Riassunto analitico
Negli ultimi anni i cambiamenti climatici e le prospettive di crescita della popolazione mondiale (9,7 miliardi entro il 2050) hanno accresciuto la necessità di ricercare nuovi alimenti ad alto valore nutritivo. In questo contesto, le alghe (“micro-” e “macro-alghe”) si sono rivelate ingredienti promettenti per formulare nuovi alimenti, in quanto considerate fonte sostenibile di proteine e amminoacidi, acidi grassi omega-3, fibra, vitamine, minerali e altri composti bioattivi. Le alghe, inoltre, sono organismi caratterizzati da elevata produttività, mostrando una grande adattabilità di crescita anche in condizioni ambientali di stress, contribuiendo in questo modo a limitare il dispendio di risorse idriche e lo sfruttamento di terreni agricoli.
L’impiego di tale prodotto come alimento vanta una lunghissima tradizione in diverse parti del mondo, tuttavia, in Europa non tutte le alghe sono autorizzate al consumo alimentare. Pertanto, nella sperimentazione condotta in occasione della presente tesi, sono state selezionati due cianobatteri (comunemente, sebbene impropriamente, definiti “microalghe”), quali Arthrospira platensis (Spirulina) e Aphanizomenon flos-aquae (Klamath) e cinque macroalghe (Porphyra sp., Fucus vesiculosus, Ulva lactuca, Lithothamnium calcareum e Laminaria digitata), presenti sul mercato come alimenti o ingredienti alimentari già prima del 15 maggio 1997, pertanto non soggetti ad autorizzazione come “novel food” (Reg. UE, 2015/2283).
Scopo di questa tesi era la caratterizzazione delle micro- e macro-alghe selezionate, la loro incorporazione in un prodotto da forno e una preliminare valutazione in termini di accettabilità da parte di potenziali consumatori. Il prodotto da forno era assimilabile ad un grissino e la sua ricetta di base è stata ottimizzata nell’ambito della stessa tesi.
Campioni di ciascuna alga sono stati sottoposti ad analisi di sostanza secca, ceneri, metalli, contenuto di N proteico (metodo Kjeldahl) e contenuto lipidico (metodo Soxhlet). Inoltre, sono state effettuate analisi del profilo degli amminoacidi e degli acidi grassi mediante tecniche di derivatizzazione accoppiate a determinazione cromatografica (HPLC-UV e GC-MS, rispettivamente). Infine, sono stati raccolti i valori delle coordinate colore CIE (L*, a*, b*) di ciascuna alga.
Sono state quindi preparate due miscele mescolando ciascuna alga nella misura del 5% e 10% con farina di grano tenero di tipo “00”, da utilizzare nella preparazione del prodotto finito. La stessa farina di tipo “00” fungeva da controllo delle materie prime. Le miscele sono state sottoposte alle analisi di capacità di assorbimento di acqua, capacità di assorbimento di olio e delle coordinate colore L*, a* e b*.
Una ricetta, per un prodotto da forno simile ad un grissino, è stata ottimizzata mediante disegno sperimentale (DOE FD 32) e impiegata per la preparazione del campione di controllo. Inoltre, sono stati preparati sette campioni di prodotti da forno sperimentali con i due livelli di concentrazione (5% e 10%) per ciascuna alga e sottoposti alla valutazione di trenta potenziali consumatori, cui è stato chiesto il gradimento inerente a quattro attributi sensoriali: apparenza, aroma, gusto e consistenza.
I risultati hanno permesso di tracciare le peculiarità compositive di ciascuna alga. Il piano sperimentale ha portato alla definizione della ricetta ottimale per ottenere un prototipo di prodotto da forno simile ad un grissino, replicato poi con ciascuno dei sette campioni arricchiti di alga a due concentrazioni differenti.
I consumer test hanno fornito interessanti informazioni relative ai prodotti sperimentali. Essi sono stati moderatamente graditi quanto ad aspetto e gusto, invece, la consistenza in termini di friabilità è stata molto apprezzata. Infine, il colore varia considerevolmente secondo il tipo di alga impiegata e merita pertanto ulteriori approfondimenti.
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Abstract
In recent years, climate change and the prospects of global population growth (9.7 billion by 2050) have increased the need to explore new high-nutrient foods. In this context, algae (both microalgae and macroalgae) have emerged as promising ingredients for formulating new foods, as they are considered a sustainable source of proteins and amino acids, omega-3 fatty acids, fibers, vitamins, minerals, and other bioactive compounds. Algae are also highly productive organisms, showing great adaptability to growth even in environmentally stressful conditions, thus helping to conserve water resources and reduce the exploitation of agricultural land.
The use of such products as food has a long tradition in various parts of the world. However, in Europe, not all algae are authorized for food consumption. Therefore, in the experimentation conducted in this thesis, two cyanobacteria (commonly, although improperly, referred to as "microalgae"), namely Arthrospira platensis (Spirulina) and Aphanizomenon flos-aquae (Klamath), and five macroalgae (Porphyra sp., Fucus vesiculosus, Ulva lactuca, Lithothamnium calcareum, and Laminaria digitata), which were already on the market as food or food ingredients before May 15, 1997, and therefore not subject to authorization as "novel food" (EU Reg. 2015/2283), were selected.
The aim of this thesis was the characterization of the selected microalgae and macroalgae, their incorporation into a baked product, and a preliminary evaluation in terms of acceptability by potential consumers. The baked product was similar to a breadstick (grissino), and its basic recipe was optimized within the scope of the same thesis.
Samples of each algae were subjected to analyses of dry matter, ash, metals, protein content (Kjeldahl method), and lipid content (Soxhlet method). In addition, amino acid and fatty acid profile analyses were carried out using derivatization techniques coupled with chromatographic determination (HPLC-UV and GC-MS, respectively). Finally, CIE color coordinates (L*, a*, and b*) values were collected for each alga.
Two mixtures were then prepared by blending each alga at 5% and 10% levels with "00" Italian type soft wheat flour, to be used in the preparation of the finished product. The same "00" Italian type flour served as the control for raw materials. The mixtures were subjected to analyses of water absorption capacity, oil absorption capacity, and color coordinates L*, a*, and b*.
A recipe for a baked product similar to a breadstick was optimized using experimental design (DOE FD 32) and used for the preparation of the control sample. Additionally, 7 samples of experimental baked products were prepared with the two different concentrations (5% and 10%) for each alga and evaluated by 30 potential consumers, who were asked about their preference regarding four sensory attributes: appearance, aroma, taste, and texture.
The results allowed for the identification of the compositional characteristics of each alga. The experimental design led to the definition of the optimal recipe to obtain a prototype of a baked product similar to a breadstick, which was then replicated with each of the seven algae-enriched samples at two different concentrations.
The consumer tests provided interesting insights into the experimental products. They were moderately liked in terms of appearance and taste, while the texture in terms of crumbliness was highly appreciated. Finally, the color varied significantly depending on the type of algae used, warranting further investigation.
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