Modificazioni delle Proteine nella Cottura degli Alimenti

La cottura è un processo fondamentale che rende gli alimenti commestibili e appetibili, preservandone le qualità nutrizionali e conferendo loro nuovi colori, profumi e sapori. Tra i vantaggi principali, vi è la garanzia di sicurezza igienico-sanitaria, grazie all'inattivazione di microrganismi e tossine dannose, e una maggiore digeribilità per alcune tipologie di alimenti.

Vantaggi e Svantaggi della Cottura

La cottura è in grado di rendere commestibili ed appetibili alimenti altrimenti immangiabili per composizione e sapore, ne preserva le loro qualità nutrizionali, conferisce loro nuovi colori, profumi e sapori diversi e stimolanti per il nostro apparato visivo, olfattivo e digerente. Tra i vantaggi della cottura c’è quello di garantire sicurezza igienico-sanitaria ai cibi inattivando microrganismi e tossine potenzialmente dannosi e inoltre per alcune tipologie di alimenti ne conferisce una maggiore digeribilità.

Perdita di Nutrienti

I nutrienti più labili e sensibili alle alte temperature, alla manipolazione o all'esposizione all'aria, sono le vitamine idrosolubili (vitamina C e quelle del gruppo B). La vitamina C viene persa fino al 50% del suo contenuto, la B9 fino al 70%. Le vitamine liposolubili sono un po’ più resistenti, ma comunque circa il 25% si perde attraverso il trattamento di cottura. I sali minerali come il magnesio, il calcio, il potassio e gli elementi traccia come il cromo, lo zinco, il rame, passano generalmente nei liquidi di cottura e vengono persi. Una buona cottura deve permettere la formazione di una crosticina che protegga il cuore dell’alimento dal rapido essiccamento, consentendo una migliore preparazione di quel cibo. Se la temperatura è alta il tempo di cottura diminuisce, ma si verifica un maggiore surriscaldamento superficiale, con il rischio di bruciare l’esterno dell’alimento stesso.

Possiamo ad esempio alternare alimenti cotti ad alimenti crudi per assicurarci il fabbisogno quotidiano di nutrienti. La cottura è una modificazione nella qualità e nella struttura molecolare di un alimento; avviene in modo molto più accelerato ciò che avverrebbe lasciando un cibo temperatura ambiente, protetto dall’attacco da parte di microrganismi. Ogni aumento della temperatura di dieci gradi, raddoppia la velocità di reazione. Le modifiche indotte dalla cottura dei cibi continueranno anche nel successivo processo di conservazione.

Metodi di Cottura e Loro Effetti

Esistono diversi metodi di cottura, ognuno con specifici effetti sugli alimenti:

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Lessatura

Nella cottura mediante lessatura, l’alimento viene immerso in acqua fredda che lentamente viene portata ad ebollizione. Quanto più è profondo e prolungato il contatto con l’acqua tanto maggiore sarà la perdita di nutrienti dall’alimento.

Cottura a Vapore

Con l’uso del vapore l’alimento non è a contatto diretto con l’acqua, quindi non avremo l’effetto lavaggio dei nutrienti. Inoltre, con l’utilizzo dell’acqua posta a fondo pentola per creare il vapore, si recupereranno i nutrienti che sono venuti fuori dall’alimento durante la cottura a vapore. La cottura a vapore preserva al meglio le caratteristiche dei phytochemicals. La cottura a vapore garantisce una migliore conservazione ed estrazione dei fenoli e dei glucosinolati rispetto ad altri metodi di cottura; con questo procedimento, i tessuti dell’alimento non sono in contatto diretto con i materiali e quindi la lisciviazione dei composti solubili in acqua è ridotta al minimo, contestualmente ad un degrado termico limitato.

Bollitura

La cottura in bollitura prevede l’inizio in acqua bollente, perché la coagulazione delle seppur poche proteine contenute nel vegetale, limita la fuoriuscita del succo cellulare. La bollitura rispetto alla lessatura, che avviene con i vegetali immersi in acqua ancora fredda, permette di conservare alcuni nutrienti che verrebbero persi nell’acqua di lessatura. Ciò diviene poco rilevante se l’acqua di cottura dei vegetali verrà consumata, come ad esempio i brodi oppure i minestroni e le zuppe. L’azione prolungata del calore, causa invece la distruzione delle vitamine. Pertanto è consigliabile che la cottura dei vegetali sia breve. La cottura al vapore resta la scelta più vantaggiosa, sia che avvenga in pentola a pressione che attraverso l’uso di una griglia appoggiata su una pentola sul fondo della quale si è versata dell’acqua, non a contatto con l’alimento. La cottura a vapore infatti evita l’effetto che il lavaggio del liquido di cottura esercita sui composti idrosolubili.

