Principi di Analisi degli Alimenti L26 San Raffaele

Principi di analisi degli alimenti è l'esame di laboratorio e di metodi di L26 San Raffaele: 6 CFU per imparare come si trasforma la qualità di un alimento in numeri affidabili. Nel piano di studi dell'A.A. 2026/2027 è al 3° anno; nel piano dell'A.A. 2024/2025 lo stesso codice compare tra gli esami a scelta. Il corso segue il percorso di un'analisi dall'inizio alla fine: il campione da prelevare e preparare, il laboratorio in cui si lavora, le tecniche strumentali (spettrofotometria, cromatografia), le determinazioni classiche su acqua, vino, olio, cereali e latticini, e infine il modo di leggere e giudicare il risultato. Se hai già studiato la chimica degli alimenti, qui la ritrovi applicata: non più «cos'è un lipide» ma «come si misura l'acidità di un olio e cosa significa il valore ottenuto».

Di cosa parla il programma

Il programma ufficiale (cod. 0262206AGR15V) si apre con una breve introduzione sulla qualità degli alimenti (0,25 CFU) e prosegue con sette unità didattiche. La scheda indica 30 videolezioni da circa 30 minuti e 12 esercitazioni interattive in aula virtuale, da 60 minuti, in modalità sincrona secondo il calendario pubblicato in piattaforma. Le prime quattro unità costruiscono il metodo — dal campione al laboratorio, dalla statistica alle tecniche; la quinta applica le tecniche ad acqua, vino, olio, cereali e latticini; la sesta è la pratica di laboratorio, con cinque lezioni di pratica analitica; la settima è dedicata alla capacità antiossidante.

Nei due piani cambia solo la collocazione: codice, CFU, SSD e scheda ufficiale coincidono, quindi il programma è lo stesso. Il codice non si sceglie, lo assegna il piano di studi. Nel tuo piano controlla se l'esame è indicato come esame del 3° anno o come esame a scelta.

Argomenti del programma da approfondire

Gli argomenti seguono il percorso di un'analisi: prima il campione e le regole del gioco (qualità, sicurezza, controllo ufficiale, laboratorio), poi le tecniche, poi le determinazioni concrete. Rispetto all'elenco ufficiale c'è una scelta di ordine: le determinazioni di base della pratica di laboratorio — titolazione, pH, attività dell'acqua, umidità — vengono prima delle matrici, perché su acqua, vino, olio e latte si ripetono continuamente e conoscerle prima rende molto più leggibile il resto. La scheda ufficiale non entra nel dettaglio dei singoli metodi di ogni alimento: i parametri descritti qui sono quelli classici di ciascuna matrice, e nelle videolezioni conviene verificare quali metodi vengono trattati.

La qualità degli alimenti

La qualità di un alimento è l'insieme delle caratteristiche che ne determinano l'idoneità all'uso e la capacità di rispondere ai requisiti di legge e alle attese del consumatore. Non è una proprietà unica: si scompone in dimensioni diverse, e ciascuna richiede misure diverse. La sicurezza è il requisito minimo, perché un alimento che non è sicuro non può essere di qualità.

L'analisi serve a scopi diversi: verificare la conformità di un prodotto ai limiti di legge, tenere sotto controllo un processo produttivo, individuare frodi e alterazioni, sostenere lo sviluppo di nuovi prodotti. Sono i parametri chimico-fisici — pH, attività dell'acqua, umidità, acidità, stato di ossidazione — a fare da ponte tra la qualità come concetto e la qualità come numero.

Collegamento: la qualità parte dalla sicurezza, e la sicurezza si gestisce lungo tutta la filiera: è il tema successivo.

Gestione e sicurezza dei prodotti alimentari

Il quadro europeo parte dal Regolamento (CE) 178/2002, la legge alimentare generale: la responsabilità primaria della sicurezza è dell'operatore del settore alimentare, che deve garantire la rintracciabilità (sapere da chi ha ricevuto e a chi ha ceduto ogni prodotto) e, in caso di prodotto non sicuro, avviare il ritiro dal mercato. Il Regolamento (CE) 852/2004 sull'igiene impone procedure di autocontrollo basate sul sistema HACCP.

I pericoli sono di tre famiglie: biologici (batteri patogeni, virus, parassiti, muffe), chimici (residui di pesticidi e di farmaci veterinari, metalli pesanti, micotossine, allergeni non dichiarati) e fisici (frammenti di vetro, di metallo o di plastica). L'HACCP li affronta con sette principi: analisi dei pericoli, individuazione dei punti critici di controllo (CCP), definizione dei limiti critici, monitoraggio, azioni correttive, verifica e documentazione. Il laboratorio entra soprattutto nella verifica: le analisi periodiche sui prodotti dimostrano che il sistema funziona. Il tema è approfondito nella guida di Igiene, sicurezza alimentare e controllo qualità.

Collegamento: l'autocontrollo è dell'operatore, ma la sicurezza è verificata anche da chi non ha interesse diretto nell'azienda: sono i controlli ufficiali.

Il controllo ufficiale degli alimenti

Il controllo ufficiale è quello svolto dalle autorità pubbliche per verificare che alimenti e imprese rispettino la legge. Il quadro europeo è il Regolamento (UE) 2017/625, che lo organizza su base di rischio: si controlla di più dove il rischio è maggiore. In Italia se ne occupano le autorità competenti — Ministero della Salute, Regioni e Aziende sanitarie locali — e, per la qualità commerciale e la repressione delle frodi, l'ICQRF.

La differenza rispetto all'autocontrollo è nel valore legale del risultato. Il campione ufficiale è prelevato da personale incaricato, sigillato e accompagnato da un verbale che documenta chi lo ha prelevato, dove e quando (la catena di custodia). Viene suddiviso in più aliquote identiche, così che l'operatore possa chiedere la ripetizione dell'analisi su un'aliquota di controllo (analisi di revisione o seconda perizia). Il Regolamento richiede inoltre che i laboratori ufficiali siano accreditati secondo la norma EN ISO/IEC 17025. L'esito è un giudizio di conformità o non conformità rispetto a limiti di legge, per esempio i limiti massimi di contaminanti o i criteri microbiologici del Regolamento (CE) 2073/2005.

