Un modello per caratterizzare gli oli vegetali da frittura

Un modello per caratterizzare gli oli vegetali da frittura

Una ricerca per valutare la qualità di un olio vegetale di frittura in relazione alla temperatura e al tempo di riscaldamento, condotta dagli studenti del V anno del corso di Biotecnologie ambientali e sanitarie dell’I.I.S. “Galilei” di Jesi (An) e presentata per il Concorso dell’UE “I giovani e le scienze 2015”, è stata selezionata per partecipare a Expo Sciences Messico 2015, che si terrà a Tapico nel prossimo novembre.

giovani e scienze 2015

Come avevamo anticipato in occasione della pubblicazione della sintesi del Progetto “La cuticola vegetale: un filtro naturale per i raggi solari”, proponiamo ora l’altra ricerca svolta dagli studenti del V anno di Biotecnologie ambientali dell’Istituto di Istruzione Superiore “Galilei” di Jesi (AN) che ha partecipato a “I giovani e le scienze”, selezione del Concorso dell’Unione europea dei giovani scienziati (European Union Contest for Young Scientists) e per i più prestigiosi eventi internazionali degli studenti delle scuole superiori di 2° grado, dedicato a tutti i campi della scienza.

Come ricordato, la Federazione delle Associazioni Scientifiche e Tecniche (FAST) che promuove e organizza annualmente il Concorso, in considerazione che la finale dell’edizione 2015 si terrà dal 16 al 22 settembre a Milano nel corso di EXPO, aveva raccomandato di presentare progetti in linea con il tema dell’evento milanese “Nutrire il Pianeta. Energia per la Vita”, inteso nella sua accezione più ampia.
Di qui, la scelta degli studenti Elisa Damadei e Francesco Furio D’Amico di svolgere, sotto la guida degli insegnanti di Analisi Chimica Strumentale, Proff. Edgardo Catalani e Milva Antonelli, uno studio per valutare la qualità di un olio vegetale di frittura in relazione alla temperatura e al tempo di riscaldamento, che è stata giudicata meritevole di partecipazione a Expo Sciences Messico 2015, che si terrà a Tapico nel prossimo novembre.
 

giovani scienze damadei damico

Gli studenti Elisa Damadei e Francesco Furio D’Amico dell’I.I.S. “Galilei” di Jesi (An) tra i Proff. Edgardo Catalani e Milva Antonelli, durante la Cerimonia di Premiazione (Milano, 11-13 aprile 2015).

La ricerca “Oli vegetali di frittura: un modello sperimentale” si propone di:
- costruire un modello sperimentale per caratterizzare un olio vegetale, sottoposto a riscaldamento, in base alla temperatura ed alla durata del trattamento termico;
- applicare il modello per classificare l’olio usato per cucinare alimenti come: patatine fritte, verdure e prodotti da forno, in base alla temperatura ed al numero di ore di riscaldamento cui è stato sottoposto durante la cottura.
Nella ricerca sono state studiate solo le patatine fritte perché sono un alimento molto comune e gradito.

I più comuni tipi di lipidi (trigliceridi), sono esteri del glicerolo con acidi carbossilici a catena lunga. Quelli che hanno un alto contenuto di acidi grassi saturi sono semisolidi o solidi a temperatura ambiente (burro), mentre I trigliceridi ricchi di acidi grassi polinsaturi sono liquidi a temperatura ambiente (oli).

Gli acidi grassi insaturi, in natura, hanno il doppio legame C=C principalmente nella configurazione cis; quella trans è rara. I grassi utilizzati per cucinare ad alte temperature (160-180 °C) come la frittura, subiscono la ossidazione da parte dell’ossigeno. Si formano perossidi dai quali derivano altre molecole come aldeidi, chetoni e acidi responsabili del caratteristico odore di fritto. Si hanno anche variazioni del rapporto tra gli isomeri cis e trans dei doppi legami C=C.

L’olio di semi di girasole per fritture, biologico, è stato scelto per costruire il modello sperimentale poiché è molto usato. L’olio è stato posto in un becher, ed è stato riscaldato per otto ore consecutive, per ogni temperatura di esercizio: 150, 160, 170, 180 °C. Ogni mezz’ora sono stati prelevati otto campioni (0.2-0.3 mL per ciascuno): quattro nella parte superiore del volume di olio e quattro in quella inferiore, registrandone gli spettri IR.
Lo spettro IR dà l’immagine istantanea dell’olio, ovvero una serie di bande di assorbimento con numeri d’onda (cm–1) caratteristici. Poiché i segnali delle bande di assorbimento degli isomeri cis e trans sono deboli e coperti da altri più intensi, gli spettri sono stati elaborati con il processo di deconvoluzione, per farli emergere.

