UNIVERSITÀ POLITECNICA DELLE MARCHE
Trasformazioni chimico - fisiche nella tostaturadel caffè: sviluppo dei composti aromatici e
presenza di contaminanti
Tesi di master presentata dal dott. JACOPO ONORIO LOCATELLI per l'ottenimento del titolo di Master Internazionale di 2° Livello in
Nutrizione e Dietetica
Candidato: Relatori: Dott. Jacopo Onorio Locatelli Dott.ssa Francesca Giampieri Dott.ssa Tamara Forbes Hernandez
3 marzo 2019
Indice
Riassunto............................................................................................................ 1
Abstract.............................................................................................................. 2
1. Le origini del caffè..................................................................................... 3
1.1 Etimologia......................................................................................................3
1.2 Il caffè tra storia e leggende..........................................................................3
2. La pianta..................................................................................................... 7
2.1 Anatomia della pianta del caffè....................................................................7
2.2 Le diverse specie del genere Coffea..............................................................8
3. Chimica del caffè verde...........................................................................11
3.1 Struttura.......................................................................................................11
3.2 Zuccheri........................................................................................................11
3.3 Lipidi.............................................................................................................12
3.4 Proteine.........................................................................................................12
3.5 Alcaloidi: caffeina e trigonellina.................................................................13
3.6 Contenuto di umidità..................................................................................13
3.7 Acidi organici...............................................................................................14
3.8 Gas e composti aromatici............................................................................14
4. Sistemi di raccolta e lavorazione.............................................................15
4.1 La raccolta delle drupe...............................................................................15
4.2 I principali processi di lavorazione............................................................16
4.2.1 Wet / Lavato............................................................................................................16
4.2.2 A secco / Naturale...................................................................................................17
4.2.3 Semi-lavato.............................................................................................................19
4.3 La conservazione del caffè verde................................................................20
5. Chimica della torrefazione......................................................................26
5.1 Cambiamenti nella composizione chimica................................................26
5.1.1. Cambiamenti nella composizione del chicco.........................................................26
5.1.2. Sviluppo di acidi durante la tostatura...................................................................27
5.1.3. Sviluppo dell'aroma...............................................................................................29
5.1.4. Reazioni di Maillard e caramellizzazione.............................................................30
5.1.5. Contenuto di caffeina e torrefazione.....................................................................31
6. Metodi di estrazione del caffè.................................................................32
6.1 Paese che vai, caffè che trovi....................................................................32
6.1.1 Caffè alla turca.......................................................................................................32
6.1.2 Caffè arabo.............................................................................................................33
6.1.3 French press............................................................................................................34
6.1.4 Caffè filtrato...........................................................................................................34
6.1.5 Caffè espresso.........................................................................................................35
6.1.6 Moka.......................................................................................................................36
7. Consumi di caffè......................................................................................38
7.1 Il mercato del caffè......................................................................................38
7.2 Italia: mercato e consumo...........................................................................40
8. I contaminanti più diffusi nel caffè.........................................................43
8.1 Definizione....................................................................................................43
8.2 Furano..........................................................................................................45
8.3 Idrocarburi policiclici aromatici................................................................47
8.4 Ocratossina A..............................................................................................49
8.4.1 Descrizione e diffusione..........................................................................................49
8.4.2 Tossicologia............................................................................................................51
8.4.3 I limiti.....................................................................................................................52
8.4.4 Inattivazione termica dell’Octatossina A...............................................................53
9. Acrilammide............................................................................................. 54
9.1 Definizione e formazione.............................................................................54
9.2 L’acrilammide negli alimenti......................................................................56
9.3 Tossicocinetica e genotossicità....................................................................58
9.3.1 Tossicocinetica........................................................................................................58
9.3.2 Genotossicità dell’acrilammide..............................................................................59
9.3.3 Cancerogenicità dell’acrilammide.........................................................................61
9.3.4 Biodisponibilità dell’acrilammide neoformata negli alimenti...............................62
9.3.5 Precauzioni.............................................................................................................63
9.4 Acrilammide nel caffè.................................................................................64
9.4.1 Il caffè come fonte dietetica di acrilammide...........................................................64
9.4.2 Influenza del grado di tostatura.............................................................................66
9.4.3 Influenza del volume...............................................................................................67
9.4.4 Valutazione dell’esposizione in base al consumo di caffè......................................68
10. Conclusioni................................................................................................ 76
Bibliografia...................................................................................................... 78
Bibliografia
Riassunto
Questa tesi di Master nasce dalla passione e dall’esperienza lavorativa che mi lega al
mondo del caffè da ormai 10 anni, come titolare di una piccola torrefazione artigianale nella
provincia di Lecco. Grazie al caffè ho avuto la possibilità di conoscere molte persone sia in
Italia che nei Paesi produttori, in particolare in Colombia e in Messico, dove sono stato
ospite dei campesinos e da cui ho avuto la fortuna di apprendere molto sulla coltivazione
biologica della pianta e sulle ripercussioni sociali e ambientali che può avere il caffè.
In questa tesi non ho ritenuto necessario dover trattare della ormai inflazionata
tematica della caffeina e delle sue ripercussioni sulla salute (sia positive che negative), ma
ho preferito concentrarmi su due aspetti del caffè meno conosciuti e secondo me di grande
interesse. Il primo riguarda la tostatura del caffè, con un approfondimento degli
stravolgimenti che subisce il chicco sia dal punto di vista chimico che organolettico. Il
secondo invece riguarda contaminanti che a mio avviso possono avere implicazioni sulla
salute più gravi della caffeina, ovvero furani, IPA, ocratossina A ma soprattutto
l’acrilammide. Questa molecola ha suscitato un vero e proprio polverone nel mondo del
caffè quando fu denunciata nell'aprile 2002 da un gruppo di ricercatori svedesi
dell'Università di Stoccolma e dell'Agenzia Nazionale per il Controllo degli Alimenti la
presenza di elevate quantità di acrilammide nei cibi ricchi di carboidrati cotti ad elevate
temperature, tra cui appunto il caffè. La FAO e l’EFSA in questi anni hanno svolto
numerose ricerche, mobilitando numerosi gruppi di ricerca in tutto il mondo i cui risultati
più interessanti ho cercato di riportare nel mio lavoro di tesi. Ad oggi tutte le aziende che
trattano alimenti contenenti acrilammide sono soggette al Regolamento UE 2017/2158 della
Commissione (2017), “che istituisce misure di attenuazione e livelli di riferimento per la
riduzione della presenza di acrilammide negli alimenti”.
Bibliografia
Abstract
This Master's thesis stems from the passion and work experience that has tied me to
the world of coffee for the past 10 years, as the owner of a small artisan roasting company
in the province of Lecco. Thanks to coffee, I had the opportunity to meet many people both
in Italy and in the producing countries, particularly in Colombia and Mexico, where I was a
guest of the campesinos and from which I was lucky enough to learn a lot about the organic
cultivation of the plant and about social and environmental repercussions that coffee can
have.
In this thesis I did not consider it necessary to deal with the now inflated topic of
caffeine and its repercussions on health (both positive and negative), but I preferred to
focus on two aspects of coffee that are less known and in my opinion of great interest. The
first concerns the roasting of the coffee, with a deepening of the upheavals that the grain
undergoes both from the chemical and organoleptic point of view. The second one concerns
contaminants which I believe may have more serious health implications than caffeine,
namely furani, IPA, ochratoxin A but above all acrylamide. This molecule has caused a real
fuss in the world of coffee when it was denounced in April 2002 by a group of Swedish
researchers from the University of Stockholm and the National Agency for Food Control,
the presence of high amounts of acrylamide in foods rich in carbohydrates cooked at high
temperatures, including coffee. FAO and EFSA have carried out numerous research projects
in recent years, mobilizing numerous research groups around the world whose most
interesting results I have tried to report in my thesis work. To date, all the companies that
deal with food containing acrylamide are subject to the EU Regulation 2017/2158 (2017),
"which establishes mitigation measures and reference levels for reducing the presence of
acrylamide in food".
Bibliografia
1. Le origini del caffe’
1.1 Etimologia
La parola caffè sembra derivare dal nome della regione in cui i chicchi di caffè furono
usati per la prima volta da un pastore nel VI o IX secolo (a seconda dell'autore): kaffa (dalla
zona di Keffa nell'Etiopia sud-occidentale) derivato dalla provincia di Kaffa, che era il
nome della regione nell'antica Abissinia (D’Alessio 2017). La parola "caffè" è entrata nella
lingua europea dal kahve turco ottomano, a sua volta preso in prestito dall'arabo qahwah
(Kaye, A.S. 1986). La parola araba qahwah veniva tradizionalmente riferita a un tipo di vino
la cui etimologia è data dai lessicografi arabi come derivata dal verbo qahiya, "mancare di
fame", in riferimento alla reputazione della bevanda come soppressore dell'appetito.
1.2 Il caffè tra storia e leggende
Secondo una leggenda, gli antenati degli odierni Oromo (una delle principali etnie
etiopi) in una regione di Kaffa in Etiopia furono i primi a riconoscere l'effetto energizzante
della pianta del caffè. (Weinberg e Bealer, 2001). Tuttavia, nessuna prova diretta è stata
trovata prima del XV secolo che indichi chi tra le popolazioni africane lo usò come
stimolante o dove fu coltivato per la prima volta il caffè. La storia di Kaldi, il pastore etiope
del IX secolo che scoprì il caffè quando notò quanto fossero eccitate le sue capre dopo aver
mangiato i chicchi da una pianta del caffè, non apparve per iscritto fino al 1671 ed è
probabilmente apocrifo (Weinberg e Bealer 2001).
Un'altra leggenda attribuisce la scoperta del caffè a uno sceicco Omar. Secondo una
vecchia cronaca (conservata nel manoscritto Abd-Al-Kadir), Omar, che era noto per la sua
Bibliografia
capacità di curare i malati attraverso la preghiera, una volta fu esiliato dalla città di Mocha
nello Yemen in una grotta nel deserto vicino a Ousab, l'odierna Wusab (Weinberg e Bealer
2001). Affamato, Omar masticò bacche di arbusti vicini ma le trovò troppo amare. Provò a
tostarne i semi per migliorare il sapore, ma divennero duri. Provò quindi a bollire le bacche
per ammorbidirne il seme, risultandone un liquido marrone e profumato. Bevendo il
liquido, Omar fu rivitalizzato e sostenuto per giorni. Quando le storie di questa "droga
miracolosa" raggiunsero Mocha, a Omar fu chiesto di tornare e divenne santo.
La prima prova credibile del consumo di caffè o della conoscenza della pianta del
caffè appare nella metà del XV secolo nei resoconti di Ahmed al-Ghaffar nello Yemen
(Weinberg e Bealer 2001). Fu in Arabia che i semi di caffè furono inizialmente tostati e
prodotti in modo analogo a come viene preparato ora. Il caffè veniva usato dai circoli sufi
per rimanere svegli per i loro riti religiosi. Non c’è unanimità sull’inizio della diffusione del
caffè nei Paese arabi, anche se la versione più attendibile riferisce che dall'Etiopia il caffè
venne introdotto nello Yemen attraverso il commercio attraverso il Mar Rosso da
commercianti somali di Berbera. Mocha divenne così il centro del commercio del caffè per
gran parte dell'era moderna (Weinberg e Bealer 2001).
Nel XVI secolo il caffè raggiunse il resto del Medio Oriente, la Persia, la Turchia e
l'Africa settentrionale. Dal Medio Oriente, il caffè si diffuse in Italia. Il fiorente commercio
tra Venezia e il Nord Africa, l'Egitto e il Medio Oriente (all'epoca dell'Impero ottomano),
portò molte merci, incluso il caffè, nel porto veneziano. Da Venezia, fu introdotto nel resto
d'Europa. Il caffè divenne più ampiamente accettato dopo essere stato considerato una
bevanda cristiana da papa Clemente VIII nel 1600, nonostante gli appelli a vietare la
Bibliografia
"bevanda musulmana". Il primo caffè europeo fu aperto a Roma nel 1645 (Weinberg e
Bealer 2001).
Il caffè si diffuse in Sud America grazie al francese Gabriel de Clieu, che riuscì a
trasportare una o due piante di caffè rubandole dalle serre del Jardin royal des plantes di
Parigi (che originariamente le aveva ricevute dall'Olanda nel 1710). Il marinaio francese
portò una pianta di caffè nel territorio francese della Martinica nei Caraibi , da cui discende
gran parte del caffè Arabica coltivato oggi nel mondo. Il caffè prosperò ottimamente nel
clima e fu trasportato in tutte le Americhe (Pendergrast 2001). Il caffè fu coltivato a Saint-
Domingue (oggi Haiti) dal 1734, e nel 1788 fornì metà del caffè mondiale (Pendergrast
2001). Le condizioni in cui furono costretti a lavorare gli schiavi nelle piantagioni di caffè
furono un fattore chiave per l’insorgere della rivoluzione haitiana. L'industria del caffè
haitiana non si riprese mai completamente e dopo un breve ritorno ai vertici tra i maggiori
produttori di caffè nel 1949 (quando Haiti divenne il terzo maggiore esportatore di caffè al
mondo), ricadde rapidamente in declino anche a causa delle numerose catastrofi ambientali
che spesso si abbattono su Haiti.
Nel frattempo, il caffè venne introdotto in Brasile nel 1727, sebbene la sua
coltivazione non raggiunse l’apice fino all'indipendenza nel 1822 (Pendergrast 2001). Dopo
questo periodo vennero eliminati enormi tratti di foresta pluviale per far spazio alle
piantagioni di caffè, fino a fare del Brasile il più grande produttore al mondo già nel 1852.
Nel periodo compreso tra il 1910 e il 1920, il Brasile esportò circa il 70% del caffè
mondiale.
Bibliografia
La coltivazione di caffè su larga scala nella maggior parte dei Paesi dell'America
Centrale iniziò nella seconda metà del XIX secolo e quasi sempre comportò lo sfollamento
e lo sfruttamento delle popolazioni indigene e dei campesinos. Le dure condizioni
portarono a molte rivolte, colpi di stato e sanguinose repressioni dei contadini (Pendergrast
2001). Le fattorie più piccole e le condizioni più egualitarie migliorarono i disordini solo
nel corso del XX secolo.
La rapida crescita della produzione di caffè in Centro e Sud America durante la
seconda metà del XIX secolo fu accompagnata dalla crescita dei consumi nei Paesi
sviluppati, sebbene in nessun luogo questa crescita sia stata così pronunciata come negli
Stati Uniti, dove ad un alto tasso di crescita della popolazione seguì il raddoppio del
consumo pro capite tra il 1860 e il 1920. Sebbene gli Stati Uniti non fossero all'epoca la
nazione che beveva più caffè (i Paesi nordici, il Belgio e i Paesi Bassi avevano tutti livelli
comparabili o più alti di consumo pro capite), a causa delle sue dimensioni , era già il più
grande consumatore di caffè al mondo nel 1860 e nel 1920 circa la metà di tutto il caffè
prodotto nel mondo era consumato negli Stati Uniti (Pendergrast 2001).