Collegamento: un'analisi ufficiale vale quanto vale il campione su cui è fatta. Il prelievo e la preparazione sono il punto di partenza di qualsiasi risultato.

Il campione per l'analisi chimica

Il campione deve essere rappresentativo: piccolo abbastanza da essere analizzato, ma con la stessa composizione della partita da cui proviene. È il passaggio più delicato: nei lotti eterogenei — le micotossine nei cereali sono l'esempio classico, concentrate in pochi chicchi — l'errore di campionamento può superare di molto quello dello strumento. Per questo si preleva un campione elementare in molti punti della partita; la loro somma è il campione globale, che si riduce (per esempio per quartatura, cioè dividendolo ripetutamente in quattro parti e scartandone due opposte) fino al campione di laboratorio, da cui si ricava la porzione analitica effettivamente pesata.

La preparazione comprende, secondo il caso, l'eliminazione delle parti non edibili, l'essiccamento, l'estrazione con solventi, la purificazione (clean-up) per eliminare le sostanze interferenti, la concentrazione per evaporazione e talvolta la derivatizzazione, cioè la trasformazione chimica dell'analita in una forma più facile da misurare. Le tecniche più moderne — l'estrazione in fase solida (SPE), la microestrazione in fase solida (SPME), il metodo QuEChERS per i residui di pesticidi — riducono solventi e tempi.

Collegamento: con un campione ben preparato si può passare alla misura vera e propria: cosa vuol dire fare un'analisi chimica e come si giudica un metodo.

L'analisi chimica analitica

L'analisi qualitativa stabilisce quali sostanze sono presenti; l'analisi quantitativa stabilisce in quale quantità. La sostanza da misurare è l'analita, tutto il resto è la matrice, che può interferire con la misura. I metodi si dividono in due famiglie. I metodi classici si basano su misure di massa (gravimetria: pesare un residuo o un precipitato) e di volume (volumetria: le titolazioni). I metodi strumentali misurano un segnale fisico — assorbanza, area di un picco cromatografico, potenziale di un elettrodo — che va convertito in concentrazione con una calibrazione.

La calibrazione più usata è la curva di taratura: si misura il segnale di soluzioni standard a concentrazione nota, si ottiene una retta segnale-concentrazione e da questa si ricava la concentrazione del campione. Si misura sempre anche un bianco, cioè tutto il procedimento senza campione, per eliminare il contributo di reagenti e vetreria. Con lo standard interno, una sostanza aggiunta in quantità nota a tutti i campioni e gli standard, si correggono le variazioni di volume iniettato o di recupero; con l'aggiunta di standard si aggira l'effetto della matrice.

I risultati si esprimono in unità che dipendono dalla quantità: percentuale o g/100 g per i componenti principali, mg/kg (ppm) o µg/kg (ppb) per residui e contaminanti, mol/L in soluzione. LOD e LOQ si stimano spesso con il rapporto segnale/rumore, circa 3 per il LOD e circa 10 per il LOQ.

Collegamento: precisione e accuratezza sono concetti statistici. Sapere quanto fidarsi di un numero richiede gli strumenti dell'unità 2.

Analisi statistica nel controllo di qualità

L'unità 2 è breve (0,25 CFU, due videolezioni) e applica la statistica descrittiva alle misure di laboratorio; se ti serve un ripasso degli indici, c'è la guida di Fondamenti di matematica e statistica. Ogni analisi si ripete su più repliche: la media è la stima del valore vero, la deviazione standard s (calcolata con n − 1 quando le repliche sono un campione) misura la dispersione, il coefficiente di variazione CV% = s / media × 100 la esprime in percentuale e permette di confrontare misure di grandezze diverse. Con tre repliche di 12,1, 12,4 e 12,3 mg/100 g la media è 12,27, s vale 0,15 e il CV è circa 1,2%.

Gli errori casuali fanno oscillare le repliche e riducono la precisione; gli errori sistematici spostano tutto nella stessa direzione e riducono l'accuratezza. Un dato anomalo si valuta con un test statistico (per esempio di Dixon o di Grubbs) invece di scartarlo a sensazione. Per il controllo di qualità continuo si usano le carte di controllo: si riportano nel tempo i risultati su un campione di riferimento, con una linea centrale sulla media e limiti di controllo a ±3 deviazioni standard; se i punti stanno dentro i limiti senza andamenti sistematici, il processo analitico è sotto controllo, altrimenti è il segnale per fermarsi e cercare la causa. Dato che le videolezioni possono approfondire test e indici in modo diverso, verifica in piattaforma cosa viene trattato.

Collegamento: metodo e statistica sono in ordine. Manca il luogo in cui il lavoro si svolge davvero: il laboratorio, con le sue regole.

Gestione del laboratorio

Gestire un laboratorio significa anzitutto lavorare in sicurezza. Camice, occhiali di protezione e guanti sono la dotazione di base; solventi e acidi volatili si maneggiano sotto cappa aspirata. Ogni reagente ha una etichetta con i pittogrammi di pericolo (Regolamento CLP, 1272/2008) e una scheda di dati di sicurezza, con 16 sezioni, da consultare prima dell'uso. Si conservano separatamente i prodotti incompatibili (acidi e basi, ossidanti e infiammabili) e si smaltiscono in contenitori dedicati i rifiuti, distinguendo per esempio i solventi alogenati da quelli non alogenati. Regola classica: si versa sempre l'acido nell'acqua, mai il contrario, perché la diluizione libera calore.

Poi c'è la qualità del lavoro. Il riferimento per i laboratori di prova è la norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025, su cui si fonda l'accreditamento (in Italia rilasciato da ACCREDIA). I suoi principi si traducono in pratiche quotidiane: campioni con un codice univoco dall'arrivo alla conservazione, dati scritti in modo tracciabile nel quaderno di laboratorio (senza cancellare), strumenti tarati e sottoposti a manutenzione, reagenti con data di apertura e di scadenza. Anche la scelta del metodo è regolata: dove possibile si usano metodi normati o ufficiali (norme ISO, metodi dell'OIV per il vino, del Consiglio oleicolo internazionale per l'olio), che permettono a un altro operatore di ripetere la determinazione e ottenere risultati confrontabili — uno degli obiettivi dichiarati dal programma.