Sono state fissate delle regole empiriche per assegnare a ciascun isomero il suo numero d’onda, facendo anche riferimento agli spettri IR di molecole caratteristiche come acido cis-oleico e acido trans-oleico. Una volta assegnati i numeri d’onda agli isomeri cis e trans di ognuno degli otto campioni di olio, per ognuno è stato calcolato il loro valore medio. Successivamente, per ogni isomero sono stati calcolati gli scarti assoluti tra il valore medio ed i valori individuali dei numeri d’onda degli otto campioni. Sono state calcolate le sommatorie degli scarti relativi all’isomero trans e di quelli relativi all’isomero cis e, quindi, il rapporto R tra le due sommatorie. Tutti questi tipi di elaborazione sono stati condotti anche sull’olio delle patatine. Il rapporto riguardante l’olio delle patatine e quello dell’olio modello sono stati confrontati per ciascun tempo e, per ciascuna temperatura di riscaldamento, calcolandone semplicemente la differenza. Si può affermare che l’olio delle patatine si comporta come l’olio modello che si trovi nella situazione (temperatura, tempo), per la quale è stata ottenuta la minor differenza.

Nella figura 1 è riportato il grafico che riporta il rapporto R in funzione del tempo di riscaldamento, relativo all’olio modello alla temperatura di 160.3 °C completo dei risultati relativi ai campioni dell’olio estratto dai cinque campioni di patatine, indicati con le sigle OP1, OP2 (campione biologico), OP3, OP4, OP5 acquistati nei supermercati.
 

grafico olio modello riscaldato


I cambiamenti nell’olio riscaldato a 160.3 °C, avvengono in modo discontinuo (cerchi vuoti azzurri). I punti rappresentativi degli oli delle patatine fritte (OPi) definiscono delle caratteristiche costanti e si posizionano vicino ai punti rappresentativi dell’olio modello per i quali si ha la minor differenza (le etichette di tutti i punti indicano il valore del rapporto R).

Conclusioni
Nata dalla curiosità di poter valutare la qualità di un olio vegetale già riscaldato (frittura), in relazione alla temperatura ed al tempo di riscaldamento subito dall’olio (stress termico), la ricerca ha utilizzato l’olio di semi di girasole biologico come modello e un metodo moderno ed originale di indagine basato sulla spettroscopia infrarossa, acquisendo ed elaborando oltre 2000 dati sperimentali che hanno richiesto lunghi tempi di lavoro. L’obiettivo della ricerca è quello di usare le variazioni del parametro R, appositamente ideato per costruire il modello sperimentale, in funzione delle temperature e dei tempi di riscaldamento. Una volta messo a punto il modello, questo può essere utilizzato facilmente e rapidamente per il controllo della qualità di un olio vegetale stressato termicamente.
 

grafico olio patatine fritte


Il grafico riassume il comportamento degli oli estratti dalle patatine fritte di diverse marche come se fossero l’olio modello, riportando la durata in ore (h) dello stress termico, in funzione della temperatura (°C) raggiunta. Ad ogni serie di dati (stesso indicatore) corrisponde l’olio OP-esimo, estratto da una marca di patatine fritte, in ciascuna serie si osserva che, all’aumento della temperatura di riscaldamento, corrisponde una diminuzione del numero di ore per raggiungere lo stesso stress termico.

Poiché il parametro R[OP-iesimo] dell’olio estratto dalle patatine fritte è una costante, il suo valore più prossimo al corrispondente R dell’olio modello, si raggiunge in tempi minori per temperature maggiori. Tale lettura può essere fatta anche lungo le isoterme (linee verticali a temperatura costante) ovvero per i differenti tipi di patatine si possono confrontare i tempi di riscaldamento dell’olio di cui sono imbibite. I punti situati più in basso sono quelli dell’olio termicamente meno stressato. Poiché le patatine si friggono, in genere, a 170-180 °C, sono queste le temperature da prendere in maggiore considerazione.

Gli oli OP2 ed OP4 sono quelli meno stressati per entrambe le temperature perché hanno tempi di riscaldamento più bassi; mentre i più stressati sono gli oli OP1 e OP5.

I comportamenti degli oli alle temperature di 150 °C e 160 °C sono stati studiati perché altri alimenti si friggono a temperature di quell’ordine di grandezza.
 

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