{"id":2645,"date":"2019-03-14T08:00:32","date_gmt":"2019-03-14T07:00:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.foodhubmagazine.com\/?p=2645"},"modified":"2024-02-14T11:31:25","modified_gmt":"2024-02-14T10:31:25","slug":"campi-elettrici-pulsati-nellindustria-alimentare","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.food-hub.it\/media\/2019\/03\/14\/campi-elettrici-pulsati-nellindustria-alimentare\/","title":{"rendered":"Campi elettrici pulsati nell\u2019industria alimentare"},"content":{"rendered":"\t\t
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Campi elettrici pulsati: cosa sono?<\/strong><\/span><\/h2>

Negli ultimi anni i trattamenti con <\/span>campi elettrici pulsati<\/b> (Pulsed Electric Fields \u2013 PEF) hanno riscontrato una notevole attenzione nel settore delle biotecnologie e degli alimenti.\u00a0<\/span><\/p>

Essi si basano sull\u2019utilizzo d\u2019impulsi elettrici ad alta tensione e di breve durata<\/strong> (ns-ms) che, se applicati a determinati livelli a tessuti biologici, ne causano la permeabilizzazione o l’ elettroporazione cellulare.<\/span><\/p>

Per \u201celettroporazione<\/strong>\u201d, s\u2019intende l\u2019apertura di pori in corrispondenza delle membrane di cellule vegetali, animali o microbiche<\/strong>; fenomeno che, in maniera semplificata, pu\u00f2 essere distinto in reversibile e irreversibile.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Fig. 1 - Rappresentazione schematica del meccanismo di elettroporazione <\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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L\u2019elettroporazione<\/strong> reversibile<\/strong> viene spesso utilizzata per applicazioni \u201cin vivo\u201d, in cui \u00e8 possibile sfruttare la temporanea apertura di pori nelle membrane plasmatiche per l\u2019introduzione di frammenti di DNA o sostanze chemioterapiche<\/strong> [4] (Fig.2).<\/span><\/p>

L\u2019elettroporazione irreversibile<\/strong>, invece, causa una permanente variazione della permeabilit\u00e0 delle membrane<\/strong> con conseguente morte delle cellule, caratteristica maggiormente sfruttata in ambito alimentare.<\/span><\/p>

Infatti, i trattamenti con campi elettrici pulsati possono essere utilizzati come valida alternativa ai trattamenti termici convenzionali per l\u2019inattivazione microbica [7]; op<\/span>pure in combinazione ad altre <\/span>operazioni unitarie, quali essiccazione, liofilizzazione, congelamento, disidratazione osmotica, impregnazione sottovuoto, estrazione, al fine di accelerare i trasferimenti di massa e di calore, e di migliorare la qualit\u00e0 dei prodotti alimentari [10].<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Fig. 2 - Rappresentazione schematica dei possibili campi di applicazione del PEF<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Tra le tecnologie innovative, il trattamento PEF (<\/strong><\/span>Pulsed Electric Fields<\/strong>)<\/strong> suscita notevole interesse<\/strong> in ambito alimentare per la sua natura non termica e la possibilit\u00e0 di essere utilizzato come pre-trattamento in molti processi produttivi, presentando dei<\/strong> miglioramenti in termini di tempi, di costi e di qualit\u00e0 finale dei prodotti alimentari<\/strong>.\u00a0<\/span><\/p>

Infatti, la maggior parte dei pre-trattamenti convenzional<\/strong>i utilizzati nell\u2019industria alimentare prevedono la distruzione meccanica o l\u2019utilizzo di calore (si pensi ad esempio al blanching <\/em>o scottatura) che hanno lo svantaggio di causare, in molti casi, il deterioramento della qualit\u00e0<\/strong> (si pensi a tutti i composti nutrizionali termolabili che vengono persi), nonch\u00e9 l\u2019elevato costo energetico.<\/strong><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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PEF quali opportunit\u00e0 ci sono: esempi di applicazione<\/b><\/h2>

L\u2019elettroporazione pu\u00f2 facilitare<\/strong> i processi di estrazione<\/strong>, intesi sia come processi di produzione primaria (estrazione di succhi da frutta e vegetali, di olio, di zucchero dalla barbabietola o canna da zucchero), sia come processi secondari, ad esempio, per l\u2019estrazione di composti bioattivi dagli scarti alimentari.<\/p>