Frittura

Frittura: è una cottura rapida ad alta temperatura (180° C e più) con la formazione di una crosta croccante che limita l’assorbimento del grasso di cottura da parte dell’interno dell’alimento. Questo tipo di cottura è rapido, perché avviene ad alta temperatura e, se si riesce a mantenere una temperatura dell’olio sotto il punto di fumo, parte delle caratteristiche nutrizionali dell’alimento saranno mantenute meglio che in caso di una cottura lenta. Con questa tecnica, va posta una certa attenzione al tipo di grasso utilizzato. L’olio extravergine di oliva è un grasso con relativamente pochi acidi grassi saturi, presenta naturalmente antiossidanti che ne migliorano la stabilità termica sia la conservazione e il rischio di decomposizione. L’olio di arachide è un olio piuttosto stabile alle alte temperature così come il lardo, lo strutto e l’olio di cocco, che però sono molto ricchi di grassi saturi. Il burro e gli oli di semi come soia, girasole, mais sono instabili alle alte temperature ed è meglio utilizzarli a crudo. Di recente ha preso piede la frittura ad aria, senza l’uso di oli e grassi, sicuramente dietetica in senso “low fat”, ma non proprio salutare.

Anche quando rispetta i migliori criteri in termini di olio, durata, forma della padella e tempi di cottura, a causa delle alte temperature che si sviluppano in presenza dei grassi (presenti nell’olio o nel burro utilizzati o nell’alimento stesso) si verifica una reazione di perossidazione, con conseguente formazione di radicali liberi. Ecco che un pesce, ricco di omega 3 dagli effetti positivi, può trasformarsi in fonte di radicali liberi con la loro cattiva abitudine di “invecchiare” le cellule. Inoltre, se durante la frittura si raggiunge o supera il punto di fumo dell’olio o del burro si formano alcune sostanze come la acroleina, molto tossica per il fegato oltre che cancerogena.

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Cottura al Forno

Cottura al forno: usa il calore secco che va dai 130 ai 250° C.

Cottura al Microonde

La cottura con microonde: questa cottura dà luogo ad un prodotto simile a quello derivato da una bollitura, mancando però l’effetto lavaggio per assenza di liquidi di cottura, pertanto i nutrienti permangono nell’alimento.

Sotto Vuoto

Il sotto vuoto: prevede la preparazione dell’alimento che, dopo essere stato pulito e addizionato di aromi o altro necessario alla ricetta, viene avvolto in un contenitore che viene sigillato dopo averne aspirato l’aria. La cottura successiva può essere condotta in un normale forno a convezione, al vapore, a bagnomaria oppure in un forno a microonde. Con questa tecnica si utilizzano temperature inferiori, ma per tempi più lunghi rispetto alla cottura dell’alimento libero.

Modificazioni Chimiche Durante la Cottura

Durante la cottura, gli alimenti subiscono diverse modificazioni chimiche:

  • Lipidi: Con l’aumentare della temperatura i lipidi iniziano a fondersi, diventando sempre più fluidi. Un’altra modificazione chimica dei grassi è l’Idrolisi dei lipidi che consiste nella rottura, in presenza di acqua, di un gliceride (trigliceride, digliceride, monogliceride) che libera in questo modo glicerolo ed acidi grassi. Rottura delle molecole di trigliceridi: si formano acidi grassi liberi e glicerina; la glicerina, in parte, si trasforma in una sostanza tossica chiamata acroleina: il grasso diventa scuro, schiumeggia e svolge fumi irritanti. La temperatura a cui inizia lo sviluppo di fumi si definisce punto di fumo e corrisponde all'inizio della decomposizione del grasso. Lo strutto e il burro hanno punti di fumo più bassi rispetto a quelli di molti altri condimenti, per cui è sconsigliabile utilizzarli come grassi per fritture. Si sconsiglia di utilizzare più volte uno stesso olio per friggere. L'olio più adatto alla frittura è l'olio extra vergine d'oliva, seguito dall'olio di arachide. Fenomeni di polimerizzazione: reazioni in cui molte molecole si uniscono fra loro per formare macromolecole che determinano aumento della viscosità del grasso e diminuzione della digeribilità.
  • Amido: L’amido, un composto formato da lunghe catene di glucosio, in presenza di acqua inizia ad assorbirla e a gonfiarsi a 60-70 gradi, fino a moltiplicare di 20-30 volte il suo volume. L'amido è il principale glucide alimentare (cereali, legumi, patate ecc.). Col calore i granuli di amido passano nell'acqua di cottura, che assume il caratteristico aspetto colloso. La presenza di sostanze acide limita questo fenomeno (volendo ottenere del riso con granuli ben distaccati basta aggiungere all'acqua aceto o limone). Se il riscaldamento avviene a temperatura molto elevata e a secco, l'amido si trasforma in molecole più piccole (destrine), imbrunisce e sviluppa odori particolarmente gradevoli (prodotti da forno, come pane, biscotti ecc.). La formazione delle destrine rende l'alimento più digeribile.
  • Zuccheri: Gli zuccheri semplici si sciolgono in presenza di liquidi, se la cottura viene prolungata l’acqua evapora e si forma uno sciroppo. Anche gli zuccheri più semplici subiscono delle trasformazioni (il saccarosio si trasforma in caramello). In presenza di proteine, gli zuccheri semplici reagiscono con esse formando prodotti bruni non più utilizzabili dall'organismo (diminuzione del valore nutritivo). Fattori responsabili sono la temperatura e l'ossigeno dell'aria.
  • Proteine: Le proteine a temperature superiori a 35 °C si denaturano, tornando alla struttura sferica. La cottura delle proteine, o meglio, la cottura degli alimenti che contengono proteine, comporta innanzi tutto la modifica strutturale dei peptidi chiamata denaturazione delle proteine. Le proprietà antiossidanti delle melanoidine neoprodotte possono essere attribuite alla presenza di strutture polifenoliche.
  • Vitamine e Sali Minerali: Le vitamine e i sali minerali sono un gruppo eterogeneo di molecole e ioni essenziali per il nostro organismo. Alcune vitamine (A, D, E, K) sono lipofile e si sciolgono nei grassi di cottura, come ad esempio olio e burro, mentre tutte le altre (gruppo B e vit. C). Certo è, quindi, che la cottura provoca la loro distruzione, con perdite fino al 50% del loro apporto. Se le operazioni di cottura non sono condotte in modo idoneo si possono registrare perdite anche notevoli di vitamine a causa della loro scarsa stabilità (nei confronti del calore, della luce, dell'ossigeno, di sostanze acidificanti o alcalinizzanti). Le perdite di sali minerali sono dovute alla loro elevata solubilità nell'acqua di cottura. Quando i cibi vengono lessati la perdita di vitamine e di sali minerali è maggiore se si usa troppo liquido di cottura, se essi sono troppo sminuzzati e se l'ebollizione dura a lungo; a parità di sistema di cottura le perdite variano da un prodotto all'altro in funzione dell'acidità e della presenza di sostanze antiossidanti naturali.
  • Acqua: L’acqua invece, come sappiamo è l’elemento più presente nei cibi e quindi è quello che viene maggiormente coinvolto dalle modificazioni chimiche del processo di cottura. L’acqua si trasforma in vapore durante la cottura, questo comporta una concentrazione delle sostanze nutritive e dei sapori.

Effetti Organolettici della Cottura

La cottura è causa di numerose e importanti modificazioni organolettiche nei cibi. Le proprietà organolettiche sono quelle proprietà di un alimento, percepibili attraverso gli organi di senso. Parliamo, quindi, di gusto, colore, consistenza, profumo e aroma. Tali proprietà variano in relazione al sistema di cottura adottato.