Bibliografia
2. La pianta
2.1 Anatomia della pianta del caffè
La pianta del caffè è una Dicotiledone, appartenente al genere Coffea, della famiglia
delle Rubiaceae. E’ una pianta arborea che può raggiungere altezze di 10-15 m. Il frutto è
una drupa così composta:
- esocarpo (buccia) liscio e resistente, di colore verde che maturando diventa, secondo
la varietà, rossa o gialla (Figura 2.1);
- mesocarpo (polpa) carnoso e zuccherino, di color giallastro;
- endocarpo (involucro del seme) fibroso e pergamenaceo, di colore verde-grigio.
Figura 2.1: Pianta del caffè e grappolo di bacche mature e acerbe (foto dell’autore).
L’endocarpo circonda i semi che sono in numero di due, talvolta uno o tre-quattro,
posti con le facce ventrali, attraversate da un solco mediano, parallele ed adiacenti, mentre
rivolgono all’esterno la faccia dorsale che è concava.
Bibliografia
2.2 Le diverse specie del genere Coffea
Numerose sono le specie del genere Coffea, in maggioranza appartenente alla flora
spontanea africana, e le varietà ottenute mediante mutazioni ed ibridazioni interspecifiche.
In ordine d’importanza economica le più interessanti sono le due specie Coffea Arabica,
originaria dall’Etiopia, e Coffea Canephora, più conosciuta come Coffea Robusta,
originaria del Congo, Angola, Uganda. Altre specie d’importanza minore, coltivate ed
utilizzate prevalentemente nelle zone d’origine, sono Coffea Liberica, originaria dalla
Liberia, Coffea Stenophylla, Sierra Leone e Costa d’Avorio, Coffea Excelsa, Africa
Occidentale, Coffea Mauritania, Madagascar, ed alcune di origine asiatica, Coffea
Bengalensis e Coffea Fragrans, genericamente chiamate “Caffè del Bengala”. Per le
particolari esigenze climatiche il caffè è coltivato solo in una regione di 5000 km lungo la
fascia equatoriale. La produzione è concentrata essenzialmente nelle aree (Figura 2.2)
comprese tra il tropico del Cancro e il tropico del Capricorno, in un clima quindi caldo
umido, in totale comprendente un’ottantina di nazioni in America Centro-Meridionale,
Africa ed Asia, ad altitudini variabili da 300 a 2000 m.
Bibliografia
Figura 2.2 : I Paesi del mondo in cui si coltivano Arabica, Robusta o entrambe le specie.(https://alimentazione360.it/prodotti-della-natura/differenze-tra-caffe-arabica-e-robusta,
23/11/2019, 11:40).
La specie Coffea arabica comprende diverse varietà, tra cui: la Caturra, la Catuai la
Maragogype e la Bourbon. È la specie più commercializzata (arrivando a coprire fino ai
rappresenta i 3/5 della produzione mondiale), viene coltivata ad altezze comprese tra gli
800 m e i 2000 m di altidudine (Figura 2.3) e contiene circa la metà della caffeina rispetto
alla Robusta (1,5% contro il 3%). Per questo motivo è più sensibile ai cambiamenti
climatici che stanno provocando la comparsa e la permanenza di nuovi parassiti e malattie.
Bibliografia
Figura 2.3: Vallata andina nella regione del Cauca in Colombia dove si coltiva caffè Arabica(foto dell’autore).
La caratteristica più importante è comunque l’enorme diversità aromatica che la
contraddistingue: in una tazzina di caffè 100% Arabica si possono percepire note di frutta
esotica, fiori, frutta secca, cioccolato, caramello e spezie.
La specie Coffea robusta prospera invece in pianura, è più resistente alle malattie e ai
parassiti e di conseguenza ha una produzione che è circa il doppio di quella dell’Arabica,
ma il profilo aromatico è nettamente inferiore: la Robusta infatti è molto più amara ma
viene utilizzata perché contribuisce al corpo e alla pienezza del caffè in tazza.
Bibliografia
3. Chimica del caffè verde
3.1 Struttura
I chicchi di caffè crudo sono semi densi e verdi costituiti per circa metà di carboidrati
in varie forme e per l’altra metà da una miscela di acqua, proteine, lipidi, acidi e alcaloidi.
La struttura di un chicco di caffè crudo è una matrice tridimensionale di cellulosa o
polisaccaride contenente circa un milione di cellule (Petracco 2005) Il rivestimento dei
filamenti di cellulosa all'interno di quella matrice sono centinaia di sostanze chimiche che il
processo di tostatura trasformerà in oli e materiale solubile che determineranno l’aroma e il
gusto finale del caffè. Metà del peso a secco di un chicco di caffè verde è composto da
cellulosa. La cellulosa contribuisce poco al sapore del caffè ma intrappola alcuni composti
volatili, responsabili dell'aroma e aumenta la viscosità del caffè preparato, aumentandone il
corpo percepito (Petracco 2005).
3.2 Zuccheri
Gli zuccheri, dominati dal saccarosio, costituiscono il 6%-9% del peso secco di un
chicco verde1 e forniscono dolcezza in tazza. Il saccarosio contribuisce anche allo sviluppo
dell'acidità (Figura 3.1), poiché la caramellizzazione del saccarosio durante la torrefazione
produce acido acetico (Rivera 2005).
1 I dati sulla composizione del caffè verde si riferiscono solo alla specie Arabica. Le composizioni chimiche dellaCoffea robusta e di altre specie di caffè differiscono, a volte in modo significativo, da quelle dell'Arabica.
Bibliografia
Figura 3.1 Ciliegie di caffè a diversi gradi di maturazione. I chicchi più maturi contengono piùsaccarosio, che andrà ad aumentare il potenziale di dolcezza e acidità in tazza (The Coffe Roaster’s
companion, Scott Rao, 2014).
3.3 Lipidi
I lipidi, principalmente i trigliceridi, rappresentano circa il 16% del peso secco del
caffè verde (Petracco 2005). Sebbene i lipidi non siano solubili in acqua, il caffè preparato
ne contiene alcuni, specialmente quando il metodo di fermentazione non utilizza filtrazione
(ad es. cupping) o un filtro molto poroso (ad es. caffè espresso, french press o con filtro
metallico o di tessuto). I lipidi nel caffè preparato aiutano a conservare l'aroma e
contribuiscono alla sensazione in bocca del caffè (mouthfeel) . Un contenuto lipidico più
elevato è generalmente associato a una migliore qualità del caffè verde (Coffee chemistry
2019). Sfortunatamente, anche i lipidi rappresentano una sfida per la qualità, in quanto sono
vulnerabili all'ossidazione e all'irrancidimento durante la conservazione dei chicchi tostati.
3.4 Proteine
Le proteine e gli aminoacidi liberi costituiscono il 10% -13% del caffè verde in peso
secco (Coffee chemistry 2019) Gli aminoacidi e gli zuccheri riducenti nei chicchi di caffè
interagiscono durante la tostatura in reazioni di imbrunimento non enzimatiche note come
reazioni di Maillard. Queste reazioni producono glicosilamine e melanoidine (Illy 2002)
Bibliografia
che contribuiscono al sapore agrodolce del caffè, al colore marrone e agli aromi tostati,
carnosi e cotti al forno.
3.5 Alcaloidi: caffeina e trigonellina
Due alcaloidi, caffeina e trigonellina, rappresentano ciascuno circa l'1% del peso a
secco del caffè verde e sono responsabili di gran parte delle proprietà amare e stimolanti del
caffè. La caffeina contribuisce approssimativamente al 10% dell'amarezza del caffè e alla
maggior parte del suo effetto stimolante. La pianta del caffè produce caffeina come difesa
contro il consumo da parte degli insetti (Rivera, J. 2008). Una pianta del caffè piantata ad
alta quota probabilmente produrrebbe chicchi con meno caffeina a causa del minor rischio
di attacco di insetti.
La trigonellina è forse il principale responsabile dell'amarezza del caffè, produce molti
composti aromatici e si degrada in piridine e acido nicotinico durante la torrefazione
(Coffee chemistry 2019) L'acido nicotinico è anche noto come niacina o vitamina B3; solo
200 g di caffè preparato, a seconda del grado di torrefazione, contiene 20-80 ml di niacina
(Adrian, J. and Francine, R. 1991) che riduce l’aderenza di Streptococcus mutans alle pareti
dentali (Dias, O. et al., 2007).
3.6 Contenuto di umidità
Idealmente, l'acqua dovrebbe rappresentare il 10,5% -11,5% del peso del caffè verde.
Se il contenuto di umidità è troppo basso, il colore dei chicchi è generalmente sbiadito e la
tazza presenta note di fieno e paglia. Un torrefattore deve applicare il calore con cautela sui
chicchi a bassa umidità, poiché è probabile che si tostino troppo velocemente. Se il
Bibliografia
contenuto di umidità è molto superiore al 12%, il caffè verde tende a sviluppare muffe e
può avere un sapore erbaceo nella tazza. L'acqua rallenta il trasferimento di calore
all'interno dei chicchi (Schenker 2000) e richiede un ulteriore apporto di calore per
evaporare. La torrefazione di chicchi molto umidi richiede quindi energia extra in una
combinazione di tempo aggiunto e potenza calorifica (Schenker 2000).
3.7 Acidi organici
Gli acidi organici, principalmente acidi clorogenici (CGA), costituiscono circa il 7% -
10% della massa secca del caffè verde. Le CGA contribuiscono all'acidità, asprezza,
astringenza e amarezza del caffè. Il contenuto in CGA più elevato del caffè Robusta è
probabilmente responsabile della sua amarezza significativamente maggiore. Sia per il
chicco di caffè che per il consumatore di caffè, i CGA offrono benefici antiossidanti
(Montessori et al. 2006) Altri acidi organici nel caffè sono : citrico, chinico, caffeico,
malico, acetico e formico.
3.8 Gas e composti aromatici
I composti aromatici volatili forniscono l'aroma del caffè. Il caffè verde contiene più
di 200 sostanze volatili ma offre poco aroma. È la torrefazione dei chicchi a creare la
stragrande maggioranza dei composti aromatici del caffè e finora i ricercatori hanno
identificato oltre 800 sostanze volatili nel caffè torrefatto (Schenker 2000).
Bibliografia
4. Sistemi di raccolta e lavorazione
4.1 La raccolta delle drupe
La pianta del caffè non fruttifica in maniera omogenea ma durante un periodo
compreso tra le 3 e 6 settimane: poiché infatti i frutti non maturano in contemporanea, sulla
stessa pianta si possono trovare le bacche gialle o rosse mature, verdi acerbe o talvolta
anche marroni (cioè secche o troppo mature).
Per procurarsi un caffè il più omogeneo possibile è necessario quindi effettuare la
raccolta manualmente, praticamente tutti i giorni del periodo della raccolta, selezionando
solo i frutti maturi; questa metodologia di raccolta viene chiamata picking (Figura 4.1), è
sicuramente la più costosa sia in termini di tempo che di manodopera. e viene utilizzata
solitamente per tutti i caffè Arabica coltivati in montagna (ad es. Colombia, Messico,
Etiopia etc..).
Figura 4.1: Raccolta manuale delle drupe (foto dell’autore).
Bibliografia
L’altro metodo più utilizzato è lo stripping (Figura 4.2), che consiste nello strappare
tutte le drupe di un ramo sia manualmente che utilizzando dei macchinari come avviene ad
esempio sugli altipiani brasiliani. Indubbiamente è un metodo più rapido ed economico, ma
in questo modo non si ha la possibilità di una cernita ottimale durante la raccolta e di
conseguenza si raccolgono frutti maturi assieme a ciliegie secche e acerbe.
Figura 4.2: Raccoltadel caffè con
macchinari (https://www.ilcaffeespressoitaliano.com/2015/i-paesi-del-caffe-il-brasile/, 23/11/19,11:47).
4.2 I principali processi di lavorazione
Esistono tre diverse modalità in cui vengono lavorate le drupe di caffè appena
raccolte: le due più comuni sono “lavato” e “a secco” (o naturale), mentre quella “semi –
lavato” sta diventando sempre più diffusa nella lavorazione dei caffè Arabica più pregiati
(chiamati commercialmente specialty coffees).
4.2.1 Wet / Lavato
Il processo lavato prevede le seguenti fasi:
Spolpatura della ciliegia per rimuovere la pelle.
Bibliografia
Rimozione dello strato di mucillagine appiccicoso mediante fermentazione o mezzi
meccanici.
Lavaggio dei chicchi per rimuovere la mucillagine allentata.
Essiccazione (Figura 4.3) dei chicchi in pergamino (ovvero non ancora decorticato),
meccanicamente per 1-2 giorni o al sole per 3-16 giorni.
Normalmente vengono sottoposti a questo procedimento i caffè Arabica del Centro
America e alcuni africani (Kenya ed Etiopia principalmente), dove in ogni caso vi sia
abbondanza di acqua.
Bibliografia
Figura 4.3: Essicazione del caffè lavato su letti rialzati in Etiopia (Florent Gout, dicembre 2018).
4.2.2 A secco / Naturale
Il metodo naturale prevede l'essiccazione delle ciliegie in patios di cemento o letti
rialzati al sole. Per evitare che le ciliegie si rovinino, vengono rastrellate e girate per tutto il
giorno e quindi coperte di notte o di giorno in caso di maltempo. Questo processo, che può
richiedere normalmente 3-6 settimane, è il metodo più tradizionale di lavorazione del caffè
e ha avuto origine in luoghi senza un accesso affidabile all'acqua. Funziona meglio in aree
con bassa umidità e piogge rare – soprattutto in Africa - sebbene alcuni agricoltori
utilizzino questo procedimento anche in altri posti (in particolare India, Vietnam e Brasile).
Dopo che le ciliegie sono state essiccate al livello ottimale (Figura 4.4), vengono inviate ai
mulini per separare i semi dal resto della buccia e della polpa ormai essiccata.
Figura 4.4:Essiccazione delle
drupe di caffè con metodo naturale (Florent Gout, dicembre 2018).
Bibliografia
Infine, i chicchi sono setacciati e selezionati in base alla loro dimensione (crivello) per
far sì che il caffè esportato sia il più possibile omogeneo.
Fino a pochi anni fa, questo processo era utilizzato prevalentemente per i caffè
Robusta, mentre oggi sempre più agricoltori stanno utilizzando il metodo a secco con caffè
Arabica, compresi quelli appartenenti alla categoria specialty: il seme infatti assorbe gli
zuccheri e altre sostanze aromatiche dalla buccia e dalla polpa, risultando così meno acido,
più corposo e dolce.