Collegamento: le regole del laboratorio valgono per tutto ciò che vi si usa. Vetreria e strumenti sono il passo successivo.

Materiale di uso comune e apparecchiature

La vetreria si sceglie in base alla precisione richiesta. Becher, beute e cilindri graduati servono per operazioni approssimative. Per le misure di volume esatte si usano il matraccio tarato, che contiene un volume preciso (preparazione di soluzioni e diluizioni), la pipetta tarata o graduata e la buretta, che cedono un volume misurato (prelievi e titolazioni). Il volume si legge con l'occhio all'altezza del menisco, sul fondo del menisco per i liquidi trasparenti. La vetreria di classe A ha tolleranze più strette della classe B. Altri materiali di uso comune sono crogioli e capsule di porcellana, imbuti separatori, provette, cuvette per la spettrofotometria (di quarzo per l'ultravioletto) e l'essiccatore, un contenitore con un igroscopico come il gel di silice in cui si fanno raffreddare i campioni secchi, per evitare che riassorbano umidità prima della pesata.

Collegamento: con vetreria e strumenti si possono eseguire le tecniche vere e proprie, a partire da quella che risponde alla domanda più urgente per la sicurezza: ci sono microrganismi indesiderati?

Analisi microbiologica sugli alimenti

L'analisi microbiologica cerca tre categorie di microrganismi: gli indicatori di igiene (la carica batterica totale, cioè i batteri aerobi mesofili, le Enterobacteriaceae, i coliformi, Escherichia coli), i patogeni (Salmonella, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus) e gli alterativi (lieviti, muffe, batteri lattici). Per i conteggi si prepara una sospensione dell'alimento in diluente (tipicamente 10 g in 90 mL, omogeneizzati) e la si diluisce in serie di un fattore 10; si semina un volume noto di ciascuna diluizione su un terreno di coltura, si incuba e si contano le colonie, scegliendo le piastre con un numero né troppo basso né troppo alto (in genere tra decine e poche centinaia). Il risultato si esprime in UFC/g, unità formanti colonia per grammo: 25 colonie contate sulla diluizione 10⁻³, seminando 1 mL, corrispondono a 25 × 10³ = 2,5 × 10⁴ UFC/g.

I patogeni si cercano invece in presenza/assenza, perché il criterio di legge è quasi sempre l'assenza in una massa definita (per Salmonella, spesso 25 g): il campione passa da un arricchimento in brodo a un isolamento su terreni selettivi e a una conferma. Accanto alle colture esistono metodi rapidi, come la PCR e i test immunoenzimatici. Le soglie e i piani di campionamento — quante unità analizzare, quante possono superare il limite — sono nel Regolamento (CE) 2073/2005, che distingue i criteri di sicurezza alimentare, applicati ai prodotti immessi sul mercato, dai criteri di igiene di processo, che valutano il funzionamento della produzione. Il quadro biologico è il tema di Microbiologia degli alimenti.

Collegamento: la microbiologia misura ciò che non si vede. Ci sono però qualità che nessun conteggio descrive: aspetto, odore, sapore. Le misura l'analisi sensoriale.

Analisi sensoriale

L'analisi sensoriale usa i sensi umani come strumento di misura, con un metodo che li rende affidabili. I gusti fondamentali sono cinque — dolce, salato, acido, amaro, umami — ma il quadro percettivo comprende anche l'olfatto, la vista, il tatto e l'udito (la croccantezza si ascolta). Perché il giudizio sia una misura e non un'opinione servono condizioni controllate: un panel di assaggiatori selezionati e addestrati, un ambiente senza odori e con illuminazione standard, campioni codificati e anonimi presentati in ordine casuale, acqua o pane per pulire il palato tra un assaggio e l'altro.

I test sono di tre tipi. I test discriminanti stabiliscono se due prodotti sono percepibilmente diversi: nel test triangolare l'assaggiatore riceve tre campioni, due uguali e uno diverso, e deve individuare quello diverso. I test descrittivi costruiscono un profilo sensoriale: il panel valuta l'intensità di ciascun descrittore (acidità, dolcezza, aroma di frutta) su una scala. I test affettivi misurano il gradimento e si fanno con consumatori non addestrati, di solito con una scala edonica. Un esempio noto è la valutazione dell'olio d'oliva: per la classificazione, accanto alle analisi chimiche, un panel valuta frutto, amaro, piccante ed eventuali difetti. Per questo tema esiste un esame dedicato, Tecniche di degustazione e valutazione sensoriale, esame a scelta di L26.

Collegamento: l'assaggio giudica anche la consistenza, e anche questa ha una misura strumentale: è l'analisi di struttura.

Analisi di struttura degli alimenti

La struttura di un alimento comprende la consistenza percepita in bocca e il comportamento meccanico del prodotto. La disciplina che la studia è la reologia, cioè lo studio della deformazione e del flusso. Per i liquidi la grandezza chiave è la viscosità, la resistenza a scorrere: nei fluidi newtoniani (acqua, olio) è costante, in quelli non newtoniani — salse, creme, yogurt — cambia con la sollecitazione, e per esempio diminuisce se si agita il prodotto. Si misura con viscosimetri e reometri.

Per i solidi si usano prove meccaniche con il texture analyzer: una sonda comprime o penetra il campione e registra la forza. La Texture Profile Analysis simula un doppio morso e ne ricava parametri standard: durezza, coesività (quanto il campione resiste a una seconda compressione), elasticità, adesività e, come combinazioni, gommosità (durezza × coesività) e masticabilità (gommosità × elasticità). Servono a quantificare la croccantezza di uno snack, la spalmabilità di un burro, la tenuta della pasta cotta. Alla struttura macroscopica si affianca la microstruttura di emulsioni, schiume e gel, osservata con la microscopia. Se le videolezioni includono altre proprietà fisiche, come il colore misurato con il colorimetro nel sistema CIELAB, sono un'estensione dello stesso principio: sostituire un giudizio percepito con una misura strumentale.

