L'eccessiva lavorazione dei prodotti (ad esempio nei prodotti a base di carne) può causare perdite in termini di gusto, consistenza e, in ultima analisi, profitto. La tecnologia Hurdle (nota anche come tecniche combinate o tecnologia barriera) è uno strumento prezioso nella lotta contro l'eccessiva lavorazione. Combina diversi fattori o tecniche di conservazione per ottenere una conservazione delicata ma affidabile.

Lavorare insieme per la sicurezza alimentare

La tecnologia Hurdle combina deliberatamente tecniche di conservazione esistenti e nuove per stabilire una serie di fattori conservanti che i microrganismi non sono in grado di superare. Questi ostacoli possono includere temperatura, attività dell'acqua, acidità, potenziale redox, conservanti, organismi competitivi, vitamine, sostanze nutritive e altro ancora.

Come funzionano gli ostacoli

Per prosperare e moltiplicarsi, i microrganismi devono mantenere l'omeostasi, ovvero un ambiente interno stabile ed equilibrato. Gli ostacoli cercano di disturbare uno o più meccanismi di omeostasi, causando l'inattivazione o addirittura la morte dei microbi. Gli ostacoli migliori combinano diversi meccanismi di omeostasi contemporaneamente. Questo approccio multi-target è più efficace rispetto a quello single-target e consente di utilizzare ostacoli di intensità inferiore.

La figura seguente mostra come gli ostacoli agiscono congiuntamente per limitare la crescita microbica.

La figura 1 mostra diversi esempi di processi combinati. Ciascuna illustrazione mostra, tramite linee tratteggiate e frecce, se i processi sono efficaci o meno nell'arrestare la crescita microbica. Nel numero 3, ad esempio, la temperatura da sola non era un controllo efficace, ma l'attività dell'acqua combinata alla temperatura ha impedito la crescita dei microrganismi. Nell'esempio 4, le barriere non erano sufficienti a impedire la crescita microbica. In questo caso, sarebbe stato necessario aumentare la barriera della temperatura tramite refrigerazione.

Cooperazione o concorrenza

È necessario considerare anche l'effetto reciproco degli ostacoli. A volte un secondo agente semplicemente aumenta l'efficacia del primo. A volte gli agenti agiscono in modo sinergico, rendendo il loro effetto combinato ancora maggiore. Tuttavia, un agente può anche antagonizzare o influire negativamente sull'efficacia dell'altro, compensando parzialmente o completamente l'efficacia di uno o entrambi gli agenti. Questi effetti devono essere studiati attentamente prima di utilizzare gli agenti in combinazione.

L'attività dell'acqua come ostacolo

L'attività dell'acqua (aw) è uno degli ostacoli più utili, sia da sola che in combinazione con un altro ostacolo. Esistono attività dell'acqua specifiche al di sotto delle quali alcuni microbi non possono crescere e un'attività dell'acqua al di sotto della quale nessun microbo prolifera. Questi limiti di crescita microbica si applicano a ogni tipo di alimento e, di fatto, a ogni prodotto poroso.

Attività dell'acqua e pH: ostacoli sinergici

L'attività dell'acqua e il pH agiscono in modo sinergico, consentendo di controllare la crescita microbica in misura impossibile utilizzando uno solo di questi fattori. Questo effetto sinergico fa parte della definizione della FDA di alimenti potenzialmente pericolosi.

La tabella A può essere utilizzata per determinare se un alimento trattato termicamente e confezionato è un alimento potenzialmente pericoloso (PHF), non PHF o richiede una valutazione del prodotto. Gli alimenti devono soddisfare i requisiti di cottura della sezione 3-401.11 del Codice alimentare (nessuna cottura parziale) per eliminare i patogeni vegetativi. I patogeni sporigeni sono gli unici rischi biologici rimanenti che destano preoccupazione. Gli alimenti sono confezionati in modo da impedire la ricontaminazione. Pertanto, è possibile tollerare in tutta sicurezza un pH e un'attività dell'acqua più elevati.