4.2.3 Semi-lavato
Con questo metodo, le drupe vengono prima spolpate come in un caffè lavato,
rimuovendo la buccia esterna del frutto ed esponendo la mucillagine appiccicosa. Il
processo differisce da quello lavato in quanto i semi lavati iniziano il processo di
essiccazione direttamente dopo la spolpatura piuttosto che subire la fermentazione in acqua
per rimuovere la mucillagine dal pergamino. Man mano che la polpa e la mucillagine si
asciugano a contatto con il caffè, il loro colore cambia da limpido ad ambra, conferendo al
caffè un aspetto simile al miele. Mentre la spolpatura iniziale conferisce maggiore velocità
e controllo al processo di essiccazione rispetto al lasciare tutta la pelle e la polpa intatte
come nel processo naturale, è necessario prestare particolare attenzione per evitare muffe e
fermentazioni indesiderate mentre il caffè si asciuga.
Negli ultimi anni gli agricoltori stanno sperimentando variazioni sul tema del semi
lavato, che prendono il nome di “miele” (honey process). Una volta eliminata la buccia, il
caffè è steso ad asciugare al sole con differenti livelli di polpa e mucillagine, ottenendo così
diverse tipologie di caffè honey: i caffè yellow e white hanno meno mucillagine dopo essere
Bibliografia
stati lavati meccanicamente e sono più simili ai caffè lavati. D'altra parte, i caffè golden,
red e black honey hanno via via più mucillagine e di conseguenza questo porta a un caffè
più dolce e corposo.
4.3 La conservazione del caffè verde
Fino agli ultimi anni, tutto il caffè veniva confezionato in sacchi di juta e spedito in
container via nave, arrivando ai torrefattori mesi dopo l'elaborazione del caffè. I torrefattori
e gli importatori avevano spesso l'esperienza di assaggiare un caffè all'origine, e forse di
assaggiare e approvare un "campione pre-spedizione", solo per ricevere caffè rovinato
dall'esposizione a cattive condizioni atmosferiche durante lo stoccaggio o il trasporto. Negli
ultimi dieci anni, numerosi torrefattori di qualità hanno guidato una rivoluzione
nell'imballaggio e nel trasporto del caffè verde. Molte torrefazioni, anche alcune delle più
piccole, ora acquistano il caffè direttamente dagli agricoltori, condividono informazioni sul
cupping (metodo di assaggio standardizzato a livello internazionale, chiamato anche
“assaggio alla brasiliana”) e la classificazione del caffè verde con gli agricoltori, chiedendo
una consegna rapida del caffè in imballaggi progettati per preservarne la freschezza e la
qualità (si veda ad esempio l’associazione di tostatori artigianali Roasters United
www.roastersunited.org).
Le più importanti opzioni di imballaggio sono le seguenti:
I sacchi di juta: sono l'opzione più comune ed economica per l'imballaggio e il
trasporto del caffè verde. La juta è una risorsa rinnovabile, il loro uso non richiede
Bibliografia
abilità o attrezzature speciali oltre a quelle standard in qualsiasi mulino a secco od
operazione di esportazione. Tuttavia i sacchi di juta non proteggono il caffè
dall'umidità o dagli odori, quindi il caffè è vulnerabile ai danni durante il trasporto e
lo stoccaggio, oltre che potenzialmente aggredibile da muffe e parassiti.
Sacchi sottovuoto: sono la migliore confezione disponibile per il caffè verde in
quanto proteggono i chicchi dall'umidità, dagli odori e dall'ossigeno, rallentando
notevolmente la respirazione e quindi l'invecchiamento del caffè verde. Prima della
sigillatura sottovuoto, è necessario fare attenzione a misurare l'umidità dei chicchi
per prevenire lo sviluppo di muffe durante lo stoccaggio. Il confezionamento
sottovuoto è più costoso rispetto alla juta, richiede attrezzature e abilità speciali da
implementare e spesso ritarda la spedizione del caffè verde, quindi non è privo di
costi e rischi.
GrainPro e altri sacchetti ermeticamente chiusi: proteggono il caffè dall'umidità e
dagli odori e sono più economici e facili da usare rispetto al confezionamento
sottovuoto. I sacchetti GrainPro conservano il caffè in modo significativamente più
lungo rispetto ai sacchi di juta, ma meno rispetto ai sacchi sigillati. I sacchi GrainPro
sono spesso l'opzione migliore e più pratica per i torrefattori attenti alla qualità.
Come per la sigillatura sottovuoto, per prevenire lo sviluppo di muffe e altri
microrganismi durante lo stoccaggio, è importante misurare l'umidità dei chicchi
prima di confezionarli in sacchi GrainPro.
4.4 La tostatura del caffè
Bibliografia
4.4.1 Perchè si tosta il caffè?
I chicchi verdi offrono poco in termini di gusto e aroma del caffè; hanno infatti un
sapore erbaceo, di fieno e la consistenza dura quasi come dei sassolini. La tostatura del
caffè verde crea una miriade di cambiamenti chimici, la produzione e la scomposizione di
migliaia di composti e lo sviluppo di splendidi sapori quando i chicchi vengono macinati e
immersi in acqua calda. Tra i suoi numerosi effetti, la torrefazione causa:
Cambiamento di colore dei chicchi dal verde al giallo al marrone al marrone al nero.
Raddoppio del volume e diminuzione del peso del chicco.
Aumento di acidità e di amarezza (in base al tipo di tostatura).
Sviluppo di centinaia composti aromatici (Buffo e Cardelli-Freire, 2004) (Figura 4.5)
Figura 4.5: I differentiflavour e aromi percepibili
nel caffè (The Coffe Roaster’s companion, Scott Rao, 2014).
L'obiettivo della torrefazione è ottimizzare i sapori della chimica solubile del caffè. I
solidi disciolti formano il gusto del caffè preparato, mentre i composti e gli oli aromatici
Bibliografia
volatili disciolti sono responsabili dell'aroma. I solidi disciolti, gli oli e le particelle sospese,
principalmente frammenti di cellulosa dei chicchi, creano il corpo del caffè (Lingle, T.
1996).
La tostatura viene effettuata mediante la tostatrice (figura 4.6), un macchinario
composto da tre parti:
una camera di pre-carico, dove il caffè verde è messo in attesa;
la camera di cottura: dove sono tostati i chicchi di caffè, ad una temperatura di circa
200°C., per 15/20 min. Il trattamento varia secondo l’umidità del prodotto (maggiore
è l’umidità, maggiore è il tempo di tostatura);
vasca di raffreddamento: dove il prodotto viene agitato da una pala meccanica e
contemporaneamente è attraversato da un flusso d’aria forzata a temperatura
ambiente. Dalla vasca di raffreddamento i chicchi sono aspirati tramite tubazione e
lasciati cadere, per un effetto di gravità, in un apposito raccoglitore; con tale
operazione si eliminano eventuali impurità come sassolini e terra (presenti se il caffè
dopo la raccolta è messo ad asciugare a terra in patios).
Bibliografia
Figura 4.6: Rappresentazione schematica del funzionamento di una tostatrice a tamburo rotante. 1)camera di cottura, 2) tramoggia di carico, 3) vasca di raffredamento e miscelazione, 4) bruciatore agas, 5) tubo di scarico dei fumi e dei gas prodotti, 6) pelicoliere (The Coffe Roaster’s companion,
Scott Rao, 2014).
4.4.2 Cambiamenti di colore
Il primo stadio di tostatura è comunemente noto come "fase di essiccazione", sebbene
i chicchi perdano umidità a velocità simili durante la maggior parte del processo di
tostatura. Durante i primi minuti di torrefazione, la degradazione della clorofilla fa sì che i
chicchi cambino colore da verde a giallo. Man mano che la torrefazione avanza, i chicchi
cambiano da giallo a marrone chiaro principalmente a causa delle reazioni di Maillard.
Nelle ultime fasi della tostatura, quando i chicchi si avvicinano al primo crack (suono
simile allo scoppiettio dei pop-corn, in cui la pressione del vapor d’acqa preme sulle pareti
interne del chicco fuoriuscendo attraverso delle piccole crepe in prossimità del solco
Bibliografia
centrale), il colore marrone si intensifica a causa della caramellizzazione. In una tostatura
scura, la carbonizzazione può rendere neri i chicchi.
Mentre tutti i professionisti etichettano i livelli di tostatura in base al colore del
chicco, non vi è consenso su quale sia la nomenclatura che indica il livello di tostatura.
Molti torrefattori classificano il grado di tostatura in base alla diversa intensità e tonalità di
marrone che assume il chicco di caffè (Figura 4.7). La tostatura più chiara è detta
Cinnamon, a seguire sempre via via più scure troviamo City, Full City, Viennese, French e
Italian.
Figura 4.7: Chicchi fotografati a intervalli di 1 minuto durante la preparazione di una tostatura allafrancese (caffè (The Coffe Roaster’s companion, Scott Rao, 2014).
Le tostature leggere offrono sapori acidi, floreali e fruttati, un aroma più delicato e
meno corpo delle tostature scure; queste ultime invece sviluppano sapori affumicati,
pungenti, amari e carbonizzati. Se si porta la tostatura all'estremo, i sapori bruciati
dominano e il corpo diminuisce.
4.4.3 Cambiamenti strutturali
Bibliografia
La microstruttura del caffè verde è relativamente organizzata e densa, con oli che
rivestono la matrice di cellulosa (Buffo e Cardelli-Freire, 2004). Mentre il caffè si tosta, la
formazione di vapore acqueo e anidride carbonica aumenta la pressione all'interno dei
chicchi, costringendo la loro struttura ad espandersi e i pori ad allargarsi. Un paio di minuti
prima del primo crack, i chicchi si espandono abbastanza da iniziare a liberare la pelle color
argento intrappolata nelle pieghe delle loro crepe centrali. Quando la cellulosa non si
allunga più, si formano delle fessure all'interno dei chicchi e sulla loro superficie,
espellendo violentemente il vapore acqueo e i gas, creando i rumori di scoppio della prima
fessura. I torrefattori specializzati che cercano una tostatura chiara o media in genere
rilasciano i chicchi tra la fine della primo crack e l'inizio del secondo. Dopo il primo crack,
la produzione di gas continua, ricostruendo la pressione all'interno delle cellule del chicco.
Allo stesso tempo, la struttura del chicco diventa più fragile, preparando il terreno per il
secondo crack. Mentre la causa principale del primo crack è l'accumulo di pressione del
vapore, l'accumulo di CO2 è il principale motore del secondo. Poco prima o dopo l'inizio
del secondo crack gli oli fuoriescono sulle superfici del chicco.
Bibliografia
5. Chimica della torrefazione
5.1 Cambiamenti nella composizione chimica
5.1.1. Cambiamenti nella composizione del chicco
Per un amante del caffè, il processo di tostatura è a dir poco magico: i chicchi verdi
densi e opachi si trasformano in chicchi marroni che rilasciano un profumo inebriante.
Durante la tostatura, innumerevoli reazioni, tra cui reazioni di Maillard e di
caramellizzazione, rosolano i chicchi e creano centinaia di nuovi composti di gusto e
aroma. Il processo di tostatura rende anche i chicchi abbastanza fragili da macinarli
facilmente e abbastanza porosi da consentire all'acqua di accedere ed estrarre i loro sapori
solubili.
Poco più di un terzo del caffè torrefatto, in peso, è solubile in acqua. Procedimenti
di estrazione adeguate estraggono circa il 19% - 22% della massa del caffè torrefatto (o
circa il 55% - 60% del suo materiale solubile, più una piccola quota di lipidi e frammenti di
cellulosa noti come fines (figura 5.1).
Bibliografia
Figura 5.1: Cambiamenti nella composizione del chicco : i numeri nei grafici a torta rappresentanole percentuali stimate; le proporzioni effettive variano in base al tipo di caffè verde utilizzato, algrado di torrefazione e ad altri fattori (caffè (The Coffe Roaster’s companion, Scott Rao, 2014).
Da questo punto di vista, i cambiamenti più significativi nella composizione del chicco
durante la torrefazione sono la perdita di umidità dal chicco (l'umidità scende dal 12% al
2% della massa del chicco) e lo sviluppo di anidride carbonica (dal trascurabile al 2% della
massa del chicco). La quantità rilevante della maggior parte dei componenti asciutti
aumenta di 1 punto percentuale, a causa della perdita d'acqua. I loro pesi non cambiano
molto durante la tostatura, ma aumenta la loro misura in proporzione al peso totale del
chicco (Barter 2004).
5.1.2. Sviluppo di acidi durante la tostatura
L'acidità conferisce al caffè vivacità, delicatezza, complessità e luminosità. Sebbene
molti bevitori di caffè credano che l'acidità renda il caffè amaro o sgradevole, il caffè senza
acido è piatto e noioso. Si può sperimentare un caffè a bassissimo acido producendo caffè
Bibliografia
con acqua fredda per diverse ore (cold brew) Tale caffè può essere liscio e cioccolatoso ma
manca di finezza e diventa monotono con il consumo regolare. L'acido clorogenico (CGA)
è di gran lunga l'acido più diffuso nei chicchi di caffè crudo, con il 6% - 8% di massa secca
(Coffee chemistry 2019) e il caffè ha il più alto contenuto di CGA rilevato in qualsiasi
pianta (Rivera 2008). La CGA contribuisce molto all'acidità e all’amarezza del caffè,
nonché ad un lieve effetto stimolante. La torrefazione abbassa costantemente i livelli di
CGA, con il 50% rimanente in una tostatura chiara e al massimo il 20% in una tostatura
scura (Rivera 2005).
La CGA si decompone in acidi chinico e caffeico, due composti fenolici astringenti
che contribuiscono al corpo del caffè. In piccole quantità, l'acido chinico e l'acido caffeico
apportano luminosità e acidità benefiche (Rivera 2008) al caffè, ma quantità maggiori
producono livelli indesiderabili di acidità e astringenza.
Gli altri acidi organici minori del caffè ne migliorano il sapore a basse
concentrazioni ma producono aromi indesiderati quando non sono equilibrati. Le
concentrazioni di questi acidi generalmente aumentano e raggiungono il picco con una
tostatura molto chiara e diminuiscono costantemente man mano che la torrefazione
continua. La diminuzione degli acidi organici durante la tostatura è ciò che rende il caffè
tostato meno acido di quello leggermente tostato.
In generale, l'altitudine alla quale cresce una determinata pianta di caffè determina la
potenziale quantità di acidità dei suoi chicchi, mentre il suo ambiente naturale complessivo
e l'umidità in particolare sono responsabili dei tipi di acidi che produce (Rivera 2005).