Collegamento: le prossime due tecniche misurano la composizione chimica. La prima sfrutta il modo in cui le molecole assorbono la luce.

Spettrofotometria e legge di Lambert-Beer

Molte molecole assorbono la luce a lunghezze d'onda caratteristiche, nell'ultravioletto (circa 200-400 nm) o nel visibile (circa 400-700 nm). Uno spettrofotometro ha una sorgente (lampada al deuterio per l'ultravioletto, al tungsteno o alogena per il visibile), un monocromatore che seleziona la lunghezza d'onda, una cuvetta con la soluzione e un rivelatore. La luce trasmessa rispetto a quella incidente è la trasmittanza T = I / I₀; l'assorbanza è A = −log₁₀ T. Un'assorbanza di 1 corrisponde a T = 10% (passa un decimo della luce), di 2 a T = 1%.

La legge di Lambert-Beer lega l'assorbanza alla concentrazione: A = ε · b · c, dove ε è il coefficiente di assorbimento molare (L mol⁻¹ cm⁻¹, caratteristico della sostanza a quella lunghezza d'onda), b il cammino ottico (di norma 1 cm, la larghezza della cuvetta) e c la concentrazione in mol/L. L'assorbanza è dunque proporzionale alla concentrazione, ed è ciò che permette la misura. Vale per soluzioni diluite e luce monocromatica; a concentrazioni alte la retta si piega e il valore diventa inaffidabile, per cui l'assorbanza si tiene idealmente tra circa 0,1 e 1, diluendo se necessario.

Dati di esempio: ε = 12 000 L mol⁻¹ cm⁻¹ è un valore scelto per l'esercizio, con cammino ottico di 1 cm.

Nella pratica ε raramente si conosce: si costruisce una curva di taratura misurando l'assorbanza di standard a concentrazione nota alla lunghezza d'onda di massimo assorbimento (dove la sensibilità è maggiore), dopo aver azzerato lo strumento con un bianco. Nel cibo la spettrofotometria serve per polifenoli, pigmenti (come i carotenoidi), colore, e per parametri di legge come le assorbanze K₂₃₂ e K₂₇₀ dell'olio d'oliva, che si vedranno più avanti.

Collegamento: la spettrofotometria dà un segnale d'insieme: se nel campione ci sono più sostanze che assorbono alla stessa lunghezza d'onda, i loro contributi si sommano. Per misurarle una per una bisogna prima separarle: è ciò che fa la cromatografia.

Cromatografia

La cromatografia separa i componenti di una miscela sfruttando la loro diversa ripartizione tra una fase stazionaria, che resta ferma in una colonna o su una lastra, e una fase mobile, che scorre attraverso di essa portando con sé il campione. I componenti che interagiscono di più con la fase stazionaria avanzano più lentamente. Il rivelatore all'uscita della colonna produce un cromatogramma, un grafico di picchi: il tempo di ritenzione (t_R) dice quale sostanza è (per confronto con uno standard, o con uno spettro di massa), l'area del picco è proporzionale alla quantità, e si ricava la concentrazione con una curva di taratura o con uno standard interno.

La qualità della separazione si descrive con pochi parametri. Il fattore di ritenzione k′ = (t_R − t₀) / t₀, con t₀ il tempo di una sostanza non trattenuta; la selettività α = k′₂ / k′₁; la risoluzione R_s = 2 (t_R2 − t_R1) / (w₁ + w₂), con w la larghezza alla base dei picchi. Con R_s circa 1,5 o più i picchi sono separati completamente. Un esempio: con t₀ = 1,00 min, t_R1 = 5,20 min, t_R2 = 5,80 min e w = 0,40 min per entrambi, k′ vale 4,2 e 4,8, α è circa 1,14 e R_s = 1,5. Il numero di piatti teorici N = 16 (t_R / w)² misura l'efficienza della colonna.

Le due tecniche principali per gli alimenti sono complementari. Nella gascromatografia (GC) la fase mobile è un gas inerte (elio, azoto o idrogeno): il campione viene vaporizzato nell'iniettore e attraversa una colonna capillare in un forno la cui temperatura sale con un programma. Servono sostanze volatili e stabili al calore; le altre si rendono adatte con la derivatizzazione. I rivelatori più comuni sono il FID, sensibile ai composti organici, l'ECD, per i composti alogenati come molti pesticidi, e lo spettrometro di massa (GC-MS), che identifica ciascun picco. Nella cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) la fase mobile è un liquido, spinto da una pompa ad alta pressione attraverso la colonna a temperatura vicina a quella ambiente: va bene per sostanze non volatili, polari o sensibili al calore. Nella fase inversa, la più usata, la fase stazionaria è apolare (C18) e la mobile è polare (acqua con acetonitrile o metanolo): le molecole più polari eluiscono per prime, e la composizione della fase mobile può restare fissa (eluizione isocratica) o cambiare durante l'analisi (a gradiente). I rivelatori sono spettrofotometrici (UV-Vis o a serie di diodi), a fluorescenza, a indice di rifrazione (per gli zuccheri) o di massa (LC-MS). Una tecnica più semplice è la cromatografia su strato sottile (TLC), dove il rapporto tra la distanza percorsa dalla sostanza e quella del solvente è il fattore R_f.

Collegamento: le tecniche strumentali sono il vertice del percorso, ma alla base dell'analisi restano le determinazioni semplici con cui si controlla qualsiasi alimento. La prima è la titolazione.

Titolazione acido-base

Una titolazione determina la quantità di una sostanza facendola reagire con un volume misurato di una soluzione a concentrazione nota, il titolante, versato da una buretta. Il punto equivalente è il momento in cui titolante e analita sono presenti in quantità stechiometricamente equivalenti; per un acido e una base monoprotici C_a · V_a = C_b · V_b. Il punto finale è quello osservato: il viraggio di un indicatore (una sostanza che cambia colore in un intervallo di pH) o l'andamento del pH misurato con il pH-metro (titolazione potenziometrica). Poiché l'idrossido di sodio assorbe acqua e anidride carbonica dall'aria, non è uno standard primario: si standardizza la soluzione con una sostanza pura e stabile, come il ftalato acido di potassio.