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  • Colore: Il colore può essere reso più vivo o cambiare totalmente, in quanto la cottura va a modificare i pigmenti stessi. Ad esempio, l’ossidazione dei pigmenti degli ortaggi determina un cambiamento relativo al tipo di pigmento: il verde si accentua in ambiente alcalino e si opacizza in ambiente acido, mentre il rosso, il viola e il bianco diventano più vividi in ambiente acido. La coagulazione delle proteine (modificazione chimica degli alimenti) determina un cambiamento di colore con temperature superiori ai 60°: l’albume diventa bianco, la carne diventa scura.
  • Volume e Peso: La cottura determina anche variazioni in termini di volume e peso. Questo è legato in parte all’assorbimento dell’acqua o alla fuoriuscita della stessa dall’alimento. I cibi disidratati assorbono acqua in cottura, come cereali e legumi secchi che raddoppiano o triplicano il loro peso con la cottura. I cibi freschi, invece, essendo ricchi di acqua, ne perdono buona parte in fase di cottura.
  • Odore: L'odore dei cibi in genere aumenta con la cottura, in quanto consente lo sviluppo di aromi volatili che rendono più appetibile il prodotto. Gli aromi sono concentrati o diluiti a seconda del tipo di cottura: le cotture per concentrazione aumentano gli aromi e quelle per espansione li diluiscono. In alcuni casi la cottura genera composti sgradevoli: i cavoli, ad esempio. Praticamente si scindono composti solforati che generano il classico odore che alcuni soggetti non tollerano.
  • Gusto: A seconda di caratteristiche e modalità di cottura, i cibi cambiano sapore in cottura. La cottura della frutta, per esempio, ne esalta il sapore acido, nelle verdure si attenua il gusto amaro salvo alcune eccezioni, la cottura delle spezie ne esalta l'aroma.

Denaturazione Proteica

Il fenomeno della denaturazione proteica può essere definito come il cambiamento nella struttura “nativa” della proteina in esame determinante la perdita di funzionalità della stessa, ma non solo, passando da strutture terziarie a secondarie o primarie o avvolgimenti “casuali”, vi è la possibilità che vengano a formarsi legami intramolecolari di neo formazione causando ad esempio la possibile aggregazione con altre molecole proteiche (esposizione di gruppi funzionali diversi). Questo fenomeno può essere scaturito da diversi fattori, concentriamoci su quello dovuto agli effetti termici.

Effetti della Cottura su Latte e Uova

Latte

Nel latte le sieroproteine sono quelle più suscettibili a “perturbazioni” da parte del calore, mentre la caseina non subisce modificazioni visibili fino ai 100° C. Le proteine suscettibili di denaturazione termica risultano essere principalmente la beta-lattoglobulina (?Lg) e l’alfa-lattoalbumina (?La). Il contenuto in sieroproteine rappresenta pertanto un indice significativo della valutazione dei trattamenti termici subiti dal latte insieme ad altri parametri chimici, tale denaturazione, viene descritta come un processo che avviene in due stadi, di cui il primo è la perdita di struttura secondaria e terziaria e la seconda è l’aggregazione.

Dunque quando sottoponiamo il latte o uno dei suoi derivati ad un trattamento termico (come la bollitura durante la colazione o la cottura di un formaggio per la preparazione di un qualsiasi piatto a base dello stesso) le modifiche ai danni della frazione proteica saranno: in primis (primi minuti dopo il raggiungimento di una temperatura compresa tra 80° - 130°) le sieroproteine inizieranno a denaturarsi successivamente (all’aumentare del tempo del trattamento termico) inizieranno invece ad interagire tra di loro e con le micelle caseiniche andando così a formare degli aggregati proteici solubili.

Il risultato di questi fenomeni sarà pertanto:

  1. la possibilità di un decadimento delle proprietà nutrizionali dell’alimento causa diminuzione della biodisponibilità di alcuni aminoacidi;
  2. aumento dei tempi e diminuzione dell’effettiva digeribilità del prodotto.

Uova

Le uova cotte sono più digeribili, inoltre, il calore riduce il potere allergizzante e inattiva una sostanza antinutrizionale presente nell’albume, l’avidina che tende a bloccare l’assorbimento di alcuni utili fattori vitaminici. Inoltre, sotto il profilo igienico, le uova sono uno degli alimenti più a rischio.

Studi hanno dimostrato assorbimenti proteici a livello dell’ileo del 92% nel caso delle uova cotte e del 51% nel caso delle uova crude. Inoltre, la cottura delle uova può ridurre l’allergenicità delle stesse relative all’ovoalbumina.

Riassumendo, per le uova, non sembrano esserci decadimenti relativi alla cottura del prodotto che possano influenzare il contenuto o la qualità proteica, in ogni caso la cottura determinerà modifiche strutturali a carico della componente proteica che, non si rifletteranno in riduzioni della % di assorbimento/digeribilità della stessa che al contrario, aumenterà, ma avrà effetti diversi nelle tempistiche di digestione (in base al tipo di cottura).