Bibliografia
Quando si misura l'acidità del caffè, un valore di pH più basso indica una maggiore
acidità e un valore più alto indica una minore acidità. L'acidità del chicco di caffè raggiunge
picchi durante il primo crack e diminuisce man mano che la torrefazione continua. Il
valore del pH del caffè verde è di circa 5,8, diminuisce durante la tostatura fino al primo
crack raggiungendo valori di circa 4,8, prima di aumentare costantemente con l'ulteriore
tostatura (Clarke e Vitzhum, 2001).
Il contenuto di saccarosio nel caffè crudo ha una forte influenza sulla sua potenziale
acidità e dolcezza dopo la tostatura. Il saccarosio contribuisce all'acidità perché la sua
caramellizzazione produce acido acetico. Pertanto, è fondamentale che i coltivatori di caffè
raccolgano le ciliegie del caffè quando sono mature perché le ciliegie più mature producono
chicchi con più saccarosio. La tostatura più scura degrada fino al 99% di saccarosio, mentre
la tostatura chiara ne degrada al massimo l’87% (Rivera 2005).
5.1.3. Sviluppo dell'aroma
Lo sviluppo dell'aroma inizia a tostatura piuttosto avanzata. Il rapido sviluppo di
composti aromatici volatili si verifica all'incirca nel momento in cui l'umidità del chicco
scende al di sotto del 5% (Schenker 2000). Le reazioni di caramellizzazione e di Maillard,
così come la degradazione di aminoacidi, zuccheri, acidi fenolici e lipidi, contribuiscono
allo sviluppo dei composti aromatici. La caramellizzazione contribuisce alla formazione di
aromi fruttati, caramellati, ricchi di noci e frutta secca, mentre le reazioni di Maillard
producono aromi salati, floreali, cioccolatati, terrosi e di “tostato”. Gli oli nel caffè
dissolvono gran parte dei loro composti aromatici volatili e li rilasciano lentamente come
Bibliografia
aroma durante e dopo l’estrazione del caffè (Schenker 2000). Il contenuto di composti
aromatici raggiunge il picco tra una tostatura di grado medio e una di grado leggero. Con
l'ulteriore torrefazione, la distruzione dell'aroma supera la sua creazione e gli aromi
diventano più affumicati e pungenti. I chicchi tostati perdono gradualmente aroma durante
lo stoccaggio a causa della degassificazione: le tostature più scure, con le loro strutture di
cellulosa più deboli e più porose, perdono i composti aromatici più rapidamente rispetto ai
caffè tostati più chiaro.
5.1.4. Reazioni di Maillard e caramellizzazione
Le reazioni di Maillard sono reazioni di imbrunimento non enzimatiche tra aminoacidi
liberi e zuccheri riducenti e contribuiscono al colore marrone del caffè, al sapore agrodolce
e ai vari aromi. Le reazioni di Maillard si verificano nella cottura di molti alimenti, forse
quello più familiare si verifica nella rosolatura delle carni. Per comprendere il contributo
delle reazioni di Maillard al sapore, si considerino i diversi effetti della rosolatura e
dell'ebollizione sul sapore della carne: la rosolatura conferisce aromi, complessità e
profondità di sapore assenti nelle carni bollite. Le reazioni di Maillard contribuiscono con
tratti e complessità simili al sapore di tostato ai chicchi di caffè. Durante la tostatura,
quando la temperatura interna di un chicco è abbastanza alta da far evaporare la maggior
parte della sua umidità, la temperatura aumenta più rapidamente, accelerando le reazioni di
Maillard. Questo è uno dei motivi per cui lo sviluppo dell'aroma accelera a metà della
tostatura. Le reazioni di Maillard diventano autosufficienti oltre 160 ° C.
Bibliografia
A differenza delle reazioni di Maillard, la caramellizzazione è una forma di pirolisi o
decomposizione termica. La caramellizzazione inizia a circa 171 ° C (McGee 2004) quando
il calore della torrefazione rompe le molecole di zucchero e produce centinaia di nuovi
composti, tra cui molecole più piccole, amare, acide e aromatiche e molecole più grandi,
marroni e insapore (McGee 2004). Sebbene la maggior parte delle persone associ la parola
"caramello" a un cibo da dessert molto dolce, la caramellizzazione, ironicamente,
diminuisce la dolcezza e aumenta l'amarezza di un alimento o di una bevanda. Le tostature
più leggere sono più dolci e quelle più scure più amare e caramellate, principalmente a
causa della caramellizzazione.
5.1.5. Contenuto di caffeina e torrefazione
Nonostante ciò che quasi tutti hanno sentito, la tostatura più scura non riduce il
contenuto di caffeina dei chicchi di caffè. I livelli di caffeina sono praticamente invariati
dalla torrefazione (Coffee chemistry 2019) in quanto la caffeina è stabile alle temperature di
torrefazione tipiche. Dato che i chicchi perdono massa durante la torrefazione, la loro
percentuale di caffeina in peso aumenta durante la torrefazione. Pertanto, supponendo che si
produca caffè di tutti i gradi di torrefazione con un particolare rapporto tra acqua e massa
di caffè macinato, piuttosto che volume, tostature più scure produrranno un caffè con un
contenuto di caffeina più elevato.
Bibliografia
6. Metodi di estrazione del caffè
6.1 Paese che vai, caffè che trovi
Il caffè è una bevanda che può essere preparata e gustata in molti modi diversi. A
seconda della zona geografica in cui ci si trova ci sono numerose differenze, non solo nella
preparazione e nel sapore, ma anche nelle modalità con cui viene consumata. Di seguito
vengono elencate le modalità di preparazione più diffuse e le loro caratteristiche.
6.1.1 Caffè alla turca
Come dice la parola stessa, questa modalità di preparazione è tipico della Turchia, ma
è comune trovarla anche in Grecia e nei Balcani. Si utilizza un caffè mediamente tostato e
macinato fresco oppure frantumato in mortaio al momento. Si prepara quindi in un bricco
tipico turco (cezve o ibrik), in rame stagnato (Figura 6.1).
Figura 6.1: Ibrik,la caffettiera turca
(https://it.depositphotos.com/90896528/stock-photo-coffee-beans-vintage-copper-coffee.html,23/11/2019, 12:11).
Bibliografia
Questo viene poi riempito di acqua in base al numero di tazze da preparare,
aggiungendo quindi due cucchiaini di polvere per tazza. Si porta poi ad ebollizione a fuoco
basso, dopo di che si riempie la tazza per metà. Poi si riporta ad ebollizione ridistribuendo
schiuma e liquido e infine si gusta lasciando depositare la polvere sul fondo. È un caffè
piuttosto diverso da quello cui siamo abituati noi italiani, anche per quanto riguarda le
modalità di consumazione. Va infatti bevuto in modo molto lento e seduti al tavolo.
6.1.2 Caffè arabo
Per fare il caffè arabo invece si utilizzano chicchi di caffè di qualità arabica macinati o
frantumati al momento, quasi sempre insieme a semi di cardamomo tostati. Per la
preparazione si usa la dallah (Figura 6.2), una sorta di caffettiera alta e con becco lungo e
stretto, nella quale si inserisce una tazzina di acqua per ogni ospite, più mezza tazzina per
l’evaporazione.
Figura 6.2: La “Dallah”, la caffettiera araba (https://www.caffevergnano.com/blog/tutto-sulla-preparazione-del-caffe-arabo, 23/11/2019, 12:13).
Una volta portata a ebollizione, si toglie dal fuoco. Poi si aggiunge un cucchiaino di
polvere di caffè ad ospite mescolando ancora. Si rimette di nuovo sul fuoco molto basso,
Bibliografia
ripetendo l’operazione per tre volte, portando infine a bollore. Una volta completato, si
batte la caffettiera su un piano per fare depositare la polvere sul fondo; quindi si serve il
caffè e si aspetta che la polvere sia tutta depositata anche nella tazzina.
6.1.3 French press
Anche in questo caso, si parla di infusione a caldo, utilizzando acqua portata a
ebollizione. Si impiega un contenitore in vetro resistente all’alta temperatura che non
necessiti di resistere al fuoco (Figura 6.3).
Figura 6.3: French press(https://www.target.com/p/bodum-caffettiera-8-cup-34oz-french-press-coffee-for-two-set-black/-/
A-52694479, 23/11/2019, 12:15).
Sono necessari 6-8 gr di polvere di caffè a grana medio grossa e tazze da 220 cc di
acqua. Si versa quindi l’acqua calda sulla polvere; si mescola poi con un cucchiaio. Infine,
si lascia in infusione per circa 5-6 minuti, per poi chiudere con il coperchio abbassando lo
stantuffo a rete filtrando il liquido pronto da bere.
6.1.4 Caffè filtrato
Bibliografia
In Italia è più noto come caffè “all’americana”, anche se in realtà è la tipologia di
preparazione più diffusa al mondo, presente con diversi varianti ma aventi il medesimo
principio (Figura 6.4). Si utilizza un filtro di carta dalla trama molto fitta che trattiene la
maggior parte del materiale solido e degli oli del chicco del caffè. Si ottiene un caffè molto
lungo (una tazza infatti contiene circa 150 ml di acqua) meno denso e corposo rispetto a
tutte le modalità di preparazione del caffè. Risalta però le note più delicate, floreali e
fruttate presenti nei migliori caffè Arabica tostati chiari. È caratterizzato inoltre da una
elevata dose di caffeina, pari quasi al 100% di quella presente nel caffè macinato.
Figura 6.4: Macchina per caffè filtro (https://www.ilcaffeespressoitaliano.com/2011/la-miscela-ideale-per-il-caffe-americano-2/, 23/11/2019, 12:16).
6.1.5 Caffè espresso
La tipologia di caffè più consumata e conosciuta in Italia, risalente al 1884 quando
Angelo Moriondo inventò la prima macchina per il “caffè istantaneo”. La preparazione di
un buon espresso (Figura 6.5) prevede l’estrazione di 7-8 grammi di polvere ad una
temperatura di circa 90°C e passa attraverso 3 diverse fasi. La prima di bagnazione (anche
Bibliografia
nota come pre-infusione), in cui vengono riempite le cavità interstiziali in modo da evitare
che il getto dell’acqua a pressione intacchi la superficie dello strato di caffè.
Figura 6.5: Erogazione del caffè espresso (Matteo Colombo, 19/10/2014).
Con la seconda fase, di estrazione, avviene il passaggio di acqua a temperatura e
pressioni costanti attraverso lo strato di polvere di caffè contenuto nel filtro. Infine,
l’erogazione si conclude con il processo di emulsione degli olii estratti nella fase
precedente, attraverso cui la bevanda assume l’aspetto cremoso che la contraddistingue. Un
espresso “perfetto” ha un tempo di estrazione di circa 20 secondi e un contenuto in tazza di
circa 20 ml.
6.1.6 Moka
Metodo di estrazione tipico italiano, inventato da Alfonso Bialetti nel 1933. La moka
(Figura 6.6) è composta da tre parti: una base nella quale si versa l’acqua, un filtro dove si
inserisce il caffè macinato e una parte superiore che serve a raccogliere il caffè liquido una
volta pronto.
Bibliografia
Figura 6.6: Sezione di unamoka (http://www.meteoweb.eu/2016/07/ecco-come-si-prepara-la-moka-perfetta-e-la-magia-del-
caffe-video/712374/, 23/11/2019, 12:28).
L’acqua calda che non ha ancora raggiunto l’ebollizione, viene spinta prima dalla
pressione dell’aria e poi dalla miscela aria/vapore e inizia a risalire nel filtro. Il caffè è
completamente imbibito di acqua dopo che ne sono risaliti 40 grammi. In questa fase
l’acqua passa attraverso il caffè senza grossa resistenza, sciogliendo le sostanze aromatiche
più solubili. Contemporaneamente, le particelle di caffè, assorbendo parte dell’acqua, si
gonfiano, diminuendo progressivamente la porosità del caffè e richiedendo, da questo
punto, una pressione e una temperatura più elevate dell’acqua per poter diffondere nel filtro
e risalire la colonnina.
Bibliografia
E’ l’unica tipologia di estrazione del caffè in cui l’acqua compie il percorso dal basso
verso l’alto: il risultato è un caffè corposo e deciso in cui vengono però tagliati gli aromi
più delicati.
7. Consumi di caffè
7.1 Il mercato del caffè
Il caffè è secondo solo al petrolio in termini di commercializzazione a livello globale,
con un volume di mercato pari a circa 20 miliardi di dollari: rappresenta la principale
entrata economica per milioni di contadini della fascia tropicale del mondo e sono circa 25
milioni le persone che coltivano, commerciano e trasformano il caffè (Licciardo 2008). Per
molti Paesi in via di sviluppo, le esportazioni di caffè sono una fonte determinante per la
loro crescita economica (FAO 2017).
La prima area per produzione (Figura 7.1) è il Sud America (70,59 milioni di sacchi
da 60kg) davanti a Asia e Oceania (49,48), Messico e America Centrale (21,92) e Africa
(17,66).
In termini di nazioni i primi tre produttori sono Brasile, Vietnam e Colombia (Figura7.1).
Bibliografia
Figura 7.1: Produzione annuale di caffè, in milioni di sacchi da 60 kg(https://www.commoditiestrading.it/spread-trading-page/caffe--ico--le-stime-su-produzione-e-
consumo-nella-stagione-2018---2019-10581_1.aspx, 23/11/2019, 12:35).
L’ultimo report della ICO (International Coffee Organization) rileva come nel corso
della stagione 2018 - 2019 la produzione mondiale di Caffè sia prevista a quota 167,47
milioni di sacchi, di cui 104,4 milioni per la varietà Arabica e 63,5 milioni per la varietà
Robusta; i dati indicano un aumento della produzione di Arabica pari al 2,5% rispetto al
periodo precedente, mentre si evidenzia una diminuzione della produzione di Robusta pari
allo 0,1%. La produzione globale di caffè nella passata stagione di caffè ha avuto un totale
di 164,99 milioni di sacchi, di cui 101,44 milioni di varietà Arabica e 63,55 milioni di
varietà Robusta (ICO 2018).
Il consumo globale di Caffè della stagione 2018 - 2019 (Paesi produttori e
importatori) è previsto a quota 165,19 milioni di sacchi, in crescita del 2,1% rispetto alla
stagione precedente (Figura 7.2).
Bibliografia
Figura 7.2: Consumo e produzione di caffè nel mondo negli ultimi 10 anni((https://www.commoditiestrading.it/spread-trading-page/caffe--ico--le-stime-su-produzione-e-
consumo-nella-stagione-2018---2019-10581_1.aspx, 23/11/2019, 12:35).
Scendendo maggiormente nel dettaglio, si prospetta una crescita del consumo dei
Paesi esportatori pari all’1,4% per un totale di 50,3 milioni di sacchi; più marcato
l’aumento nel consumo dei Paesi importatori, con un totale previsto di 114,88 milioni di
sacchi (+2.5%).