La scelta dell'indicatore dipende dal pH al punto equivalente. Nella titolazione di un acido debole con una base forte, il punto equivalente è basico, perché la base coniugata dell'acido reagisce con l'acqua: si usa quindi la fenolftaleina, che vira da incolore a rosa tra circa pH 8,2 e 10. Nelle titolazioni di una base debole con un acido forte serve invece un indicatore che vira in ambiente acido, come il metilarancio (circa pH 3,1-4,4). Esempio dall'aceto: si diluiscono 10,00 mL di aceto a 100,0 mL e se ne titolano 10,00 mL con NaOH 0,1000 mol/L, consumandone 10,20 mL. La soluzione diluita contiene 10,20 × 0,1000 / 10,00 = 0,1020 mol/L di acido acetico; per la diluizione 1:10 l'aceto ne contiene 1,020 mol/L, cioè 1,020 × 60,05 = 61,3 g/L, circa 6,1 g per 100 mL. Al punto equivalente c'è acetato di sodio e il pH è circa 8,7, per cui la fenolftaleina è adatta.

La titolazione acido-base è la base della determinazione dell'acidità in molti alimenti: il risultato si esprime nei termini dell'acido prevalente, cioè acido tartarico nel vino, lattico nel latte, oleico nell'olio, acetico nell'aceto, citrico negli agrumi.

Collegamento: la titolazione misura l'acidità totale. Non dice quanto l'ambiente sia acido in quel momento, e per questo serve il pH.

pH e attività dell'acqua

Il pH è −log₁₀ della concentrazione degli ioni idrogeno, e si misura con il pH-metro, che ha un elettrodo di vetro sensibile agli ioni H⁺. Prima dell'uso lo strumento va calibrato con soluzioni tampone a pH noto (di solito 4, 7 e 10) e la temperatura va controllata; per gli alimenti solidi si omogeneizza il campione con acqua o si usano elettrodi a penetrazione. Il pH e l'acidità titolabile non sono la stessa cosa: il pH misura gli ioni H⁺ liberi, la titolazione misura tutto l'acido, dissociato o no. Una soluzione di acido cloridrico 0,1 mol/L ha pH 1, una di acido acetico 0,1 mol/L ha pH circa 2,9, eppure per titolarle serve lo stesso volume di NaOH. Il pH è importante anche per la sicurezza: sotto 4,6 non si sviluppa Clostridium botulinum, ed è il limite che separa gli alimenti acidi da quelli poco acidi.

L'attività dell'acqua (a_w) è il rapporto tra la pressione di vapore dell'acqua nell'alimento e quella dell'acqua pura alla stessa temperatura: vale 1 per l'acqua pura e scende con il contenuto di sali, zuccheri e altri soluti che legano l'acqua. Coincide con l'umidità relativa dell'aria in equilibrio con l'alimento, divisa per 100, e si misura con un igrometro (a punto di rugiada o a sensore capacitivo) a temperatura controllata, di solito 25 °C. È il parametro che descrive quanta acqua è disponibile per i microrganismi e per le reazioni chimiche. Il limite minimo di crescita è circa 0,91 per la maggior parte dei batteri, 0,88 per i lieviti e 0,80 per le muffe comuni; sotto circa 0,6 nessun microrganismo si moltiplica. Per questo salumi stagionati, marmellate e alimenti secchi si conservano senza refrigerazione.

Collegamento: l'attività dell'acqua dice quanta acqua è disponibile; l'umidità dice quanta ce n'è in totale.

Umidità e sostanza secca

L'umidità è la massa d'acqua (e di altre sostanze volatili) contenuta nell'alimento, espressa in percentuale sulla massa iniziale; la sostanza secca è ciò che resta: SS = 100 − U. Il metodo di riferimento è l'essiccamento in stufa a 103-105 °C fino a peso costante. Si pesa una capsula essiccata, si aggiungono circa 5 g di campione, si mette in stufa, si raffredda in essiccatore e si pesa; l'operazione si ripete fino a quando due pesate successive non differiscono oltre una tolleranza fissata dal metodo. Per i campioni pastosi si aggiunge sabbia calcinata, che aumenta la superficie di evaporazione.

Esempio con un formaggio fresco: capsula 45,210 g; capsula più campione, con 5,000 g di campione; dopo l'essiccamento la capsula con il residuo pesa 47,580 g. Il residuo è 47,580 − 45,210 = 2,370 g e la perdita 5,000 − 2,370 = 2,630 g, quindi U = 2,630 / 5,000 × 100 = 52,6% e SS = 47,4%.

Il metodo ha limiti da conoscere. A 105 °C evapora tutto ciò che è volatile, non solo l'acqua (alcol, acido acetico, oli essenziali). Gli zuccheri possono degradarsi e i grassi ossidarsi, alterando la massa. Per i prodotti zuccherini o sensibili al calore si usa la stufa sotto vuoto a temperatura più bassa (circa 70 °C). Quando serve misurare solo l'acqua — oli, prodotti secchi con poca umidità — si ricorre alla titolazione di Karl Fischer, specifica per l'acqua; le termobilance a infrarossi danno una stima rapida per i controlli di processo. Umidità e sostanza secca servono anche a esprimere gli altri componenti in modo confrontabile: dire che un formaggio contiene una certa percentuale di grasso «sulla sostanza secca» toglie l'effetto della quantità d'acqua.

Collegamento: titolazione, pH e umidità si eseguono con vetreria e bilancia. Le ultime lezioni di pratica applicano invece le due tecniche strumentali viste sopra.

Pratica: determinazioni spettrofotometriche e cromatografiche

Le determinazioni strumentali seguono uno schema comune. Si prepara una soluzione madre di standard, pesandolo con la bilancia analitica e portandolo a volume in un matraccio tarato; con diluizioni si ottengono 5-6 standard a concentrazione crescente; si prepara il bianco; si estrae il campione e lo si diluisce fino a farlo rientrare nell'intervallo degli standard. Si leggono (o si iniettano) standard e campioni e si costruisce la retta di taratura: segnale = a + b · concentrazione, con a intercetta e b pendenza. La concentrazione del campione è c = (segnale − a) / b, moltiplicata per il fattore di diluizione e per il volume di estrazione diviso la massa pesata. Il coefficiente di determinazione R² vicino a 1 è un segnale di buona linearità, ma non basta da solo: si guardano anche gli scarti dei punti dalla retta. Un controllo finale è ripetere la determinazione in replica e calcolare il CV.

