Estratto e modificato da “Ozone in Food processing” Colm O'Donnell, B.K. Tiwari, P.J. Cullen e Rip G. Rice - 2012

Obbiettivo

L'obiettivo di questo articolo è di dimostrare i potenziali benefici economici e tecnici dell’impiego dell'ozono nell'industria alimentare per facilitare un suo maggiore adozione. Questo articolo vuole fornire una panoramica dello stato attuale della tecnica e delle applicazioni emergenti; ovvero i principi di ozonizzazione, i parametri di controllo del processo, i meccanismi di inattivazione microbica e gli effetti sui parametri nutrizionali e cibo di qualità.
Infine, anche gli aspetti sanitari e di sicurezza dell’utilizzo dell’ozono utilizzato in impianti di trasformazione alimentare e le future tendenze nel settore.

Perché l'ozono?

L'interesse per l'ozono si è ampliato negli ultimi anni, in risposta alle richieste dei consumatori per gli additivi alimentari "verdi", all'approvazione di regolamentazioni e la crescente accettazione del fatto che l'ozono è una tecnologia rispettosa dell'ambiente. La multifunzionalità dell’ozono lo rende un promettente agente di trasformazione alimentare.
La rapida autodecomposizione dell’ozono in eccesso con la per produzione di ossigeno non lascia quindi residui negli alimenti.
In particolare, le direttive della Food and Drug Administration (FDA) sull'utilizzo dell’ozono negli alimenti hanno portato ad un crescente interesse nei potenziali applicazioni alimentari in tutto il mondo.
L'ozono come ossidante è utilizzato nel trattamento dell'acqua, della sanificazione, del lavaggio e della disinfezione delle attrezzature, della rimozione dell’odore, per frutta, verdura, carne e frutti di mare, e di moltissimi altri alimenti, inclusi quelli di trasformazione.

L’impiego dell’ozono nel settore alimentare

Regolamentazione

Mentre la garanzia della sicurezza alimentare è un problema globale, gli approcci alla regolamentazione differiscono in tutto il mondo. Globalmente lo status giuridico dell’ozono per le applicazioni nella trasformazione alimentare è in uno stato di continua evoluzione, in alcuni paesi non è stato ancora affrontato fino ad oggi. La legislazione in materia di ozonizzazione per il trattamento, la gestione, l'elaborazione e la conservazione degli alimenti si è tipicamente sviluppato in risposta all'uso evolutivo dell'ozono, dalla domanda iniziale per il trattamento dell'acqua, attraverso la superficie e la pulizia delle attrezzature, dei prodotti alimentari, e, infine, per l’impiego quale additivo alimentare diretto. L'uso dell’ozono nella trasformazione degli alimenti è diventata sempre più importante a seguito dell'affermazione di ozono come additivo chimico “GRAS - Generally Recognized as Safe” (generalmente riconosciuto come sicuro) nel 1997 (Graham et al., 1997) e la sua successiva approvazione da parte della FDA degli Stati Uniti come additivo antimicrobico per il contatto diretto con gli alimenti di tutti i tipi (FDA 2001).
L'uso dell’ozono nella trasformazione degli alimenti è stato approvato a vari livelli in molti paesi, tra cui Stati Uniti, Giappone, Australia, Francia e Canada.
Data la complessità delle matrici alimentari e la gamma di alimenti prodotti, è una sfida per l'industria dimostrando ogni volta la convalida del processo.
Tuttavia, i processi di validazione più accelerati sono quelli con la validazione di prodotti comparabili.

Pulizia delle superfici e disinfezione

La necessità di sviluppare approcci di pulizia che non lasciano redsidui e validati per l'industria alimentare è stata chiaramente identificata. L’ozono offre all'industria alimentare una alternativa o un complemento per la pulizia e la sanificazione.
Scientificamente si riportata in molti articoli scientifici l'efficacia dell'ozono per la depurazione fisica, chimica e biologica all'interno delle unità di trasformazione alimentare.
La potenziale inclusione di acqua contenente ozono all'interno del “CIP - Ciclo clean-in-place” offre notevoli opportunità per l’industria alimentare. La domande di ozono per la sanificazione di vari impianti di trasformazione alimentare è continua, e l'uso dell’ozono per la pulizia all'interno delle industrie di processo comparabili, come i prodotti farmaceutici, è anche delineata.