Altri dati evidenziano aumenti significativi del consumo in Africa e nella regione Asia
- Oceania (rispettivamente ad un totale di 12,23 e 36,25 milioni di sacchi, +4,1%) (ICO
2018).
In aumento anche il consumo nei Paesi importatori tradizionali, con Europa e Nord
America che vedranno crescere l’utilizzo rispettivamente dell’1% e del 2,5% (53,51 e 30,73
milioni di sacchi). Più modesta invece la crescita del Sud America, con un aumento dello
Bibliografia
0,9% per un totale di 27,22 milioni di sacchi; stabile a 5,23 milioni di sacchi il consumo in
America Centrale e Messico.
7.2 Italia: mercato e consumo
I dati FIPE (Federazione Italiana Pubblici Esercizi) attestano come in Italia il 97%
delle persone adulte consuma quotidianamente caffè, con una spesa annua pro-capite di 260
euro. Molti gli italiani che lo prendono in uno dei 149 mila bar sparsi sul territorio, che
sfornano ogni giorno in media 175 tazzine e che valgono il 32,5% del fatturato complessivo
di un esercizio di medie dimensioni. Il consumo interno è pari a circa 6 miliardi di tazzine
all’anno. In Italia ci sono 700 imprese che operano nella torrefazione, con 6300 addetti, un
fatturato di 3,5 miliardi di euro, un’importazione che copre il 7,8% del mercato interno e
un’esportazione pari al 35,1% della produzione (FIPE 2019).
L’Italia è il terzo Paese in Europa e il quarto al mondo per l'export di caffè torrefatto
(figura 7.3), vendendo all'estero l'equivalente di 186 milioni di chili di caffè (3,2 milioni di
sacchi), sotto varie forme, dai grani, alla cialda e si posiziona alle spalle di Germania,
Belgio e Stati Uniti (COMITCAF 2015). Il caffè italiano va a finire per oltre il 70% in
Francia, Germania e Austria, ma anche negli Stati Uniti, Australia e Russia. Senza contare
che anche Europa dell'est, Emirati Arabi e Cina iniziano ad acquistarne acquistarne di più.
Bibliografia
Figura 7.3: Rappresentazione grafica delle esportazione di caffè espressa in milioni di sacchi da60kg (https://www.repubblica.it/economia/rapporti/osserva-italia/mercati/2014/11/17/news/
esportazioni_di_caff_l_italia_quarta_nel_mondo-100765467/, 23/11/2019, 12:40).
Quasi tutto il prodotto arriva da cinque soli paesi: il Brasile, il Vietnam, l'India,
l'Uganda e l'Indonesia, sbarcando per la maggior parte a Trieste, Savona e Genova, tre
grandi porti specializzati, che assorbono circa il 60% del traffico di caffè d’importazione.
Le capsule hanno registrato un record di vendite nel 2017 (con circa un milione di kg
consumati), confermando che agli italiani piace bere il caffè in casa (il 92%), anche se il
caffè consumato al bar (72%) e alla “pausa caffè” a lavoro (48%) sono sempre molto diffusi
(Luongo, 2019).
Gli italiani bevono in media 2,2 caffè a testa al giorno e si attestano al sesto posto
nella classifica dei consumi in valore assoluto con 300.000 tonnellate annue. Il primo posto
invece compete agli Stati Uniti con 1.6 milioni di tonnellate (soprattutto filter coffee),
davanti al Brasile (1,2 milioni di tonnellate), alla Germania (600mila tonnellate), al
Giappone (500mila tonnellate), e alla Francia (400mila tonnellate). Per quanto riguarda
invece i consumi pro capite il primato spetta ai Paesi scandinavi, in particolare alla
Finlandia dove si consumano fino 12 kg all’anno. L’Italia è nona con 5,8 kg annui, dietro a
Bibliografia
Paesi come Olanda (8,4 kg), Svizzera (7,9 kg), Belgio (6,8 kg) e Canada (6,2 kg), che usano
soprattutto infusi e altri metodi di estrazione diversi rispetto all’espresso o alla moka (De
Cesare 2018).
Bibliografia
8. I contaminanti più diffusi nel caffè
8.1 Definizione
I contaminanti sono sostanze non aggiunte intenzionalmente agli alimenti, la cui
presenza può derivare dall’ambiente, dalla coltivazione e/o dal processo produttivo.
I contaminanti sono sostanze che non sono state aggiunte intenzionalmente al cibo, e
possono essere presenti negli alimenti a seguito delle varie fasi di produzione,
confezionamento, trasporto e immagazzinamento; inoltre la loro presenza potrebbe anche
derivare da contaminazione ambientale. Poiché la contaminazione ha generalmente un
impatto negativo sulla qualità degli alimenti e può comportare un rischio per la salute
umana, l'UE ha adottato misure per ridurre al minimo i contaminanti nei prodotti alimentari.
In particolare la materia è disciplinata a livello comunitario dal Regolamento n. 315/93,
secondo il quale: “Per contaminante si intende ogni sostanza non aggiunta intenzionalmente
ai prodotti alimentari, ma in essi presente quale residuo della produzione (compresi i
trattamenti applicati alle colture ed al bestiame e nella prassi della medicina veterinaria)
della fabbricazione, della trasformazione, della preparazione, del trattamento, del
condizionamento, dell’imballaggio, del trasporto o dello stoccaggio di tali prodotti o in
seguito alla contaminazione dovuta all'ambiente”.
Tra le misure di gestione dei rischi, i controlli regolamentari svolgono un ruolo
chiave. Il regolamento 178/2002 minimizza i principi e i requisiti generali della legislazione
alimentare nonché le procedure in materia di sicurezza alimentare.
L'articolo 14 stabilisce i requisiti di sicurezza alimentare che stabiliscono che gli alimenti
Bibliografia
non devono essere immessi sul mercato se non sono sicuri e che gli alimenti devono essere
considerati non sicuri se sono considerati nocivi per la salute e non adatti per il consumo
umano. I principi di base del controllo regolamentare delle sostanze chimiche dei
contaminanti negli alimenti sono stabiliti nel già citato regolamento 315/93 / CEE e
852/2004 / CE sull'igiene dei prodotti alimentari. I principi possono essere riassunti in tre
punti:
gli alimenti contenenti contaminanti a un livello inaccettabile dal punto di vista della
salute pubblica non devono essere immessi sul mercato
i livelli di contaminanti devono essere mantenuti al livello più basso possibile,
ragionevolmente, a seguito delle buone pratiche di lavoro raccomandate
possono essere fissati i livelli massimi per alcuni contaminanti per proteggere la
salute pubblica. È responsabilità degli operatori del settore alimentare assicurarsi che
siano in atto misure di dovuta diligenza e documentate nell'analisi dei pericoli e nei
punti critici di controllo (HACCP) o nei sistemi di gestione della sicurezza
alimentare. Questo viene fatto per gestire il rischio da contaminanti chimici negli
alimenti.
I livelli massimi specifici (ML) per determinati contaminanti negli alimenti sono stabiliti
nel regolamento (CE) n. 1881/2006 della Commissione e successive modifiche.
Bibliografia
8.2 Furano
Figura 8.1 - Struttura chimica del Furano (https://it.wikipedia.org/wiki/Furano, 23/11/2019, 12:45).
ll Furano (Figura 8.1) è un composto organico eterociclico aromatico. E’ un liquido
chiaro e incolore, molto volatile e infiammabile, usato in numerosi processi industriali e
per produrre sostanze chimiche, insetticidi, prodotti farmaceutici e stabilizzanti (IARC,
1995). Il Furano è presente anche come costituente del fumo di legna e di sigaretta e nei
gas di scarico dei veicoli motorizzati. Lo si trova in molti alimenti che subiscono un
processo di cottura o di riscaldamento (EFSA, 2004). Il furano è classificato dalla
Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) come possibile cancerogeno per
l'uomo (gruppo 2B). I furani si formano a partire da numerose macromolecole che si
trovano nei cibi come i carboidrati, la vitamina C, gli acidi grassi insaturi, gli
amminoacidi e i carotenoidi.
Le concentrazioni di furano presente nell’alimento variano in ogni caso a seconda
della durata della cottura e dal tempo che trascorre da quando il cibo è pronto a quando
viene effettivamente consumato: ad esempio è stato riscontrato che nel caffè turco (che
Bibliografia
viene bollito a lungo) sono presenti concentrazioni di furano inferiori significativamente
rispetto al caffè espresso o americano.
Le condizioni di cottura o trasformazione contribuiscono a determinare quanto
furano si forma e si perde (principalmente per evaporazione) e quanto ne è presente al
momento di consumare i cibi. Ad esempio, metodi diversi di preparazione del caffè
provocano perdite diverse di concentrazioni di furano. Le perdite nel caffè bollito/turco
sono 3-4 volte maggiori che nel caffè americano e nell'espresso (EFSA 2017). È
importante sottolineare inoltre che i livelli di furano in una tazza di caffè al momento
dell’assunzione sono significativamente inferiori rispetto a quelli trovati nel caffè tostato e
macinato. Questo perché il furano si volatilizza durante la preparazione della bevanda.
Inoltre, i livelli di furano in una tazza di caffè diminuiscono del 64% dopo averlo
mescolato per 30 secondi – simulando l’aggiunta dello zucchero – e lasciandolo a
temperatura ambiente fino a 5 minuti, arrivando anche ad una diminuzione del 98% dopo
8 ore in un termos (Mesias e Morales 2014).
Una ricerca del 2010 ha indicato che il caffè prodotto con macchine per caffè
espresso e, soprattutto, il caffè fatto con capsule, contiene più furano di quello prodotto
nelle tradizionali macchine per caffè americano, sebbene i livelli siano ancora entro limiti
di sicurezza (Altaki et al 2010).
Bibliografia
8.3 Idrocarburi policiclici aromatici
Figura 8.2: Struttura chimica degli IPA (https://www.caimgroup.it/voc-ipa-pcb-diossine/,
23/11/2019, 12:50).
Gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sono composti organici (Figura 8.2) che
sono per lo più solidi incolori, bianchi o giallo pallido. Sono un gruppo onnipresente
di diverse centinaia di composti chimicamente correlati, persistenti dal punto di vista
ambientale con varie strutture e tossicità variata. Hanno effetti tossici sugli
organismi attraverso varie azioni. Generalmente, gli IPA entrano nell'ambiente
attraverso vari percorsi e di solito si trovano come una miscela contenente due o più
di questi composti, ad es. fuliggine. Il meccanismo di tossicità è considerato come
un'interferenza con la funzione delle membrane cellulari e con i sistemi enzimatici
associati alla membrana. È stato dimostrato che gli IPA possono causare effetti
cancerogeni e mutageni e sono potenti immunosoppressori. Gli effetti sono stati
documentati sullo sviluppo del sistema immunitario, sull'immunità umorale e sulla
resistenza dell'ospite (Hussein et al 2016). Gli IPA possono formarsi sia durante i
Bibliografia
processi biologici sia come prodotti di combustione incompleta da fonti di
combustione naturali (incendi boschivi) o da fonti di combustione artificiali
(emissioni di automobili e fumo di sigaretta). Pertanto, gli IPA vengono
comunemente rilevati nell'aria, nel suolo e nell'acqua. e sono considerati
onnipresenti nell'ambiente (Hussein et al 2016). Gli IPA sono molto solubili in
solventi organici perché sono altamente lipofili. La principale fonte di IPA è la
combustione incompleta di materiale organico come carbone, petrolio e legno. Gli
IPA sono sintetizzati chimicamente e utilizzati come intermediari in prodotti
farmaceutici, prodotti agricoli, prodotti fotografici, materie plastiche termoindurenti,
materiali lubrificanti e altre industrie chimiche. Gli IPA di maggiore utilizzo sono:
Acenaftene: produzione di pigmenti, coloranti, materie plastiche, pesticidi e prodotti
farmaceutici.
Antracene: diluente per preservanti del legno e produzione di coloranti e pigmenti.
Fluorantene: produzione di prodotti chimici per l'agrochimica, coloranti e prodotti
farmaceutici.
Fluoro: fabbricazione di prodotti farmaceutici, pigmenti, coloranti, pesticidi.
Fenantrene: fabbricazione di resine e pesticidi
Pirene: produzione di pigmenti
Altri IPA possono essere contenuti nell'asfalto utilizzato per la costruzione di strade, oltre al
catrame per coperture. Inoltre, specifici prodotti raffinati contenenti IPA, vengono utilizzati
anche nel campo dell'elettronica, della plastica funzionale e dei cristalli liquidi.
Bibliografia
Per quanto concerne il caffè, gli IPA si formano durante la fase di tostatura, anche se
le concentrazioni trovate in diversi studi (Orecchio et al. 2009), (Tfouni et al. 2013) sono
state rilevate bassissime (µg/Kg).
8.4 Ocratossina A
8.4.1 Descrizione e diffusione
Figura 8.3: Molecola di ocratossina A(https://www.cps.it/soluzioni/archivio_soluzioni/determinazione_ocratossina_a_vino.htm,
23/11/2019, 12:52).
Le Ocratossine (OTA) (Figura 8.3) sono micotossine prodotte da diverse specie
d’Aspergillus e Penicillium, in particolare da Aspergillus ochraccus, Aspergillus niger e
Penicillium viridicatum. Di solito le OTA si formano durante la crescita delle colture e si
sviluppano in seguito e durante il deposito; queste sostanze sono state segnalate come
contaminanti degli alimenti. Gli alimenti più colpiti sono di gran lunga i cereali, a seguire il
vino, il caffè e successivamente semi, frutta e spezie (EFSA 2006).
L'ocratossina A è comune nel caffè. In due diversi studi (Batista 2009) (Pacin e
Drunday 2013) venne rilevato che il caffè conteneva OTA (a diversi livelli di
concentrazione), rispettivamente nel 56% e nel 69% dei casi. Spesso la contaminazione
Bibliografia
crociata di OTA è comune nei centri di lavorazione con bassi standard igienico sanitari. Ciò
significa che anche i chicchi che non sono stati infettati prima di raggiungere un impianto
di lavorazione potrebbero essere contaminati dalle condizioni della struttura (Batista 2009).
