Impact of Processing Conditions and Membrane Fractionation on Chloropropanol Formation during Protein Hydrolysate Production from Meat Trimming By-products

Ogni anno, l'industria globale della carne genera una quantità sbalorditiva di materiale di scarto. Dai ritagli di carcassa ai tessuti connettivi e ai grassi che vengono spesso scartati, questi sottoprodotti rappresentano un enorme serbatoio di proteine che, se lasciate inutilizzate, contribuiscono allo spreco e alla pressione ambientale. Per trasformare questo scarto in qualcosa di prezioso, gli scienziati alimentari spesso convertono questi avanzi in idrolisati proteici. Pensate a questi idrolisati come a proteine che sono state scomposte in pezzi più piccoli e utili, rendendole più facili da digerire per il corpo e permettendo loro di essere usate come ingredienti in tutto, dalle zuppe alle barre nutrizionali per lo sport. Il processo consiste nel prendere gli scarti di carne grezza, sciogliere le proteine e poi utilizzare enzimi — strumenti biologici che agiscono come forbici — per tagliare le lunghe catene proteiche in frammenti più corti. Sebbene questo metodo sia eccellente per la sostenibilità e la nutrizione, introduce una domanda critica per la sicurezza alimentare: il processo stesso di scomposizione di queste proteine crea sostanze nocive nascoste?

Uno di questi gruppi di sostanze è noto come cloropropanoli. Questi sono composti chimici che possono formarsi quando i grassi e gli oli reagiscono con il cloro in determinate condizioni, in particolare quando intervengono calore e acidità. Non sono ingredienti aggiunti al cibo, ma piuttosto sottoprodotti accidentali della lavorazione. Tra questi, due tipi specifici hanno attirato maggiormente l'attenzione dei ricercatori sanitari: il 3-MCPD e il 2-MCPD. Mentre il 3-MCPD è la versione più comunemente nota, presente in vari alimenti trasformati, entrambi hanno sollevato preoccupazioni a causa dei potenziali effetti tossici su organi come i reni. La sfida consiste nel comprendere esattamente quando e come questi composti compaiano durante la produzione di ingredienti proteici, specialmente quando la materia prima è la carne, che contiene naturalmente grassi che potrebbero servire da materia prima per questi composti indesiderati.

In uno studio recente, i ricercatori si sono posti l'obiettivo di mappare il viaggio di questi contaminanti attraverso la linea di produzione degli idrolisati proteici realizzati da ritagli di carne. Il team, lavorando presso l'Università Atatürk, ha iniziato con un approccio semplice ma rigoroso. Hanno preso ritagli di carne — miscele di muscolo, grasso e tessuto connettivo di bovino — e li hanno sottoposti a una serie di esperimenti controllati. Per prima cosa, hanno sciolto le proteine in acqua, regolando l'acidità della miscela a otto diversi livelli, che vanno da molto acida a molto alcalina. Questo passaggio è stato progettato per vedere se l'ambiente chimico durante l'estrazione avrebbe innescato la formazione di composti nocivi. Una volta sciolte le proteine, il team ha aggiunto un enzima chiamato Alcalase per scomporle in peptidi più piccoli, un processo noto come idrolisi enzimatica. Questo passaggio ha comportato il riscaldamento della miscela a temperature specifiche per consentire all'enzima di agire e poi l'interruzione della reazione con ulteriore calore.

Dopo che le proteine sono state scomposte, i ricercatori si sono trovati di fronte a un punto decisionale cruciale nel processo: se filtrare la miscela o meno. Hanno utilizzato una tecnica di filtrazione a membrana per separare il liquido in due parti. Una parte conteneva i frammenti proteici più piccoli che potevano passare attraverso il filtro, mentre l'altra tratteneva le molecole più grandi e qualsiasi grasso o complesso residuo troppo grande per passarvi attraverso. Testando il liquido in tre fasi distinte — l'estratto proteico iniziale, l'idrolisato non filtrato e la frazione finale filtrata — il team ha potuto individuare esattamente dove potrebbero apparire eventuali contaminanti. Hanno utilizzato apparecchiature di laboratorio altamente sensibili per cercare tracce di 2-MCPD e 3-MCPD, cercando livelli anche di pochi parti per miliardo.

I risultati di questa indagine hanno offerto un quadro chiaro e, per certi versi, rassicurante, sebbene con importanti sfumature. I ricercatori hanno scoperto che l'estrazione iniziale delle proteine, indipendentemente dal fatto che l'acqua fosse acida o alcalina, non produceva quantità rilevabili di nessuno dei due contaminanti. La vera storia emergeva durante le fasi successive della lavorazione. Quando il team ha analizzato l'idrolisato proteico non filtrato, ha trovato tracce di 2-MCPD. I livelli variavano a seconda delle specifiche condizioni, ma il composto era presente nella miscela che non era ancora stata filtrata. Tuttavia, quando hanno esaminato gli estratti proteici prima dell'idrolisi, o la frazione finale filtrata contenente solo i pezzi proteici più piccoli, il 2-MCPD era ovunque assente. Era come se il contaminante apparisse durante il processo di scomposizione, ma venisse poi rimosso quando la miscela passava attraverso il filtro.

Forse ancora più significativo era la completa assenza di 3-MCPD. Nonostante la presenza di grassi e l'applicazione di calore e acidità, questo specifico composto non si è presentato in nessuno dei campioni, nemmeno in tracce. Ciò suggerisce che le condizioni utilizzate in questo specifico metodo di produzione semplicemente non favoriscono la creazione di 3-MCPD, o che i livelli siano così bassi da rimanere indetectabili con i metodi attuali. Lo studio ha anche evidenziato che la formazione di 2-MCPD sembrava legata alla presenza di grassi residui e ai trattamenti termici specifici applicati durante la reazione enzimatica. Il fatto che la frazione filtrata fosse priva del contaminante indica una soluzione pratica: la fase di filtrazione a membrana ha probabilmente rimosso i precursori lipidici più grandi o i complessi responsabili della formazione del 2-MCPD.

Queste scoperte forniscono una tabella di marcia preziosa per l'industria alimentare. Indicano che, sebbene la produzione di idrolisati proteici da sottoprodotti della carne sia una pratica sostenibile e benefica, le condizioni di processo sono importanti. Lo studio suggerisce che la formazione di determinati contaminanti non è un risultato inevitabile dell'uso di ritagli di carne, bensì un esito specifico di come le proteine vengono trattate. Comprendendo che il contaminante appare durante la fase di idrolisi e può essere ridotto tramite filtrazione, i produttori possono regolare i loro metodi per garantire la sicurezza senza sacrificare il valore nutrizionale del prodotto finale. La ricerca conferma che, con un controllo attento del processo, in particolare riguardo al calore e alla filtrazione, è possibile creare ingredienti proteici di alta qualità che siano sia rispettosi dell'ambiente che sicuri per il consumo.