In spettrofotometria un esempio classico è il dosaggio dei polifenoli totali con il reattivo di Folin-Ciocalteu, che sviluppa un colore blu letto a circa 765 nm, con risultato espresso in equivalenti di acido gallico. In HPLC un esempio è la caffeina in una bevanda, rivelata nell'ultravioletto attorno a 273 nm: si identifica il picco dal tempo di ritenzione, confrontato con lo standard, e si quantifica dall'area.

Collegamento: con determinazioni di base e tecniche strumentali si è pronti per applicarle agli alimenti veri e propri, a partire dalle bevande.

Acqua

Nell'analisi dell'acqua potabile e delle acque minerali si combinano determinazioni fisiche, chimiche e microbiologiche. Tra le prime ci sono il pH e la conducibilità elettrica, che cresce con il contenuto di sali disciolti; tra le seconde il residuo fisso a 180 °C (la massa dei sali che restano dopo evaporazione e essiccamento di un volume noto), la durezza, dovuta a calcio e magnesio e espressa in gradi francesi (1 °F corrisponde a 10 mg/L di carbonato di calcio), l'alcalinità, i cloruri e i composti dell'azoto come nitrati e ammonio. Il residuo fisso serve anche a classificare le acque minerali: minimamente mineralizzate fino a 50 mg/L, oligominerali fino a 500 mg/L, ricche di sali minerali oltre 1.500 mg/L.

Dal punto di vista igienico si cercano gli indicatori di contaminazione fecale, in particolare Escherichia coli ed enterococchi, che nell'acqua destinata al consumo umano non devono essere presenti in 100 mL. Per i nitrati il limite di legge è di 50 mg/L. I risultati vanno confrontati con i valori parametrici della normativa, oggi contenuti nel decreto legislativo 18/2023, che recepisce la direttiva europea 2020/2184.

Collegamento: dalla bevanda più semplice si passa a quelle in cui la composizione deriva da un processo di fermentazione: mosto, vino e birra.

Mosto, vino e birra

Per il mosto il parametro principale è il contenuto zuccherino, misurato con un densimetro o un rifrattometro (gradi Brix, cioè grammi di zuccheri ogni 100 g di soluzione), insieme ad acidità totale e pH, che orientano la vinificazione. Per il vino si determinano il titolo alcolometrico volumico, con distillazione seguita da misura della densità, l'acidità totale (espressa in acido tartarico), l'acidità volatile (in pratica acido acetico, indice di alterazioni acetiche), gli zuccheri riducenti, l'estratto secco e l'anidride solforosa libera e totale. Per l'anidride solforosa la normativa europea fissa limiti massimi che per i vini rossi secchi sono di 150 mg/L e per i bianchi e rosati secchi di 200 mg/L.

Per la birra si misurano l'estratto originario, in gradi Plato (grammi di estratto ogni 100 g di mosto prima della fermentazione), il grado alcolico, l'amarezza in unità IBU e il colore in unità EBC. Il confronto tra estratto originario ed estratto residuo permette di stimare quanto zucchero è stato trasformato in alcol.

Collegamento: dalle bevande si passa agli alimenti di origine vegetale, a partire da un prodotto in cui la parte grassa è tutto: l'olio d'oliva.

Olio d'oliva e le sostanze grasse

La classificazione commerciale dell'olio d'oliva si basa su parametri chimici e su una valutazione sensoriale. L'acidità libera, espressa come percentuale di acido oleico, misura la quota di acidi grassi liberati dai trigliceridi per idrolisi: per l'olio extravergine non supera lo 0,8%, per il vergine il 2,0%; oltre questo limite si parla di olio lampante. Il numero di perossidi, espresso in milliequivalenti di ossigeno attivo per chilogrammo, misura i primi prodotti dell'ossidazione e per l'extravergine è al massimo 20. Le costanti spettrofotometriche K232 e K270, misurate nell'ultravioletto, rivelano rispettivamente prodotti primari e secondari di ossidazione e possibili raffinazioni.

Alle analisi chimiche si affianca l'analisi sensoriale con un gruppo di assaggiatori addestrati (panel test): l'olio extravergine deve avere mediana dei difetti pari a zero e mediana del fruttato maggiore di zero. Per la purezza e la ricerca di frodi si usano la composizione in acidi grassi, ottenuta per gascromatografia, e la determinazione di steroli e cere.

Collegamento: dopo il principale alimento grasso vegetale, si passa a quello che sta alla base dell'alimentazione: i cereali.

Cereali

Per cereali e farine il primo controllo è l'umidità, che nel grano destinato alla conservazione non supera il 14-14,5% (oltre questo valore aumenta il rischio di muffe). Si determinano poi il peso ettolitrico (massa di un ettolitro di granella, indice di pienezza e resa in farina), le proteine con il metodo Kjeldahl, con fattore di conversione 5,7 per il frumento, e il glutine, ottenuto separandolo per lavaggio dell'impasto (glutine umido) e valutato nella sua qualità con l'indice di glutine. Il numero di caduta (Hagberg) misura l'attività dell'enzima α-amilasi: valori bassi indicano granella germinata, con farine che danno pane con mollica appiccicosa.

Il tenore in ceneri distingue i tipi di farina di grano tenero: al massimo lo 0,55% sulla sostanza secca per il tipo 00, lo 0,65% per il tipo 0, lo 0,80% per il tipo 1, lo 0,95% per il tipo 2. Le prove reologiche, come l'alveografo (che misura tenacità ed estensibilità dell'impasto) e il farinografo, descrivono il comportamento della farina nella panificazione. Non manca la ricerca di contaminanti, in particolare le micotossine come il deossinivalenolo e le aflatossine.

Collegamento: gli alimenti di origine animale cominciano dal latte, che è anche la materia prima di burro, panna e formaggio.