In generale, la quantità di OTA trovata nel caffè macinato negli studi riportati è
inferiore al limite di residui applicato dall'UE (EFSA 2006). Tuttavia, l'assunzione di OTA
tramite bevande al caffè non è trascurabile alla luce delle sue potenziali proprietà
cancerogene (Pfohl-Leszkowicz e Manderville, 2007), come sottolineato da un recente
studio che ha campionato diversi caffè acquistati in 30 supermercati francesi (Tozlovanu e
Pfohl-Leszkowicz, 2010), in cui la più alta quantità di OTA trovata nel caffè macinato era
di 11,9 µg / kg. Lo studio francese è terminato con un’interessante considerazione sul
rischio di sottostimare l’assunzione di OTA giornaliera complessiva e soprattutto mediante
il consumo di caffè. Infatti in diversi Paesi (Francia, Italia, Svezia, Spagna e Portogallo, ad
esempio), il caffè viene preparato con circa 7 g di caffè macinato per 100 mL di acqua,
mentre in altri Paesi (USA, ad esempio), solo 4 g per 100 ml di acqua. Supponendo un
trasferimento totale di OTA dal caffè macinato alla bevanda, una tazza da 300 ml di caffè
prodotta con 7 g conterrà 250 ng di OTA; una tazza di caffè espresso (85 ml) conterrà 70
ng. Pertanto, l'assunzione di un consumatore di caffè che beve 640 mL di caffè (1 tazza da
300 mL a colazione; 1 tazza da 85 mL alle 10; 1 tazza dopo pranzo; 1 tazza al pomeriggio;
1 tazza dopo cena ) raggiungerà 530 ng. Per un essere umano che pesa 60 kg, questa
assunzione attraverso il caffè corrisponde alla metà dell'assunzione giornaliera tollerabile
di OTA stabilita dal JECFA (comitato misto esperto di alimenti e additivi) nel 2008. Questo
valore è sei volte superiore alla dose di sicurezza virtuale (VSD) (1,5 ng / kg di peso
Bibliografia
corporeo / giorno) stabilita sui tumori renali (Kuiper-Goodman e Scott, 1989) Se si esegue
lo stesso calcolo utilizzando il contenuto medio di OTA (1,5 µg / kg) trovato nel caffè, la
quantità di OTA in una grossa tazza è di 31 ng e in una tazza di espresso 8,8 ng. Pertanto,
un grosso consumatore può avere un'assunzione giornaliera di 66,2 ng / giorno, equivalente
a 1,1 ng / kg di peso corporeo / giorno, che è vicino al VSD.
8.4.2 Tossicologia
Dei nove tipi di Ocratossina conosciuti, solo l'Ocratossina A riveste un’importanza
tossicologica relativamente al caffè, ed è stata classificata dall'Agenzia Internazionale per
la Ricerca sul Cancro nel Gruppo 2B.
La presenza dell’OTA negli alimenti destinati al consumo umano fu esaminata a
partire dal 1998 dal Comitato scientifico dell’alimentazione umana (SCF) e dal Comitato
congiunto d’esperti FAO/OMS sugli additivi alimentari (JECFA). Il Comitato Scientifico
per l'Alimentazione (SCF) ha concluso che l’esposizione giornaliera all’Ocratossina deve
essere inferiore a 5 ng/kg di peso corporeo. Il CONTAM, gruppo di esperti scientifici
dell’Autorità europea per la sicurezza alimentare sui contaminanti nella catena alimentare,
ha valutato nel 2006 i risultati di questi pareri alla luce dei più recenti studi tossicologici, in
particolare dei risultati di un progetto di ricerca dell’Unione Europea sul meccanismo della
cancerogenicità indotta dall’OTA3 nonché di recenti studi analitici sulla presenza dell’OTA
negli alimenti e di valutazioni dell’esposizione; il gruppo di esperti scientifici ha concluso
che l’OTA si sia dimostrata potente nefrotossina in alcune specie animali, quali roditori e
suini e che l’entità del danno renale dipende dalla dose e dalla durata dell’esposizione.
Bibliografia
L’OTA si accumula nei reni, che si sono dimostrati l’organo più sensibile alla tossicità
espressa da questa micotossina (EFSA 2006).
Il gruppo ha inoltre concluso che vi sono prove sempre più numerose della tossicità
renale dell’OTA e i suoi effetti genotossici, sono dovuti con ogni probabilità alla
produzione di radicali liberi nocivi per le cellule, il cosiddetto “stress ossidativo cellulare”;
tale effetto può portare allo sviluppo di tumori renali ed epatici, come si è osservato negli
studi condotti sui roditori. Tenendo conto di tutti i dati ora disponibili, gli esperti hanno
elaborato per l’OTA una dose settimanale tollerabile (TWI – Tolerable Weekly Intake) di
120 ng per chilogrammo di peso corporeo, quindi circa 17 ng per chilogrammo di peso
corporeo di dose giornaliera tollerabile.
8.4.3 I limiti
I limiti massimi ammissibili d’Ocratossina A nei prodotti destinati all’alimentazione
umana sono regolati dal Regolamento (CE) 123/2005 del 26 gennaio 2005 (Tabella 8.1),
mentre nel caffè crudo sono regolamentati, a livello italiano, dalla Circolare del Ministero
della Sanità n°18 del 1611/2000.
Bibliografia
Tabella 8.1: I limiti massimi ammissibili d’Ocratossina A nei prodotti destinati all’alimentazioneumana ( Reg. CE 123/2005).
8.4.4 Inattivazione termica dell’Octatossina A
L’OTA è una microtossina particolarmente resistente alle alte temperature raggiunte
nella tostatura, per questo è ancora in discussione la sua inattivazione durante le varie fasi
della torrefazione, anche se la tostatura del caffè all’italiana, normalmente scura, dovrebbe
garantire una certa sicurezza rispetto a tale pericolo. E’ stato dimostrato come una tostatura
scura a 224°C, unita ad una macinatura grossolana (come ad esempio per la moka o la french
press) riduca il contenuto di OTA fino al 97% del contenuto iniziale (Oliviera et al. 2013).
Bibliografia
9. Acrilammide
9.1 Definizione e formazione
Figura 9.1: Struttura chimica dell’Acrilammide (https://www.chimicamo.org/chimica-organica/acrilammide.html, 23/11/2019, 12:55).
L'acrilammide (o ammide acrilica) è un composto organico con la formula chimica
CH2 = CHC (O) NH2 (Figura 9.1). È un solido bianco inodore, solubile in acqua e diversi
solventi organici. È prodotto industrialmente come precursore delle poliacrilammidi, che
trovano molti usi come addensanti idrosolubili e agenti flocculanti. È altamente tossico,
probabilmente cancerogeno (American Cancer Society, 2019) e in parte per questo motivo è
principalmente trattato come una soluzione acquosa.
L’acrilammide è stato riscontrato anche nel fumo di sigaretta (American Cancer
Society, 2019).
L’acrilammide si forma nei cibi (figura 9.2), in seguito alla cottura ad elevate
temperature, superiori a 120°C. Le temperature elevate portano ad una dissociazione
dell’amido contenuto negli alimenti; l’amido così dissociato, può andare incontro ad una
degradazione e liberare zuccheri, come il glucosio. Il glucosio attraverso una serie di
enolizzazioni ed isomerizzazioni, può dar luogo ad uno zucchero intermedio, 2-4
dichetoso che a sua volta forma due composti a 3 atomi di carbonio: l’idrossiacetone e
Bibliografia
l’idrossimetilliossale. L’idrossiacetone dà luogo all’idrossichetone che rapidamente
formano l’acetaldeide e la formaldeide: questi ultimi due composti condensano e formano
un alcossido, che in seguito alla perdita di una molecola d’acqua forma il 2- propenale.
Due molecole di 2- propenale possono subire la cosiddetta reazione di Cannizaro e
formare acido acrilico e 2- propanolo. Infine, l’acido acrilico reagisce con una base
ammoniacale liberata dalla degradazione di Strecker degli amminoacidi asparagina e
glutammina, formando infine l’acrilammide (Vattem e Shetty, 2003).
Figura 9.2: Meccanismo di formazione dell’acrilammide nella reazione di Maillard (Biedermannet al., 2002).
Bibliografia
Dalla letteratura emerge che l’ossidazione lipidica di composti quali l’acroleina e
l’acido acrilico, possono dar luogo all’acrilammide in presenza dell’amminoacido
asparagina, tuttavia vi sono ancora pareri discordanti circa l’azione del calore per la
formazione di acrilammide (Lim 2013).
Inoltre, i lipidi rivestono un ruolo importante nei cibi per la formazione di
acrilammide: in particolare, il più alto grado di insaturazione dei lipidi ed il tasso di
ossidazione contribuiscono fortemente alla formazione di questa sostanza; così, si è visto
che gli acidi oleico e linoleico contenuti negli oli per friggere, danno un apporto di
acrilammide dieci volte maggiore rispetto ad acidi come lo stearico, in condizioni di
cottura ad una temperatura di 180°C e in presenza di asparagina (Ehling et al., 2005). Ad
esempio, è stata vista una bassa concentrazione di acrilammide negli alimenti cotti con
olio di palma (circa 750µg/kg), rispetto a quelli trattati con olio di girasole (1000 µg/kg).
In seguito al fenomeno di ossidazione, si liberano quindi acidi grassi e la molecola di
glicerolo, che in seguito forma l’acroleina e che reagisce con l’asparagina per formare
l’acrilammide.
9.2 L’acrilammide negli alimenti
La presenza di elevate quantità di acrilammide nei cibi ricchi di carboidrati, cotti ad
elevate temperature, fu denunciata nell'aprile 2002 da un gruppo di ricercatori svedesi
dell'Università di Stoccolma e dell'Agenzia Nazionale per il Controllo degli Alimenti
(Tareke et al. 2002). Tra i prodotti alimentari nei quali si origina tale sostanza dopo una
cottura superiore a 120-150°C (EFSA 2002) vi sono:
Bibliografia
• Patatine fritte
• Patatine in busta
• Cereali lavorati (Corn Flakes)
• Pane
• Riso
• Biscotti e crackers
• Vari cib ifritti
• Caffè
Particolare attenzione va posta alle cotture casalinghe: la produzione di acrilammide
non dipende solo dal condimento usato, ma dalle temperature raggiunte durante la frittura.
Per quanto riguarda le patate, molto dipende anche dal tipo di qualità scelta. Sono più a
rischio quelle che contengono più glucosio e asparagina. I più alti livelli di acrilammide
sono stati riscontrati in patate fritte e arrostite e in prodotti a base di cereali come crackers,
cereali da colazione e pane. Anche nel caffè e nel cacao sono stati ritrovati quantitativi
significativi di acrilammide.
Il limite fissati dall’OMS sono di 0,2 mg/kg bw/day, definito come il livello più
basso di nessun effetto avverso osservato (NOAEL) per un end-point non cancerogeno
(FAO 2003) e il valore di 2,6 μg / kg di peso corporeo / giorno, stimato come l'assunzione
giornaliera tollerabile correlata allo sviluppo del cancro (Tardiff et al. 2010).
L'esposizione media giornaliera della popolazione dei Paesi occidentali è stata
stimata dalla Consultazione d'esperti della FAO/OMS:
• per gli adulti, un'esposizione media giornaliera di 0.2 mg/ kg di peso corporeo;
Bibliografia
• per gli adolescenti da 10 a 16 anni un'esposizione media giornaliera di 0.4 mg/kg di
peso corporeo;
• per i bambini da 6 a 10 anni, un'esposizione media giornaliera di 0.7 mg/kg di peso
corporeo.
9.3 Tossicocinetica e genotossicità
9.3.1 Tossicocinetica
L’acrilammide può essere assorbita attraverso la cute, le mucose, i polmoni ed il
tratto gastrointestinale (Kopp 2009). Dopo l'assorbimento, si distribuisce rapidamente nei
comparti acquosi del sangue e può attraversare la barriera placentare. Si ritrova anche nel
latte materno. È metabolizzata in un epossido altamente reattivo, la glicidammide, prima
della sua eliminazione tramite una reazione catalizzata dal Citocromo P450 (Kopp 2009).
Una via alternativa è rappresentata dalla Coniugazione Diretta con il glutatione
(glutatione-S-transferasi). I metaboliti dell’acrilammide derivanti dall'interazione con il
glutatione vengono largamente escreti nelle urine e nella bile. La circolazione
enteroepatica dei metaboliti biliari rende l'escrezione fecale minima. I due terzi della dose
assorbita sono escreti con una emivita di poche ore. Il metabolita glicidammide è molto
più reattivo dell’acrilammide rispetto al DNA, ma per entrambe sono identificati addotti
con le basi puriniche (Kopp 2009). Nei roditori trattati con acrilammide, si formano
addotti al DNA della glicidammide, in particolare sono stati ritrovati nel fegato, polmoni,
reni, testicoli e leucociti di topi e nel fegato, tiroide, testicoli, ghiandole mammarie,
midollo osseo, leucociti e cervello umani (Wang 2016).
Bibliografia
Nei ratti da laboratorio l’acrilammide si lega alle proteine dei neuroni interferendo
con il trasporto di sostanze essenziali e inoltre compromette anche i testicoli. Può inoltre
causare tossicità riproduttiva, inducendo aberrazioni cromosomiche ed è mutagena per le
cellule germinali. Dall’analisi degli spermatozoi è risultato che l’ acrilammide si
distribuisce liberamente nei compartimenti delle cellule germinali, dove reagisce con varie
proteine legandosi all’Emoglobina. A lungo andare condiziona la qualità dello sperma e
causa mutazioni negli spermatogoni (Sumner et al. 2003).
9.3.2 G enotossicità dell’acrilammide
L’OMS (Organizzazione Mondiale Salute) e la FAO (Food Agricolture Organization)
insieme hanno valutato l’acrilammide come un probabile cancerogeno per l’uomo (2A). A
causa della breve esistenza degli spermatozoi, le mutazioni indotte nello stadio post-
spermatogonio hanno un peso irrilevante. Nelle donne il tasso di mutazione negli ovociti è
minore rispetto a quello negli spermatogoni. La quantità di danni causati dall’esposizione
è identica in cellule germinali di topo e umane (IARC 1994).
Diversi esperimenti indicano che le chinesine, proteine motrici, siano il sito primario
dell’acrilammide, riducendo il trasporto delle proteine fino a una conseguente
degenerazione delle sinapsi (Erkekoglu e Baydar 2013).
Essendo l’acrilammide una sostanza neurotossica, il sistema nervoso centrale è il
primo e principale bersaglio della sua azione tossica. Un'esposizione cronica
all’acrilammide degenera il sistema nervoso periferico e induce una degenerazione del
nervo terminale in aree cerebrali critiche per l'apprendimento, la memoria ed altre funzioni
Bibliografia
cognitive. Tali lesioni sembrano precedere cambiamenti morfologici nei nervi (Erkekoglu
e Baydar 2013).