Sicurezza alimentare e l'estensione della “shelf-life”

Gli interventi per prolungare la shelf-life dell'alimento includono applicazioni di ozono in entrambe le fasi gassose e acquose. Lavaggi in acqua contenente ozono, stoccaggio in ambienti ricchi di ozono, e l’aggiunta diretta di ozono negli alimenti fluidi sono ricorrenti.
I valori di efficacia antimicrobica dell’ozono per il controllo dei microrganismi patogeni di interesse nel settore alimentare sono alti. L'efficacia dell'ozono contro i microrganismi presenti negli alimenti dipende da diversi fattori tra cui la quantità di ozono applicata, l'ozono residuo medio e vari altri fattori ambientali come il valore del pH, la temperatura, l’umidità relativa, gli additivi e la quantità di sostanza organica che circonda la cellule.
Il grano stoccato è suscettibile di contaminazione da un vasto numero di insetti, che causano danni considerevoli al grano immagazzinato, e potrebbero sviluppare la resistenza agli insetticidi attualmente impiegati.
Crescenti problemi ambientali e la nuova normativa hanno teso a ridurre le quantità e tipologia di pesticidi consentiti, o addirittura ne hanno vietato il loro uso. Uso dell’ozono nella fumigazione è un'alternativa ai prodotti chimici nel controllo dello sviluppo degli insetti. L'uso dell’ozono per il controllo dei funghi e micotossine nei cereali è noto, come il potenziale dell'ozono per la degradazione dei residui di pesticidi presenti negli alimenti.
I meccanismi proposti per la degradazione dei pesticidi, compresi gli organofosfati e i composti organoclorurati, sono stati già definiti.

Aspetti nutrizionali e sensoriali

Il gusto e le proprietà sensoriali sono costantemente valutati come i fattori più importanti di guida per i consumi e la ripetizione dell'acquisto di prodotti alimentari. L’obiettivo principale per l'adozione a uso industriale della nuova tecnologia di elaborazione è quello di soddisfare le richieste dei consumatori migliorando il gusto e la nutrizione. L'ozono è un forte agente ossidante e il suo effetto su tali parametri deve essere considerato prima di qualsiasi applicazione per il potenziale alimentare. E gli effetti dipenderanno dal modo di applicazione, dalla dose, dall composizione alimentare e così via.

Consumatori e i processi di accettabilità

I consumatori non sono solo preoccupati per gli ingredienti all'interno alimenti che consumano, ma anche sui processi che sono impiegati nel portare alimenti 'dal campo alla tavola'. Un numero crescente di ricerche suggerisce che i consumatori sono sempre più consapevoli della catena di approvvigionamento alimentare, che continuerà ad influenzare le loro percezioni per i processi alimentari emergenti.
Paradossalmente, i consumatori chiedono prodotti alimentari che sono minimamente trattati, che soddisfano il loro gusto nutrizionale e il desiderio della richiesta di una minima preparazione.
La comprensione e le questioni relative ai consumatori legate a qualsiasi processo di nuovi prodotti alimentari sono alcune delle sfide più importanti per lo sviluppo di prodotti alimentari innovativi.
La ricerca suggerisce che l'accettazione delle nuove tecnologie si basa in larga misura sulla percezione pubblica dei rischi connessi, e che le percezioni di rischio sono influenzati dalla fiducia nelle informazioni e la fonte che lo fornisce (Frewer et al. 2003).
Diversi studi di ricerca sui consumatori hanno sempre dimostrato che i consumatori hanno scarsa conoscenza e sensibilizzazione verso i livelli di più moderne tecniche di trasformazione e che sono fra i principali ostacoli alla loro accettazione di nuovi alimenti.
Così, i dettagli della efficace comunicazione delle tecnologie e dei loro benefici diventa essenziale per il successo della commercializzazione di questi prodotti. Se una nuova tecnologia consente l'introduzione di nuovi prodotti con benefici tangibili, i consumatori sono più propensi ad accettare esso.
Inoltre per l’industria è fondamentale che qualsiasi processo adottato è sicuro per il personale di produzione.
Infatti studi scientifici e pratici hanno esaminato le precauzioni che si impiegano per il rilascio di ozono gassoso in quantità che possono causare disagio o lesioni dei lavoratori degli impianti. I problemi di salute e di sicurezza connessi con l'ozono sono continuamente monitorati, e sono seguiti da una discussione sulle norme di sicurezza dei lavoratori comunemente accettati per la respirazione in fase gas ozono.

La tecnologia avanza

Ci sono stati sviluppi significativi nelle metodologie di produzione di ozono, comprese le radiazioni con effetto corona / al plasma e ai raggi UV, che rendono l’ozonizzazione un approccio più attrattivo per la trasformazione dei prodotti alimentari.
Gli aspetti economici e tecnici della produzione di ozono sono trattati scientificamente, compresi i controlli di processo, le scale di produzione, gli approcci di applicazione e le limitazioni di ogni procedura.