Numerose ricerche hanno infatti dimostrato come la tecnologia PEF pu\u00f2, in molti casi, ridurre i tempi di lavorazione e migliorare la resa di estrazione<\/strong> [1].<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Fig. 3 - Impianto pilota: generatore e camera di trattamento PEF<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Il dipartimento di Ingegneria Industriale dell\u2019Universit\u00e0 di Salerno insieme al centro di ricerca ProdAl ha studiato l\u2019incremento dell\u2019estraibilit\u00e0 del licopene dalle bucce di pomodoro<\/strong>, quindi da scarti di lavorazione, dimostrando come si possa ottenere pi\u00f9 del doppio della quantit\u00e0 di carotenoidi estratti applicando un campo elettrico pari a 750 V\/cm a temperatura ambiente, nonch\u00e9 il miglioramento della pelabilit\u00e0 dei pomodori stessi se pre-trattati con PEF [5].<\/span><\/p>

Il trattamento delle uve con campi<\/strong> elettrici pulsati, nel processo di vinificazione, pu\u00f2 essere sfruttato per il miglioramento dell\u2019estrazione dei polifenoli<\/strong> in fase di macerazione per la produzione di vino rosso<\/strong>, con conseguente riduzione dei tempi.\u00a0<\/span><\/p>

Il vino prodotto con l\u2019ausilio del PEF non presenta un profilo sensoriale alterato, inoltre, il suo pi\u00f9 elevato contenuto in polifenoli \u00e8 ben mantenuto durante l\u2019invecchiamento [6].<\/span><\/p>

Diversi studi hanno dimostrato come l\u2019aumento della permeabilit\u00e0 delle membrane cellulari conseguente al trattamento PEF pu\u00f2 aumentare l\u2019efficacia di disidratazione<\/strong>.<\/span><\/p>

I trattamenti convenzionali di disidratazione richiedono elevati consumi energetici e alcuni prevedono l\u2019utilizzo di elevate temperature che causano il deterioramento della qualit\u00e0 finale dei prodotti alimentari.<\/span><\/p>

Il dipartimento di Scienze e Tecnologie Alimentari insieme al Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Agroalimentare dell\u2019Universit\u00e0 di Bologna ha dimostrato come il trattamento PEF su fragole, sottoposte a disidratazione osmotica o congelamento\/scongelamento, abbia migliorato i trasferimenti di massa e contribuito al mantenimento di un elevato livello di qualit\u00e0 del frutto [8][9].<\/span><\/p>

\u00c8 sicuramente l\u2019industria di produzione di patate a bastoncino (French fries<\/em>) e tipo chips<\/em> a sfruttare i molteplici vantaggi del trattamento PEF<\/strong>. Da quasi un decennio, infatti, i campi elettrici pulsati hanno visto il loro trasferimento da scala pilota a scala industriale per essere utilizzati come pre-trattamento dei tuberi di patata.<\/p>

I campi elettrici pulsati provocano un intenerimento sostanziale dei tessuti, fenomeno vantaggioso in termini di riduzione dello sforzo da taglio <\/strong>e dunque, di riduzione della manutenzione delle lame in linea di produzione.\u00a0<\/p>

Il taglio della superficie dei tuberi risulta pi\u00f9 netto, permettendo cos\u00ec un minore assorbimento dell\u2019olio durante la parziale o totale frittura delle patatine<\/strong> [2].\u00a0<\/span><\/p>

Inoltre, sembrerebbe che l\u2019aumentata permeabilit\u00e0 delle membrane cellulari permetta il rilascio di parte dei substrati delle reazioni di Maillard<\/em><\/strong> (zuccheri riducenti e asparagina), ovvero una complessa catena di reazioni chimiche che si verificano durante la cottura di prodotti ricchi in carboidrati e proteine e che ne conferiscono il caratteristico aroma e colore.<\/p>

Tali reazioni, per\u00f2, presentano anche l\u2019aspetto negativo di portare alla formazione di composti ritenuti potenzialmente cancerogeni per l\u2019uomo, come l\u2019acrilammide.\u00a0<\/span><\/p>

Il trattamento PEF, dunque, potrebbe essere sfruttato per la riduzione di tale composto [3].<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\tQuesti sono solo alcuni dei numerosi aspetti che la tecnologia PEF \u00e8 in grado di potenziare all\u2019interno dell\u2019industria alimentare. Grazie al lavoro di numerosi ricercatori di tutto il mondo si \u00e8 arrivati ad un\u2019ampia comprensione dei meccanismi, legati all\u2019applicazione di tale tecnologia e alla possibilit\u00e0 di trasferire i risultati appresi su scala laboratoriale all\u2019interno dell\u2019industria alimentare.\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t
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<\/i><\/span><\/i><\/span>BIBLIOGRAFIA<\/span><\/i><\/div>