Latte

Sul latte si misurano densità (tra circa 1,028 e 1,034 g/mL a 20 °C, con il lattodensimetro), grasso (metodo Gerber, in cui l'acido solforico scioglie le proteine e il grasso, separato per centrifugazione, si legge nel butirrometro), proteine (Kjeldahl, con fattore 6,38 per le proteine del latte), lattosio e acidità titolabile, che nel latte fresco è bassa e sale con l'attività dei batteri lattici. Il punto crioscopico, cioè la temperatura di congelamento, è molto stabile, attorno a −0,53 °C: l'aggiunta di acqua lo avvicina a 0 °C e permette di scoprire la frode.

Il test della fosfatasi alcalina verifica il trattamento termico: l'enzima è distrutto dalla pastorizzazione, quindi il latte pastorizzato correttamente risulta negativo. Sul fronte igienico si contano le cellule somatiche e la carica batterica, mentre la ricerca di residui (antibiotici, aflatossina M1) tutela il consumatore.

Collegamento: dal latte si ricavano due prodotti in cui il grasso è l'elemento centrale: panna e burro.

Burro e panna

Per burro e panna il parametro decisivo è il contenuto di grasso, determinato con metodi come Gerber (adattato) o Röse-Gottlieb, che estrae il grasso con solventi. Per il burro il regolamento europeo sull'organizzazione comune dei mercati (1308/2013) prevede almeno l'80% di grasso e non oltre il 16% di acqua. Si controllano anche umidità, acidità del grasso e numero di perossidi, che segnalano irrancidimento idrolitico e ossidativo, e la sostanza secca magra. Nella panna il contenuto di grasso, a parità di trattamento, determina anche le proprietà tecnologiche, come la capacità di montare.

Collegamento: l'ultimo derivato del latte è il formaggio, in cui le analisi devono tenere conto della trasformazione che avviene con la stagionatura.

Formaggio

Nel formaggio la composizione cambia con la stagionatura, perché l'umidità cala: per questo il grasso si esprime sulla sostanza secca e non sul tal quale. Si determinano quindi umidità (per essiccamento in stufa), grasso (con il butirrometro di Van Gulik o con estrazione), proteine (Kjeldahl, fattore 6,38), ceneri e cloruro di sodio, titolato con argentometria. Il grado di maturazione si stima con il pH e con gli indici di proteolisi, in particolare il rapporto tra azoto solubile e azoto totale, che aumenta con la degradazione delle proteine.

Sono importanti anche i controlli di identità e sicurezza: l'elettroforesi o le tecniche di biologia molecolare distinguono il latte di specie diverse, e si ricerca la presenza di conservanti come la natamicina sulla crosta. Sul piano igienico i patogeni tipici, come Listeria monocytogenes, sono monitorati secondo i criteri europei.

Collegamento: gli alimenti analizzati contengono anche composti che proteggono dall'ossidazione: l'ultima unità del programma insegna a misurarli.

Capacità antiossidante e metodi di misura

Gli antiossidanti di un alimento (polifenoli, vitamine C ed E, carotenoidi) rallentano l'ossidazione di lipidi e altre molecole. La loro capacità antiossidante non si misura con un unico test: ogni metodo cattura un meccanismo diverso e per questo se ne usano più di uno. Il DPPH misura la scomparsa del colore violetto di un radicale stabile (assorbanza a 517 nm) quando viene neutralizzato; l'ABTS (o TEAC) fa lo stesso con un radicale blu-verde a 734 nm; il FRAP misura la riduzione del ferro ferrico a ferroso (593 nm); l'ORAC usa la fluorescenza per seguire la protezione dall'ossidazione di una sonda. Il metodo di Folin-Ciocalteu misura i polifenoli totali, in realtà la capacità riducente complessiva. I risultati si esprimono spesso in equivalenti di Trolox, un analogo idrosolubile della vitamina E, o in equivalenti di acido gallico.

Collegamento: con tutte le tecniche e gli alimenti a disposizione, restano da ricapitolare due schemi che ricorrono in molte unità: la determinazione delle proteine e la composizione centesimale.

Sintesi: dall'azoto alle proteine (Kjeldahl)

Il metodo Kjeldahl ricorre per cereali, latte e formaggio ed è il modo di determinare le proteine attraverso l'azoto. Ha tre fasi: mineralizzazione del campione con acido solforico concentrato e catalizzatore, che trasforma l'azoto organico in solfato di ammonio; distillazione con idrossido di sodio, che libera ammoniaca raccolta in acido borico; titolazione dell'ammoniaca con acido cloridrico a concentrazione nota. L'azoto è poi convertito in proteine con un fattore, 6,25 in generale perché le proteine contengono circa il 16% di azoto, 5,7 per il frumento e 6,38 per il latte e i suoi derivati.

Un esempio: 1,000 g di campione richiede 14,30 mL di HCl 0,1000 M, con 0,30 mL per il bianco. Il volume netto è 14,00 mL, quindi 14,00 × 0,1000 = 1,400 mmol di azoto, cioè 1,400 × 14,007 = 19,61 mg. Con 1,000 g di campione l'azoto è l'1,961%: il contenuto proteico è 12,26% con fattore 6,25, 11,18% con fattore 5,7 e 12,51% con fattore 6,38. Il confronto mostra perché va sempre dichiarato il fattore usato.

Collegamento: l'ultimo schema mette insieme le determinazioni viste finora in un unico quadro.

Sintesi: la composizione centesimale a confronto

La composizione centesimale di un alimento indica in percentuale i suoi componenti principali. Ogni frazione ha un metodo di riferimento, e il carboidrato spesso si ottiene per differenza dagli altri.

Collegamento: con la composizione centesimale si chiude il programma. Le sezioni che seguono riguardano come organizzare lo studio.