Impatto ambientale

Per ottimizzaree il pieno potenziale dello sfruttamento commerciale delle nuove tecnologie, le questioni relative all’impatto ambientale, come le emissioni di acque reflue e di gas, la conservazione delle risorse non rinnovabili e del consumo energetico, devono essere indagate e comprese dlle industrie alimentari, in quanto possono rappresentare significative riduzioni dei costi di lavorazione (Pereira e Vicente 2010).
L'industria alimentare è un consumatore significativo di energia, e il tipo principale di energia utilizzata è riconducibile ai combustibili fossili tradizionali per trattamento termico.
L'acqua è un ingrediente chiave nell'industria alimentare, gioca un ruolo fondamentale in molti dei metodi di trasformazione alimentare comune e nelle operazioni come ammollo, lavaggio, risciacquo, scottatura, riscaldamento, pastorizzazione, refrigerazione, condizionamento e produzione di vapore, agendo come ingrediente; inoltre viene utilizzato per la pulizia generale, sanificazione e disinfezione.
Tuttavia, l'industria non è ben caratterizzata per l’impiego di dispositivi e pratiche per il risparmio idrico.
Mentre l'ozono è un metodo di trattamento dell'acqua che ha riscontrato successo a livello mondiale, e la letteratura ha dimostrato che non è stato largamente impiegato finora dall'industria alimentare, anche se è stato approvato per l'applicazione nel ricondizionamento dell’acqua riciclata di refrigerazione nell’industria del pollame dal US Department of Agriculture nel 1997 (Güzel-Seydim et al. 2004). 
Molte sono le potenzialità dell’ozono come alternativa per il trattamento dell’acqua potabile, della depurazione e del riutilizzo delle acque nell'industria alimentare. La richiesta è identificata nei processi di lavorazione della frutta e della verdura, della carne e dei settori lattiero-caseari.
L'efficacia dell'ozono è stata accertata per il riutilizzo sicuro fisicamente, chimicamente e microbiologicamente delle acque nell'industria alimentare.

The hurdle concept (Il concetto di combinazione multipla per l’eliminazione delle cariche microbiologiche)

Combinando un certo numero di metodi di conservazione si può aumentare l'effetto antimicrobico complessivo cosicché possono essere impiegate intensità di processo più basse.
Questo approccio è già stato applicato ed è noto come 'tecnologia ostacolo', utilizzando con successo le tecniche tradizionali di conservazione degli alimenti (Leistner e Gorris, 1995).
Combinando metodi con ozono con altre tecniche di conservazione degli alimenti si può:
(1) aumentare gli effetti letali;
(2) ridurre la gravità di trattamento richiesto per ottenere un determinato livello di inattivazione microbica;
(3) impedire la proliferazione di microrganismi sopravvissuti dopo il trattamento.
La scelta di combinazioni - ostacoli - diverse combinazioni di entrambi nuove tecnologie innovative, termici o non termici convenzionali di trasformazione - è generalmente fatta per massimizzare l'effetto sinergico sulla cinetica di inattivazione microbica.
La conservazione degli alimenti utilizzando metodi combinati comporta successive o simultanee applicazioni di vari singoli trattamenti. 
I trattamenti combinati sono vantaggiosi, soprattutto perché molti trattamenti da soli non sono sufficienti a garantire la sicurezza alimentare o la stabilità.

Sfide

Nonostante i significativi progressi scientifici e il potenziale industriale dimostrato dell'ozono nelle lavorazioni dei frutti di mare, della carne e della decontaminazione di residui di pesticidi nella catena alimentare, vi è una scarsità di studi riportati in questo settore in generale.
Inoltre, il potenziale di riduzione dei costi di lavorazione attraverso l'uso di tecnologie di ozono non è stato ampiamente diffuso.
La consapevolezza e la comprensione delle applicazioni di ozono per gli alimenti è fondamentale per una migliore diffusione della tecnologia di ozono da parte dell'industria. Maggiore chiarezza della situazione normativa della dell'ozono per applicazioni alimentari certamente faciliterebbe maggiore adozione globale dall'industria alimentare.

Riferimenti

  • FDA (2001) Analisi di rischio e punti critici di controllo (HACCP): le procedure per l'elaborazione e l'importazione di succo di sicurezza e sanitari; regola finale, Federal Register, 66: 6137-6202.
  • Frewer, L., Scholderer, J. e Lambert, N. (2003) l'accettazione dei consumatori di alimenti funzionali: problemi per il futuro, British Food Journal, 105: 714-31.
  • Graham, DM, Pariza, MW, glassa, WH, Erdman, JW, Newell, GW e Borzelleca, JF (1997) Uso di ozono per l'industria alimentare, tecnologia alimentare, 51 (6): 72-6.
  • Güzel-Seydim, Z.B., Greene, A.K. e Seydim, CA (2004) Uso dell'ozono nell'industria alimentare, Lebensm.-Wiss. Technol. Food Sci. Technol, 37 (4):. 453-460.
  • Leistner, L. e Gorris, G.M. (1995) Conservazione degli alimenti dalla tecnologia ostacolo, Trends in Scienze e Tecnologie Alimentari, 6: 41-46.
  • Pereira, R.N. e Vicente, A.A. (2010) Impatto ambientale delle tecnologie termiche e non termici innovativi nel settore alimentare, Food Research International, 43: 1936-1943.
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