La genotossicità dell’acrilammide così come quella della glicidammide sono studiati
in vitro e in vivo. La conversione dell’acrilammide in glicidammide è un prerequisito
essenziale per la manifestazione degli effetti genotossici:
• In vitro (Koyama et al 2011) :
L'ingestione di acrilammide induce aberrazioni cromosomiali, micronuclei, degli
scambi di cromatidi fratelli, la poliploidia, l’aneuploidia, la ricombinazione mitotica in
cellule di mammiferi. Induce mutazioni puntiformi in fibroblasti embrionali di topi
transgenici Big Blue a seguito della formazione di addotti al DNA. L’acrilammide, inoltre
non induce la sintesi non programmata di DNA (USD) negli epatociti dei ratti, mentre la
glicidammide induce la USD in cellule somatiche umane e negli epatociti de iratti.
• In vivo:
In studi condotti su cellule somatiche di mammifero (Dobrovolsky 2016), (Besaratinia e
Pfeifer 2004) l’acrilammide risulta genotossica con formazione di micronuclei, di
aberrazioni cromosomiche, di poliploidia e di aneuploidia. La clastogenicità dell’
acrilammide in vivo è ampiamente dimostrata da studi sulla formazione di micronuclei
nelle cellule di midollo osseo di topi e ratti. Nei topi, l’acrilammide induce aumenti dose-
dipendenti sia degli addotti con l’emoglobina sia della formazione di micronuclei negli
eritrociti. Nei ratti non ci sono aumenti nella frequenza di micronuclei dopo trattamento con
acrilammide. I ratti sono meno sensibili rispetto ai topi per gli effetti cancerogeni
dell’acrilammide mediati dalla biotrasformazione dell’acrilammide in glicidammide. Dopo
Bibliografia
il trattamento con GA sintetica, la frequenza di micronuclei nei topi per dose assunta di GA
in vivo è simile a quella ricavata nel precedente esperimento, dove i topi venivano trattati
con acrilammide ed esposti alla glicidammide come suo metabolita. Ciò mette in evidenza
la straordinaria potenzialità della glicidammide (sia preformata sia generata dal
metabolismo dell’acrilammide) come agente clastogeno. Studi dimostrano che la GA è
responsabile delle mutazioni delle cellule germinali.
9.3.3 Cancerogenicità dell’acrilammide
La genotossicità dell’acrilammide in vivo in cellule somatiche e germinali, la sua
conversione nell’epossido genotossico glicidammide, che forma addotti con il DNA in
vivo in molti organi, suggeriscono fortemente che il meccanismo genotossico è alla base
della cancerogenicità dell’acrilammide (Virk*Baker et al. 2014). L'azione cancerogena
dell’acrilammide fu testata in vari esperimenti condotti su topi e ratti (Virk–Baker et al.
2014), nei quali si evidenziò un aumento dell'incidenza di tumori in una varietà di siti
(polmone, pelle, organi genitali, ghiandola mammaria, cervello).
Studi epidemiologici hanno mostrato di avere molte limitazioni e sono risultati
inconcludenti nel dimostrare che un apporto elevato di acrilammide con la dieta possa
essere causa di tumori (Hogervorst et al 2007). I ricercatori dell’Harvard School of Public
Health e del Karolinska Institute di Stoccolma analizzarono la dieta di 987 malati di
cancro da almeno 5 anni che includevano 591 casi di cancro all’intestino crasso, 263 casi
di cancro alla vescica e 133 casi di cancro ai reni confrontati con 538 campioni sani
ovvero con pazienti non oncologici, tutti di età compresa tra 51 e 77 anni. Ogni
partecipante compilò un questionario sulla frequenza del consumo di 188 diversi prodotti
Bibliografia
alimentari aventi un contenuto medio-alto di acrilammide. Non si verificò un aumento del
rischio di tumore tra le persone che regolarmente consumavano cibi con elevato contenuto
di acrilammide (300-1200 ug/kg) o medio contenuto (30-299ug/kg) (Pelucchi et al 2011).
Nel secondo studio epidemiologico, fu analizzata la possibile associazione tra
assunzione di patatine e rischio di cancro in diversi siti: cavità orale e faringe, intestino
crasso, seno ed ovaio, tenendo conto delle risposte ad un questionario. Secondo gli autori i
risultati di questa analisi «forniscono una rassicurante evidenza di mancanza di una
importante associazione tra consumo di patate fritte/al forno e rischio di cancro» (Pelucchi
et al 2011). L'associazione principale che richiede un ulteriore monitoraggio riguarda il
carcinoma renale (Pelucchi et al 2011).
Tali studi dimostrarono di avere molte limitazioni soprattutto a causa del metodo
utilizzato (questionario) che mancava decisamente di precisione, tuttavia servirono a
dimostrare che il quantitativo di acrilammide assunto con la dieta non aumentava il rischio
di contrarre il cancro. Da questi studi, i media ricavarono la conclusione che l’acrilammide
alimentare non è cancerogena e che non vi sono quindi precauzioni da adottare. In realtà,
si può solo concludere che il rischio cancerogeno dell’ acrilammide alimentare è
relativamente basso e difficile da evidenziare con studi epidemiologici.
9.3.4 B iodisponibilità dell’acrilammide neoformata negli alimenti
Uno studio effettuato da Aureli et al. 2007 fornisce indicazioni sulla biodisponibilità
dell’acrilammide assunta attraverso la dieta rispetto alla stessa assunta come composto
puro attraverso l'acqua potabile. Per la sperimentazione furono impiegati 25 suini (razza
Italian Large White) suddivisi in modo random in cinque gruppi da cinque esemplari
Bibliografia
ciascuno. Il primo gruppo venne alimentato con mangime standard per suini ed acqua pura
avendo il ruolo di controllo. Il secondo gruppo invece con una miscela di mangime e
patatine fritte in quantità tale da somministrare acrilammide pari a 0.8 ug/kg al giorno
(esposizione media più elevata calcolata per l’uomo). Il terzo gruppo ricevette la stessa
dose di acrilammide del secondo gruppo, ma attraverso l'acqua potabile. Il quarto gruppo
venne alimentato con una miscela di mangime e patatine fritte in quantità tale da garantire
una somministrazione di acrilammide pari a 7.9 ug/Kg bw al giorno. Il quinto gruppo
ricevette la stessa dose di acrilammide del quarto con l'acqua potabile. Le concentrazioni
d'addotto misurate nel sangue dei suini cui l‘acrilammide e introdotta con la matrice
alimentare, furono statisticamente comparabili con quelle misurate nei suini a cui il
contaminante fu aggiunto nell’acqua potabile. Inoltre riscontrarono diretta proporzionalità
tra l’acrilammide somministrata e la concentrazione d’addotto nel sangue. I livelli
d’addotto misurati, per somministrazione di contaminante pari a 10 volte la massima
esposizione calcolata per l’uomo, non sembrano configurare il rischio dell’insorgenza di
fenomeni neurotossici.
9.3.5 Precauzioni
La precauzione migliore e più efficace è ridurre il tasso di acrilammide negli alimenti
con modifiche dei processi produttivi, stabilendo valori soglia e dosi massime ammissibili
sulla base di analisi dei rapporti quantità- effetto. Prodotti come le patatine fritte e cereali
tostati sono i più a rischio e andrebbero consumati raramente. La percentuale di
acrilammide si può ridurre decisamente cuocendo in pentola a pressione o a vapore e
riscaldando i cibi nel forno a microonde. Un’altra precauzione è quella di cuocere gli
Bibliografia
alimenti ricchi in carboidrati per il tempo strettamente necessario e a temperature moderate
(EFSA 2006).
Un’alimentazione diversificata ed equilibrata è sempre la scelta vincente. È quindi
opportuno ridurre il consumo di cibi fritti ad elevato contenuto amidaceo, anche perché un
consumo frequente di tali alimenti è comunque poco consigliabile in una dieta che vuole
essere sana e rappresentare un’importante mezzo di prevenzione per la salute. Non bisogna
mai far mancare dalla nostra giornata alimenti a base di frutta e vegetali che contengono
numerose sostanze antiossidanti che svolgono un ruolo protettivo per numerose patologie.
9.4 Acrilammide nel caffè
9.4.1 Il caffè come fonte dietetica di acrilammide
Una elevata importanza come fonte dietetica di acrilammide è data dal caffè,
principalmente nei paesi del nord Europa dove può contribuire fino a un terzo dell’importo
dietetico totale (Dybing e Sanner, 2003; Guenther et al., 2007; Svensson et al., 2003). Tra i
possibili percorsi di reazione, quella di Maillard rappresenta l’itinerario principale per la
formazione di acrilammide nel caffè, che inizia quando i chicchi sono soggetti alle alte
temperature di tostatura (Guenther et al., 2007). Il grado di tostatura è un fattore chiave nel
contenuto di acrilammide: con la tostatura chiara si ottengono delle quantità di
acrilammide significativamente alte comparandole alla tostatura scura (Bagdonaite et al.,
2008; Guenther et al., 2007; Lantz et al., 2006; Senyuva e Gökmen, 2005; Taeymans et al.,
2004). Inoltre quando vengono comparate le due specie di caffè, Arabica e Robusta, i
livelli di acrilammide sono più alti per l’ultima (Bagdonaite et al., 2008; Guenther et al.,
Bibliografia
2007; Lantz et al., 2006; Summa et al., 2007). Di conseguenza, i livelli segnalati per il
caffè torrefatto variano notevolmente, di solito entro un range di 35–540 µg/kg di caffè
(Aguas et al., 2006; Andrzejewski et al., 2004; Delatour et al., 2004; Guenther et al., 2007;
Hoenicke & Gatermann, 2005; Lantz et a l . 2006; Murkovic, 2004; Senyuva e Gökmen,
2005; Summa et al., 2007).
Si ricorda che il livello di riferimento stilato dal Regolamente UE per quanto
riguarda il caffè torrefatto inzialmente fu di 450 µg/kg (EFSA 2013), poi abbassato nel
2015 a 400 µg/kg (EFSA 2015).
Inoltre un fattore che può contribuire ad aumentare i livelli di acrilammide è il
numero di chicchi di caffè difettosi presenti nella miscela; infatti chicchi immaturi o mal
sviluppati sono caratterizzati da quantità significativamente maggiori di asparagina libera
nel chicco di caffè rispetto ai chicchi maturi (Mazzafera, 1999).
Anche il tempo di immagazzinamento influisce sui livelli di acrilammide presenti nel
caffè. Molti gruppi di ricerca hanno riportato dati consistenti dimostrando che
l’acrilammide non è stabile e sono state registrate perdite del 40 - 60% in caffè tostati,
confezionati e immagazzinati a temperatura ambiente per 6 - 12 mesi (Delatour et al.
2004) e fino al 30% dopo 3 mesi a temperature di 10 - 12°C (Hoenicke et Gaterman,
2005).
Mentre la maggior parte dei primi studi pubblicati focalizzarono la loro attenzione
sulla valutazione del contenuto di acrilammide nei chicchi di caffè, successivamente i
gruppi di ricerca si concentrarono nell’investigare la quantità realmente ingerita dai
Bibliografia
consumatori attraverso il consumo di caffè come bevanda. Bisogna sottolineare infatti che
l’acrilammide è molto solubile in acqua, per cui è facilmente trasferita dal caffè in polvere
alla bevanda (Andrzejewski et al. 2 0 0 4 ) .
Lantz et al. (2006) riportarono che l’erogazione incompleta del caffè espresso estrae
meno acrilammide dal caffè in polvere, a differenza di altri caffè, a causa del breve tempo
di contatto con l’acqua. La differenza del contenuto di acrilammide in Arabica e Robusta è
associato a un aumento del contenuto di asparagina nei chicchi crudi di robusta
(Bagdonaite et al., 2008; Lantz et al., 2006) rispetto a quelli di Arabica. Arabica e Robusta,
le due specie utilizzate per preparare l’infuso, hanno differenti proprietà chimiche e
sensoriali. La qualità della bevanda dipende di solito dalla proporzione di entrambe nella
miscela, l’Arabica è considerata un prodotto di valore più elevato. L'aggiunta della specie
Robusta alla miscela mira ad aumentare la corposità e migliorare la schiuma nell’espresso,
insieme ad un risparmio economico, dal momento che il costo della robusta è minore.
9.4.2 Influenza del grado di tostatura
Quando durante la tostatura i chicchi di caffè sono soggetti ad alte temperature,
avvengono innumerevoli reazioni chimiche come modificazioni dello stato fisico che
potrebbero influenzare l’estrazione di alcuni composti (Illy e Viani, 2005). Per poter
osservare l’influenza del grado di tostatura sul contenuto di acrilammide, consideriamo
campioni di caffè arabica e robusta tostati a differenti gradi di tostatura. In linea generale il
contenuto di acrilammide nei chicchi di caffè diminuisce significativamente con l’aumento
del periodo di tostatura (Alves et al., 2010). Infatti furono trovati livelli molto alti di
acrilammide nella tostatura chiara dei campioni di caffè. Inoltre la quantità presente nei
Bibliografia
campioni che hanno subito una tostatura scura, corrisponde a circa il 20% di quella
presente nei campioni tostati in modo leggero. Considerando tutti i campioni, si verifica
una perdita media dell’80% dalla tostatura chiara a quella scura. Taeymans et al. (2004)
basarono i loro esperimenti sull’utilizzo dell’isotopo etichettato acrilammide riportando
che più del 95% dell’acrilammide totale generata durante la tostatura è ulteriormente
degradata durante il processo e non è largamente rilevata nel prodotto finale. Comparando
le due varietà di caffè analizzate, i ricercatori trovarono un maggior contenuto di
acrilammide nei caffè Robusta in tutti gli stadi della tostatura. I risultati ottenuti per i caffè
espresso seguono un profilo simile: fu osservato un decremento significativo del contenuto
di acrilammide durante la tostatura (Soares et al., 2006). Gli espresso preparati con la
varietà Robusta contengono approssimativamente una quantità doppia di acrilammide
rispetto all’Arabica in tutti i gradi di tostatura. La diminuzione principale del 30% e 20%
per Arabica e Robusta rispettivamente, avvenne comparando la tostatura media dei caffè
espresso con le controparti scure (Lantz et al., 2006). Quindi i caffè espresso preparati
dalla tostatura scura, possono avere una perdita di acrilammide di circa il 25% rispetto
alla tostatura media. Per quanto riguarda l’efficacia dell’estrazione, non sono state trovate
significative differenze tra i campioni analizzati a differenti gradi di tostatura o nelle
differenti varietà.
9.4.3 Influenza del volume
Il volume di caffè espresso generalmente consumato è circa 30-40 mL. Comunque può
variare dal ristretto (20 mL o anche meno) al lungo (50 mL o di più) a seconda delle
preferenze dei consumatori. La percolazione dell’espresso è descritta da Lantz et al. (2006)
Bibliografia
come l’unica procedura di infusione che non estrae completamente l’acrilammide dal caffè
macinato, confrontandola con altri infusi, a causa del breve contatto tra acqua e caffè. Per
poter studiare l’influenza del volume di acqua sul quantitativo di acrilammide nel caffè
espresso, vennero usati due campioni (uno Arabica e uno Robusta) per preparare espressi di
lunghezze differenti (20, 30, 50, 70 ml). Ne risultò che l’espresso preparato con l’Arabica
conteneva un minor quantitativo di acrilammide rispetto a quello preparato con la Robusta.
