I campi elettrici pulsati: aspetti tecnologici ed applicativi ​

PEF (Pulsed Electric Field) technology is an emerging technology, potentially alternative or complementary to heat treatments in food processing, that allows to obtain safe and minimally "damaged" products in terms of nutritional and sensory value. It is used to cause a response of the cells to the stress caused by pulsed electric fields and to soften tissues, improving the transfer of solutes in food products and inactivating microorganisms. In this case, PEF target is the cell membrane that, because of its structure and composition, is sensitive to pulsed electric fields; these, in fact, open pores on the membrane causing the leakage of the intracellular material with consequent inactivation of the cell. In this work some PEF applications in fthe ood field are discussed; among them milk sanitization, sugar extraction from carrots and elimination of acrylamide in French fries. In this case electroporation caused the ejection of reducing sugars and free asparagine; though the PEF treatment produced a bit less crunchy and crispy French fries, the content in acrylamide was notably less than in blanched or not treated samples. PEF techonology has also been applied to enhance the extraction of polyphenols (vegetal secondary metabolites with antioxidant properties), in the production of apple juice. The PEF treatment proved to be effective both on intact apples and slices, increasing juice production up to 40%. The effectiveness of PEF treatment depends on several factors: process, product and microbiological. Investments for plant purchase are huge: hundreds of thousands of euros to be amortised in a few years. However, machinery versatility would allow more small industries to participate in the investment; or PEF treatment could outsourced to specialized companies: though, it would be necessary to define processing shifts and costs for SIP cleaning procedure would be added. Finally, it's not possible to treat pre-packaged food because pulsed electric fields can't pass through packaging. Reduction of operating costs compared to heat treatments, reduction of environmental impact, inactivation of microorganisms at low temperatures, preservation of taste and nutritional value and a reduced use of preservatives are some of the advantages that PEF technology can bring to transformation processes. Pulsed electric field technology promises to achieve a significant extension of shelf-life. However, European laws don't include PEF technology among "allowed treatments" since it is still under study and because plants and the process itself are more complex than traditional heat treatments; therefore companies investing in these machines would not benefit from the extension of shelf-life, failing to amortise the investment and operating costs in the expected time. It is essential to invest in research so that this technology can soon be used in industrial food production.

La tecnologia PEF (Pulsed Electric Field) è una tecnologia emergente, potenzialmente alternativa o complementare ai trattamenti termici nella trasformazione degli alimenti, che consente di ottenere prodotti sicuri e minimamente “danneggiati” a livello nutrizionale e sensoriale. Viene utilizzata per indurre una risposta delle cellule allo stress provocato dal campo elettrico pulsato ed ammorbidire i tessuti, migliorando il trasferimento di soluti nei prodotti alimentari ed inattivando i microrganismi. In questo caso il target della PEF è la membrana cellulare che, per struttura e composizione, risulta sensibile ai campi elettrici pulsati; questi, infatti, aprono dei pori sulla membrana provocando la fuoriuscita del materiale intracellulare con conseguente inattivazione della cellula. Nella relazione vengono esaminate alcune applicazioni della PEF nel settore alimentare fra cui la sanitizzazione del latte, l'estrazione di zucchero dalle carote e l'eliminazione di acrilammide dalle patatine fritte. In questo caso l'elettroporazione ha consentito l'espulsione degli zuccheri riducenti e dell'asparagina libera e, benché la croccantezza e la friabilità siano risultate leggermente inferiori a quelle ottenute senza PEF, la quantità di acrilammide formatasi durante la frittura è risultata nettamente minore, in confronto ai campioni trattati con blanching e non trattati. Infine, la tecnologia dei campi elettrici pulsati è stata anche applicata per migliorare l'estrazione dei polifenoli, metaboliti secondari delle piante con proprietà antiossidanti, nella produzione del succo di mela. Il trattamento si è dimostrato efficace sia sulle mele intere che sulle mele già affettate, incrementando la produzione di succo fino al 40%. L'efficacia di un trattamento PEF dipende da diversi fattori: di processo, di prodotto e microbiologici. Gli investimenti per l'acquisto dei macchinari sono ingenti: centinaia di migliaia di euro da ammortizzare in pochi anni. Tuttavia, la versatilità dei macchinari consentirebbe a più imprese di piccole dimensioni di partecipare all'investimento; oppure il trattamento PEF potrebbe essere fornito in outsourcing da ditte specializzate: sarebbe, però, necessario definire turni di lavorazione e si aggiungerebbero i costi per la procedura di pulizia SIP. Infine non è possibile trattare alimenti già confezionati perché i campi elettrici non attraversano gli imballaggi. Riduzione dei costi di esercizio rispetto ai trattamenti termici, riduzione dell'impatto ambientale, inattivazione dei microrganismi a basse temperature, conservazione del gusto e del valore nutrizionale e un ridotto utilizzo di conservanti sono alcuni dei vantaggi che la tecnologia PEF può apportare ai processi di trasformazione. La tecnologia dei campi elettrici pulsati è promettente per ottenere un significativo prolungamento della shelf-life. Tuttavia, la legislazione europea non considera la tecnologia PEF come un “trattamento ammesso” poiché ancora in fase di studio e perché i macchinari e lo stesso trattamento risultano più complessi rispetto a quelli per i trattamenti termici tradizionali; quindi le industrie che investissero in questi macchinari non potrebbero beneficiare dell'estensione della shelf-life, non riuscendo ad ammortizzare i costi di investimento ed esercizio nei tempi sperati. È fondamentale investire nella ricerca, affinché questa tecnologia possa presto essere utilizzata nella produzione industriale di alimenti.