Alimenti Trasformati: Una Panoramica

Il livello di manipolazione di un alimento può essere valutato sulla base di classificazioni che misurano il grado di intervento nei processi di produzione del prodotto finale:

  1. Cibi non trasformati o minimamente lavorati: Vi rientrano acqua, parti commestibili di piante (semi, frutti, foglie, steli, radici), funghi e alghe.
  2. Ingredienti per la cucina domestica: Sono gli alimenti basilari per la preparazione e il condimento dei cibi. Oli e grassi, aceto e sale, zucchero, erbe aromatiche e spezie, etc.
  3. Alimenti trasformati (processed food): Fanno parte di questo gruppo alimenti ottenuti con lavorazioni semplici. Pane, pasta, formaggi, carni e pesci nelle lavorazioni più semplici, conserve vegetali, verdure in lattina.
  4. Alimenti ultraprocessati: Si tratta di preparati realizzati con più di 4 elementi e possono includere anche composti presenti negli alimenti minimamente trasformati come sale, grassi, oli, antiossidanti, conservanti, coloranti, dolcificanti e altri additivi per esaltare il sapore. Lo scopo di questi prodotti è quello di fornire piatti o bevande pronti per il consumo o semplici da riscaldare. Abitualmente sono oggetto di campagne di marketing e pubblicità.

Sebbene esistano studi che sembrano mettere in correlazione gli alimenti del gruppo 4 (ultraprocessati) con una maggior rischio di patologie, siccome i processi di produzione di un alimento ultraprocessato sono così vari risulta impossibile e poco scientifico attribuire un’etichetta di non salubrità a tutti questi prodotti appartenenti a questa categoria al momento attuale. L’aggiunta di un additivo o la preparazione a monte di un alimento non necessariamente può essere collegata ad un rischio per la salute se non si tiene conto della qualità dell’alimento di partenza e del reale processo produttivo preso singolarmente. Per esempio, un trattamento ad alta temperatura può ridurre la presenza di qualche nutriente ma non necessariamente rende il prodotto pericoloso per la salute. Lo stesso si può dire per l’aggiunta di un conservante o per l’abbinamento di più alimenti nella preparazione di un piatto pronto. Vale poi sempre il discorso delle quantità, perché esistono alimenti che pur contenendo “naturalmente” sostanze pericolose il loro consumo abitualmente parsimonioso li rende estremamente sicuri.

Impatto della Cottura sui Grassi Essenziali

Un’altra classe di nutrienti la cui preservazione dopo la cottura diviene essenziale è quella dei grassi. Alcuni dei principali cambiamenti che si verificano durante la lavorazione e la preparazione finale del cibo cotto sono dovuti all’ossidazione. Sia EPA che DHA sono particolarmente suscettibili all’ossidazione durante la fase di riscaldamento ma anche ad altri trattamenti cui l’alimento viene sottoposto durante il processo di preparazione destinato al consumo. L’ossidazione è catalizzata da calore, luce, metalli, enzimi e genera radicali liberi. Il contenuto lipidico diminuisce significativamente con tutti i diversi metodi di cottura ed in relazione alla temperatura e al tempo di cottura. L’ossidazione dei lipidi sarà maggiore quando maggiore sarà il tempo di cottura e più alta la temperatura. Va considerata anche la fonte di calore utilizzata, in particolare per le microonde, che possono interagire con i doppi legami dei lipidi.

I PUFA (polinsaturi) nei prodotti ittici tendono a diminuire durante i processi di conservazione e con la cottura. E’ comprensibile quindi che la cottura effettuata in tempi e modi differenti possa modificare il contenuto relativo dei PUFA omega-3 e 6 degli alimenti, rendendo più o meno disponibili questi due preziosi grassi all’organismo. Per garantirsi l’apporto giornaliero di EPA e DHA occorrerebbe aumentare le quantità di pesce azzurro consumate in funzione del metodo di cottura utilizzato.

Tabella Riassuntiva degli Effetti dei Metodi di Cottura

Metodo di Cottura Effetti sui Nutrienti Vantaggi Svantaggi
Lessatura Perdita di vitamine e minerali idrosolubili Sicurezza igienico-sanitaria Elevata perdita di nutrienti
Cottura a Vapore Minima perdita di nutrienti Preservazione dei phytochemicals Meno efficiente della bollitura
Frittura Formazione di radicali liberi e acroleina Rapida e gustosa Assorbimento di grassi, rischio di tossicità
Cottura al Forno Variabile a seconda della temperatura Possibilità di ridurre l'uso di grassi Meno efficiente della bollitura
Microonde Minima perdita di nutrienti Rapida e comoda Effetti organolettici limitati
Sotto Vuoto Preservazione dei nutrienti a basse temperature Cottura uniforme e saporita Tempi di cottura più lunghi

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