Il comportamento dell’estrazione dell’acrilammide fu molto simile in entrambe le specie
di caffè, dimostrando che l’aumento del volume d’acqua che percola attraverso il caffè è
responsabile di una maggiore estrazione del composto. La variazione percentuale
dell’estrazione in base al volume dell’infuso è molto simile: dal 59% al 98%, per la
Robusta, e dal 62% al 99%, per l’ Arabica. Inoltre un caffè lungo contiene tutta
l’acrilammide inizialmente presente nel caffè macinato, il doppio di un caffè ristretto
(Lantz et al. 2006). Sebbene il contenuto finale di acrilammide diminuisce con il volume,
la concentrazione di infuso (in ng/mL) aumenta simultaneamente, a causa di una riduzione
del rapporto caffè /acqua.
In definitiva, la concentrazione di acrilammide nel caffè espresso, dipende
principalmente dal tipo di caffè utilizzato per preparare la miscela (Arabica o Robusta) e dal
loro grado di tostatura, con le quantità più basse trovate nei campioni di Arabica con
tostatura scura. L'efficienza dell’estrazione di acrilammide per gli espresso si avvicina
all’80% e questo valore è influenzato solo dall’incremento del volume dell’infuso. I processi
disponibili per ridurre il livello di acrilammide senza compromettere la qualità dell’infuso,
in particolare in relazione alle sue proprietà organolettiche, sono molto limitati.
Bibliografia
Un'opzione complementare per ridurre la quantità di acrilammide ingerita attraverso
l’espresso è quello di selezionare miscele commerciali con elevate percentuali di Arabica e
grado di torrefazione scuro e allo stesso tempo, prediligere infusi ristretti invece di quelli
lunghi, ma questo dipenderà ovviamente dalle preferenze del consumatore.
9.4.4 Valutazione dell’esposizione in base al consumo di caffè
Secondo i dati EFSA (2015), il caffè può arrivare a contribuire fino al 34% della
quantità di acrilammide ingerita quotidianamente, secondo solo alla patate fritte e prima
dei prodotti da forno. In particolar modo questi dati sono riscontrabili nei Paesi del nord
Europa, in cui il caffè contribuisce in media per il 20% dell’esposizione totale
all’acrilammide . In Danimarca ad esempio i consumi più elevati sono registrati tra gli
adulti di età compresa tra i 35 e i 44 anni, con un consumo medio di 1 litro di caffè al
giorno, per un’esposizione di 10 μg/die, mentre i forti bevitori arrivano a consumare fino a
1,8 l di caffè, per un’esposizione di 18 μg/die (Granby et al., 2004).
La quantità media di acrilammide riscontrata nel caffè espresso varia dai 20,6 μg/L di
Mesias e Morales (2016), ai 40 μg/L di Alves et al., (2010).
Bisogna in ogni caso considerare che anche le diverse modalità di prepare il caffè
influenzano significativamente i livelli di acrilammide presenti in tazza (Tabella 9.5).
Bibliografia
Tabella 9.5: Concentrazioni di acrilammide (μg/L) nelle bevande a base di caffè con diversetipologie di estrazione (Mesias e Morales, 2016).
Tipologia di estrazione Concentrazioni di acrilammide
Caffè turco 29.0 - 75.0
Caffè espresso 33.2 - 42.3
Caffè filtro 1.7 - 14
French press 2 - 16
Caffè alla brasiliana 34 - 40
Molto interessante a questo proposito è lo studio del 2016 svolto da Mesias e
Morales riguardante l’esposizione all’acrilammide in quarantuno diversi campioni di caffè
provenienti da altrettante macchine automatiche. Fu rilevata l'esposizione all’acrilammide
derivante dal consumo di caffè, tenendo conto dell'intervallo di concentrazioni osservate
tra i diversi campioni. La media registrata della concentrazione acrilammide nei
quarantuno campioni fu di 1,6 μg / tazza. Se si considera che il consumo medio di caffè
per la popolazione spagnola è di 599 tazze / persona / anno, come riportato dalla
Federazione spagnola del caffè (SCF, 2013), corrispondente a 1,64 tazze di caffè /
persona / giorno (in Italia siamo a circa 2,2 tazzine al giorno), l'assunzione giornaliera
media di acrilammide sarebbe pari a 2,6 μg / persona / giorno (intervallo: 1,3 - 3,9 μg /
persona / giorno). Supponendo un valore predefinito di 70 kg di peso corporeo per un
adulto, secondo l'EFSA Scientific Committee (EFSA SC, 2012), l'assunzione di
acrilammide dal caffè dovrebbe variare da 0,018 a 0,056 μg / kg di peso corporeo / giorno
(media: 0,037 μg / kg di peso corporeo / giorno).
Bibliografia
Al fine di calcolare il rischio potenziale per la salute umana attraverso il consumo di
acrilammide da bevande al caffè, l'EFSA e il JECFA (Comitato Esperto per gli Additivi
Alimentari dell'Organizzazione delle Nazioni Unite / Organizzazione mondiale della sanità
(FAO / OMS) hanno suggerito di utilizzare il valore MOE, definendo il margine di
esposizione (MOE) come il valore calcolato dividendo la dose che causa il cancro negli
studi sugli animali per esposizione dell'uomo all'acrilammide (FAO / OMS, 2011). A
questo proposito, è stato ottenuto un valore MOE di 8378 confrontando l'esposizione
media con il BMDL10 stabilito (limite di confidenza inferiore della dose di riferimento
10%) per i tumori mammari nei ratti femmine (0,31 mg / kg di peso corporeo / giorno) e
4865 quando il confronto è con BMDL10 per tumori delle ghiandole di Harder nei topi
maschi (0,18 mg / kg di peso corporeo / giorno).
Il comitato scientifico dell'EFSA ritiene che, per le sostanze sia genotossiche che
cancerogene, un MOE di 10.000 o superiore non sia fonte di preoccupazione dal punto di
vista della salute pubblica (EFSA, 2015). Poiché i valori MOE calcolati nello studio di
Mesias e Morales (2016) sono inferiori a 10000, si può suggerire che l'esposizione
all'acrilammide attraverso il consumo di caffè potrebbe comportare un rischio per la salute
pubblica. Tuttavia, l'esposizione massima all'acrilammide stimata in questo studio è molto
inferiore sia al valore di 0,2 mg / kg di peso corporeo / giorno, definito come il livello più
basso di effetti avversi non osservati (NOAEL) per un end-point non cancerogeno (FAO /
OMS , 2011) sia al valore di 2,6 μg / kg di peso corporeo / giorno stimato come
assunzione giornaliera tollerabile legata allo sviluppo del cancro (Tardiff et al., 2010).
Bibliografia
Pertanto, il consumo di caffè non comporterebbe un rischio elevato, sebbene tali
conclusioni debbano essere riviste per i forti consumatori di caffè (più di 5 tazze / giorno).
Un altro studio molto interessante è quello svolto da Delgado-Andrade et al. (2012)
riferita agli adolescenti maschi spagnoli che consumano una dieta tradizionale ed
equilibrata, in cui l'assunzione totale di acrilammide venne stimata in 0,534 μg / kg di peso
corporeo / giorno. Prendendo in considerazione queste stime, il caffè rappresenterebbe il
7,5% dell'apporto totale di acrilammide. Questo risultato rientra nella gamma del
contributo del caffè tostato all'apporto totale di acrilammide sia per gli adulti che per gli
adolescenti che sono consumatori medi di caffè (Arisseto e Vicente, 2015). La tabella 9.1
mostra un riassunto dell'esposizione all'acrilammide attraverso il consumo di bevande al
caffè tostato e caffè istantaneo in adulti e adolescenti di diversi Paesi, secondo la ricerca
pubblicata da Arisseto e Vicente (2015). Come osservato, i risultati trovati nel presente
studio rientrano nell'intervallo di esposizione all'acrilammide del caffè tostato per i
consumatori medi di caffè (0,003-0,171 μg / kg di peso corporeo / giorno).
Bibliografia
Tabella 9.1: Riepilogo dell'esposizione all'acrilammide e contributo all'apporto totale diacrilammide attraverso il consumo di bevande di caffè tostato e caffè istantaneo (Arisseto e
Vicente 2015).
Gruppi di popolazione
Caffè tostato Caffè istantaneo
Consumatorimedi
Consumatoriforti
Consumatorimedi
Consumatoriforti
Adulti
Esposizione (μg/kg bwa/day)
0.003-0.171 0.059-0.456 0.000-0.116 0.010-0.565
Contributo (%) 0.5-41.4 14-44.5 0.0-17.0 Up to 55.2
Adolescenti
Esposizione (μg/kg bw/day)
0.000-0.012 0.000-0.223 0.000-0.007 0.000-0.166
Contributo (%) 0.0-9.0 Up to 17.5 0.0-0.9 n.a.b
Uno dei pochi in cui vengono utilizzati dati su caffè venduti in Italia è quello di
Bertuzzi et al. del 2017. In questo studio furono analizzati 66 campioni di caffè tostato (di
cui 17 di decaffeinato) oltre che 22 campioni di caffè d’orzo e 22 di patatine in sacchetto.
Nessuna differenza significativa fu rilevata tra caffè normale e decaffeinato. La
concentrazione media complessiva di acrilammide nei campioni di caffè fu di 465 ± 368
μg / kg -1 (mediana: 339 μg kg - 1, 95° percentile: 1175 μg kg - 1). Nel 36,4% dei
campioni di caffè (32,6% e 47,0% per regolare e caffè decaffeinato, rispettivamente), il
livello di acrilammide superò i 450 μg kg − 1 (figura 9.3), ovvero il livello massimo
consentito nel caffè tostato raccomandato dalla CE (Commissione europea 2013).
Bibliografia
Figura 9.3: Distribuzione relativa della frequenza (%) di acrilammide nel caffè torrefattoregolare e decaffeinato (Bertuzzi et al. 2017).
Questi valori risultarono superiori a quelli riportati nel parere dell'EFSA (2015), in
cui il valore medio e il 95° percentile di 595 campioni di caffè tostato raccolti da
organizzazioni nazionali (n = 566) e da 29 associazioni alimentari nel periodo 2010-2013
erano rispettivamente 249 e 543 μg / kg - 1. Ad esempio studi effettuati in Romania
(Oroian et al. 2015) e Colombia (Pacetti et al. 2016) sui livelli di acrilammide nel caffè
rilevarono che circa il 58% dei campioni superava il limite di 450 μg / kg - 1, mentre in
altri studi lettoni (Pugajeva et al. 2015) e siriani (Alyousef et al. 2016) il valore mediano
fu inferiore al limite EFSA.
Considerando la concentrazione mediana di acrilammide nel caffè dello studio di
Bertuzzi et al. (sia regolari che decaffeinati), l'assunzione giornaliera media di un italiano
sarebbe di 5,2 μg. Supponendo un valore predefinito di 70 kg di peso corporeo (bw) per un
adulto secondo il Comitato scientifico dell'EFSA (EFSA SC 2012), l'assunzione di
Bibliografia
acrilammide da caffè sarebbe di 0,074 μg / kg - 1 bw giorno - 1. Il consumo di caffè è
simile all'assunzione giornaliera ottenuta per altri Paesi europei , come riportato da
Arisseto e Toledo (2015), che vanno da 0,004 μg kg - 1 bw giorno - 1 in Irlanda a 0,171
μgkg - 1 bw giorno - 1 in Svezia. Rispetto allo studio di Mesías e Morales (2016), che
stimò un'esposizione acrilammide dal caffè espresso di 0,037 μg kg - 1 bw giorno - 1 per
la popolazione spagnola, il valore riscontrato da Bertuzzi et al. per la popolazione italiana
è esattamente il doppio (0,074 μg kg − 1 bw giorno − 1).
Considerando quindi l'assunzione media di acrilammide ottenuta in questo studio per
il caffè, vennero calcolati i valori MOE di 2297 e 5811 rispettivamente per gli effetti
neoplastici e neurologici. I consumatori che amano il caffè potrebbero bere circa cinque
caffè espresso al giorno, corrispondenti a circa 35 g di caffè torrefatto e a un apporto
acrilammide di 0,169 μg kg - 1 bw al giorno - 1, con conseguente MOE di 1006 e 2544. Le
conclusioni di questo studio hanno confermato quelle di Mesias e Morales del 2016.
Bibliografia
10. Conclusioni
Dalla valutazione dell’esposizione all’acrilammide presente nel caffè (inteso sia come
chicchi tostati o bevanda) nei diversi studi citati, risulta che può sussistere effettivamente un
rischio per la salute pubblica, soprattutto se si sommano alle quantità che vengono ingerite
con gli altri alimenti contenenti acrilammide. In ogni caso dalla letteratura scientifica
disponibile ad oggi, siamo ancora lontani dal superamento dei limiti fissati dall’OMS di 0,2
mg/kg bw/day, definito come il livello più basso di nessun effetto avverso osservato
(NOAEL) per un end-point non cancerogeno (FAO 2003) e dal valore di 2,6 μg / kg di peso
corporeo / giorno stimato come l'assunzione giornaliera tollerabile correlata allo sviluppo
del cancro (Tardiff et al. 2010).
Dal momento che il caffè è tra le bevande più consumate al mondo, ulteriori studi si
rendono necessari circa le misure atte a prevenire o ridurre la formazione di acrilammide in
questo prodotto. È senza dubbio importante anche ridurre la concentrazione di questa
sostanza attraverso la giusta scelta delle materie prime, ma soprattutto valutando le migliori
condizioni di lavorazione al fine di ottenere il livello di tostatura desiderato con
concentrazioni di acrilammide ridotte, con l’obiettivo di non pregiudicare le caratteristiche
organolettiche del prodotto finito: in numerosi studi infatti sono stati riscontrati valori di
acrilammide che superavano la soglia dei 400 ug (EFSA 2015).
Dai lavori presenti in letteratura, emerge che la tipologia di espresso contenente la
minor concentrazione di acrilammide risulta essere la seguente: caffè tostato scuro, 100%
Arabica e leggermente ristretto.
Bibliografia
Infine, è opportuno educare correttamente i consumatori ad effettuare scelte alimentari
adeguate nell’ottica di un’esposizione totale all’acrilammide, la cui presenza può essere
apprezzata a concentrazioni non trascurabili anche in altri prodotti diversi dal caffè
. Selezionare gli alimenti giusti all’interno di una dieta varia ed equilibrata è senza
dubbio un comportamento auspicabile da parte dei consumatori di ogni fascia di età.
Bibliografia
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