenti soggetti alla fermentazione acetica rientrano il vino, la frutta, il miele. Fermentazioni aromaticheSalvadori del Prato. Op. cit., pp. 78-79.. Attuate da fermenti eterolattici, sono processi secondari che, a partire dall'acido lattico o dall'acido piruvico, portano allo sviluppo di composti carbonilici, in particolare acetaldeide e diacetile. Questi processi sono in particolare fondamentali per il conferimento dell'aroma al burro.
Alterazione delle proteine Le proteine sono interessate soprattutto dalle seguenti trasformazioni: denaturazione; reazioni di Maillard; proteolisi; putrefazione.