[1] Barba, F. J., Parniakov, O., Pereira, S. A., Wiktor, A., Grimi, N., Boussetta, N., … & Lebovka, N. (2015). Current applications and new opportunities for the use of pulsed electric fields in food science and industry. Food Research International, 77, 773-798.<\/p>

[2] Fauster, T., Schlossnikl, D., Rath, F., Ostermeier, R., Teufel, F., Toepfl, S., & Jaeger, H. (2018). Impact of pulsed electric field (PEF) pretreatment on process performance of industrial French fries production. Journal of Food Engineering, 235, 16\u201322.<\/p>

[3] Jaeger, H., Janositz, A., & Knorr, D. (2010). The Maillard reaction and its control during food processing. The potential of emerging technologies. Pathologie-Biologie, 58(3), 207\u2013213.<\/p>

[4] Miklav\u010di\u010d, D., Mali, B., Kos, B., Heller, R., & Ser\u0161a, G. (2014). Electrochemotherapy: from the drawing board into medical practice. Biomedical engineering online, 13(1), 29.<\/p>

[5] Pataro, G., Carullo, D., Siddique, M. A. B., Falcone, M., Dons\u00ec, F., & Ferrari, G. (2018). Improved extractability of carotenoids from tomato peels as side benefits of PEF treatment of tomato fruit for more energy-efficient steam-assisted peeling. Journal of Food Engineering, 233, 65-73.<\/p>

[6] Pu\u00e9rtolas, E., L\u00f3pez, N., Cond\u00f3n, S., \u00c1lvarez, I., & Raso, J. (2010). Potential applications of PEF to improve red wine quality. Trends in Food Science & Technology, 21(5), 247-255.<\/p>

[7] Salda\u00f1a, G., \u00c1lvarez, I., Cond\u00f3n, S., & Raso, J. (2014). Microbiological aspects related to the feasibility of PEF technology for food pasteurization. Critical reviews in food science and nutrition, 54(11), 1415-1426.<\/p>

[8] Tylewicz, U., Tappi, S., Mannozzi, C., Romani, S., Dellarosa, N., Laghi, L., … & Dalla Rosa, M. (2017). Effect of pulsed electric field (PEF) pre-treatment coupled with osmotic dehydration on physico-chemical characteristics of organic strawberries. Journal of Food Engineering, 213, 2-9.<\/p>

[9] Velickova, E., Tylewicz, U., Dalla Rosa, M., Winkelhausen, E., Kuzmanova, S., & Romani, S. (2018). Effect of pulsed electric field coupled with vacuum infusion on quality parameters of frozen\/thawed strawberries. Journal of Food Engineering, 233, 57-64.<\/p>

[10] Wiktor, A., & Witrowa-Rajchert, D. (2016). Pulsed Electric Fields as Pretreatment for Subsequent Food Process Operations. Handbook of Electroporation, 1-16.<\/p><\/div>\n <\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\tJessica Genovese\t\t\t\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t
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Dottoranda in Scienze e Tecnologie Agrarie, Ambientali e Alimentari dell\u2019Universit\u00e0 di Bologna, si occupa di applicazioni di tecnologie non termiche in ambito alimentare. Nello specifico, il suo progetto di ricerca \u00e8 finalizzato all\u2019applicazione di campi elettrici pulsati, da soli o in combinazione ad altre tecnologie, per il miglioramento dei trasferimenti di massa e della qualit\u00e0 dei prodotti alimentari. <\/p>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tLinkedIn\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Campi elettrici pulsati: cosa sono? Negli ultimi anni i trattamenti con campi elettrici pulsati (Pulsed Electric Fields \u2013 PEF) hanno riscontrato una notevole attenzione nel settore delle biotecnologie e degli alimenti.  Essi si basano sull\u2019utilizzo d\u2019impulsi elettrici ad alta tensione e di breve durata (ns-ms) che, se applicati a determinati livelli a tessuti biologici, ne […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":48119,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"jnews-multi-image_gallery":[],"jnews_single_post":{"subtitle":"Parliamo di campi elettrici pulsati, un processo sempre pi\u00f9 comune all\u2019interno dell\u2019industria alimentare. 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