La tabella B può essere utilizzata per determinare se un alimento non trattato termicamente o trattato termicamente ma non confezionato è PHF, Non-PHF o richiede una valutazione del prodotto. Gli alimenti non trattati termicamente possono contenere cellule vegetative e spore patogene. Gli alimenti trattati termicamente ma non confezionati possono essere ricontaminati. I valori di pH considerati nella tabella B devono includere 4,2 perché lo Staphylococcus aureus può crescere a quel livello.

Limiti di crescita microbica del pH

Come l'attività dell'acqua, anche il pH limita la crescita di specifici microrganismi in modi ben definiti. Tutti gli organismi preferiscono un pH neutro, ma la maggior parte può crescere in ambienti più acidi, con la maggior parte della crescita microbica che si arresta a un pH di 5. Sebbene in passato il valore di 4,6 fosse considerato il limite per tutta la crescita microbica, esistono alcuni microrganismi in grado di tollerare un pH fino a 4,2.

Il pH viene spesso controllato aggiungendo acidi, come aceto, acido lattico, acido citrico o succo di frutta, direttamente al prodotto. Può anche essere ridotto aggiungendo ingredienti naturalmente acidi come i pomodori o attraverso la fermentazione, che utilizza l'acido lattico prodotto da un batterio specifico per abbassare il pH e impedire la crescita di altri microrganismi.

Nella tabella seguente è possibile vedere come l'attività dell'acqua e il pH di diversi alimenti comuni interagiscono per controllare la crescita microbica. Le conserve di fragole hanno un'attività dell'acqua molto elevata, ma l'acido citrico fa sì che il pH sia sufficientemente basso da impedire la crescita microbica.  Anche la senape ha un pH molto basso e un'elevata attività dell'acqua. Questi due prodotti sono conservati grazie al pH, non all'attività dell'acqua. Lo sciroppo d'acero, invece, è conservato grazie alla bassa attività dell'acqua. Lo zucchero contenuto nello sciroppo è un umettante che mantiene bassa l'attività dell'acqua.

La maionese ha un'attività dell'acqua molto elevata, ma l'aceto mantiene il suo pH a 4,1. Il basso pH significa che non favorisce la crescita microbica. Tuttavia, poiché ha un alto contenuto di olio, è soggetta all'ossidazione dei lipidi. La maionese viene refrigerata, non per prevenire la crescita microbica, ma per evitare che diventi rancida. È interessante notare che non esiste alcuna relazione diretta tra l'attività dell'acqua e il pH. Quando si aggiunge acido a un prodotto per abbassarne il pH, l'impatto sull'attività dell'acqua è minimo.

Salsiccia fermentata: ostacoli sul lavoro

I salumi fermentati di tipo salame sono stabili a temperatura ambiente per lunghi periodi. Una sequenza di barriere è importante nelle diverse fasi del processo di stagionatura. Le prime barriere utilizzate sono il sale e il nitrato, che inibiscono molti dei batteri presenti. Altri batteri si moltiplicano in questa fase, consumano ossigeno e causano un calo del potenziale redox, che inibisce gli organismi aerobici e favorisce la selezione dei batteri lattici. Questi batteri proliferano, causano l'acidificazione del prodotto e aumentano la barriera del pH. Durante il lungo processo di stagionatura del salame, le barriere iniziali si indeboliscono. Il nitrito si esaurisce. Il numero di batteri lattici diminuisce. Il potenziale redox e il pH aumentano. Tuttavia, man mano che il salame si asciuga, l'attività dell'acqua diventa la barriera principale e preserva il salume. Il processo di stagionatura deve essere gestito con attenzione durante la produzione di salumi fermentati.

Un elenco sempre più lungo di ostacoli

Sono stati individuati circa 50 diversi ostacoli nella conservazione degli alimenti. Oltre agli ostacoli più importanti e comunemente utilizzati, quali temperatura, pH e attività dell'acqua, esistono molte altre opzioni potenzialmente valide. Alcuni esempi sono l'ultra-alta pressione, la mano-termo-sonicazione, l'inattivazione fotodinamica, il confezionamento in atmosfera modificata, i rivestimenti commestibili, l'etanolo, i prodotti della reazione di Maillard e le batteriocine.

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