Metodo di studio consigliato

Alcuni criteri utili per organizzare lo studio, in base alla struttura del programma:

• Segui l'ordine delle unità: prima il campione e il laboratorio, poi le tecniche, poi gli alimenti. Le analisi sugli alimenti (bevande, olio, latte, formaggio) applicano sempre le stesse tecniche di base: chi le ha capite riconosce lo schema in ogni alimento.
• Costruisci una tabella per alimento con i parametri analizzati, il metodo usato e cosa segnala un valore fuori norma. Acqua, vino, olio, latte e formaggio si confrontano molto meglio così che come elenchi separati.
• Rifai a mano i calcoli di taratura, diluizione e titolazione. Retta di taratura, concentrazione del campione e fattori di diluizione si imparano applicando le formule, non leggendole: gli esempi del programma di pratica di laboratorio sono un buon allenamento.
• Ripassa le basi di chimica e di statistica descrittiva. Concentrazioni, pH, titolazioni e media e deviazione standard sono dati per acquisiti: la guida a Chimica inorganica e organica e quella a Fondamenti di matematica e statistica le riprendono dall'inizio.
• Impara a distinguere il perché di un metodo, non solo i passaggi. Sapere perché nel Kjeldahl si usa un fattore di conversione o perché la crioscopia rivela l'annacquamento del latte è più utile che memorizzare la procedura.
• Usa i test di autovalutazione a fine unità: il programma li prevede per verificare la comprensione unità per unità, prima di passare alla successiva.

Come funziona l'esame

Il formato degli esami San Raffaele è spiegato nella guida dedicata, aggiornata quando le modalità cambiano. Prima di ogni appello controlla anche il programma ufficiale dell'insegnamento.

Quanto tempo serve

Con 6 CFU e sette unità didattiche, conviene mettere in conto 4-5 settimane: circa una per gestione del campione, statistica e laboratorio, una e mezza per le tecniche analitiche (la parte più tecnica), una e mezza per le analisi sui singoli alimenti e la pratica di laboratorio, più qualche giorno per gli esercizi di calcolo.

Chi ha già affrontato chimica generale e organica in questo stesso piano di studi parte avvantaggiato; chi arriva senza basi di chimica analitica farà bene ad aggiungere una settimana sulle soluzioni, le concentrazioni e le titolazioni.

Questa materia ti prepara a…

Le tecniche analitiche di questo corso servono a chi vuole lavorare nel controllo qualità e nella ricerca applicata alle scienze degli alimenti, e sono il collegamento pratico con gli insegnamenti chimici e igienico-sanitari del piano di studi L26. Su questa guida trovi già:

• Chimica inorganica e organica L26 San Raffaele — la base di soluzioni, equilibri, acidi e basi e gruppi funzionali su cui si costruiscono le analisi
• Biochimica e chimica degli alimenti L26 San Raffaele — composizione e trasformazioni degli alimenti che qui si misurano in laboratorio
• Igiene, sicurezza alimentare e controllo qualità L26 San Raffaele — il controllo qualità dal lato dei criteri microbiologici e dei piani di autocontrollo
• Microbiologia degli alimenti L26 San Raffaele — gli indicatori microbiologici che affiancano l'analisi chimica
• Gruppi studio L26 Scienze dell'Alimentazione e Gastronomia San Raffaele — la pagina di riferimento del corso, con il gruppo WhatsApp e una panoramica del piano di studi

Domande frequenti

Quanti CFU vale Principi di analisi degli alimenti L26 San Raffaele?

6 CFU (cod. 0262206AGR15V, SSD AGR/15). Nel piano di studi dell'A.A. 2026/2027 è un esame del 3° anno; nel piano dell'A.A. 2024/2025 lo stesso codice compare tra gli esami a scelta. La scheda ufficiale è una sola, identificata dal codice.

Cosa si studia in Principi di analisi degli alimenti?

Il programma ufficiale ha una breve introduzione sulla qualità degli alimenti e sette unità didattiche: gestione e sicurezza dei prodotti alimentari (campione, controllo ufficiale, analisi chimica), analisi statistica nel controllo di qualità, gestione del laboratorio, tecniche analitiche (microbiologica, sensoriale, di struttura, spettrofotometria, cromatografia), analisi di bevande, alimenti vegetali e animali, pratica di laboratorio e capacità antiossidante.

Ci sono prerequisiti o propedeuticità?

La scheda ufficiale non prevede prerequisiti dallo studio di altre materie. Per capire meglio i contenuti consiglia però le conoscenze di base di Biochimica e chimica degli alimenti e di Microbiologia degli alimenti. La scheda precisa inoltre che la richiesta di assegnazione della tesi si può presentare solo dopo aver superato questo esame.

Ha omonimi negli altri corsi San Raffaele?

Non risulta nei piani degli altri corsi San Raffaele. Per non confonderlo: in L26 ci sono anche Tecniche di degustazione e valutazione sensoriale (AGR/15) e Metodologie e principi di tecniche di laboratorio (BIO/13, 4 CFU), due esami a scelta con codice e scheda ufficiale propri. L'analisi sensoriale è solo una delle lezioni di questo corso.

Come funziona l'esame di Principi di analisi degli alimenti?

Il formato degli esami San Raffaele è spiegato nella guida dedicata agli esami Pegaso, Mercatorum e San Raffaele, che viene aggiornata quando le modalità cambiano. Controlla sempre anche il programma ufficiale dell'insegnamento prima dell'appello.

Quali libri sono consigliati per Principi di analisi degli alimenti?

La base sono le videolezioni e le slide in piattaforma. Per integrarle la scheda ufficiale indica Analisi dei prodotti alimentari (Cabras, Tuberoso; Piccin), Il campione per l'analisi chimica (Moret, Purcaro, Conte; Springer), Esercitazioni di laboratorio chimico-agrario (Sicheri; Hoepli) e Principi di chimica degli alimenti (Cappelli, Vannucchi; Zanichelli), oltre agli appunti della docente.

Qual è la differenza tra umidità e attività dell'acqua?

L'umidità è la quantità totale di acqua contenuta in un alimento, espressa in percentuale sulla massa e misurata di solito come perdita di peso in stufa. L'attività dell'acqua (aw) misura invece quanta di quell'acqua è disponibile: è il rapporto tra la pressione di vapore dell'acqua nell'alimento e quella dell'acqua pura alla stessa temperatura, e va da 0 a 1. Due alimenti con la stessa umidità possono avere aw diverse, ed è l'aw, più dell'umidità, a influenzare la crescita dei microrganismi.