CARATTERIZZAZIONE QUALITATIVA, EVOLUZIONE DELLA FRESCHEZZA E IDENTIFICAZIONE DI SPIGOLE (Dicentrarchus labrax L.) PROVENIENTI DA DIFFERENTI SISTEMI DI ALLEVAMENTO

La tesi di dottorato è suddivisa in quattro sezioni principali: introduzione, obiettivi, materiali e metodi, risultati e discussione e si conclude con alcune considerazioni generali e l’elenco bibliografico. Introduzione In questa sezione sono riportate le statistiche mondiali e nazionali del settore della pesca e dell’acquacoltura, con particolare riguardo alla produzione della spigola. Sono descritte le caratteristiche morfologiche e l’habitat naturale della spigola, i sistemi di allevamento, in particolare le tecniche di riproduzione e svezzamento, le strutture e i sistemi di ingrasso. La seconda parte del capitolo è dedicata a definire e tracciare lo stato dell’arte sugli aspetti più specifici oggetto di studio in questa tesi, ossia la caratterizzazione qualitativa, morfologica e nutrizionale dei prodotti ittici e della spigola in particolare, la sicurezza alimentare, con il problema della contaminazione da PCB e metalli pesanti, la caratterizzazione e l’evoluzione della freschezza, e, infine, vengono descritte la tecnica della spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS, Near Infrared Reflectance Spectroscopy) e le sue potenziali applicazioni, soprattutto nella qualificazione dei prodotti ittici. La spigola, insieme con l’orata, rappresenta la principale specie ittica allevata in Italia dopo la trota. La forte competizione esistente tra i Paesi produttori dell’area mediterranea (in particolare Turchia, Grecia, Spagna, Croazia) e la conseguente pressione sui prezzi di mercato richiedono una caratterizzazione e una differenziazione della qualità e della sicurezza alimentari del prodotto nazionale. Sebbene con una percezione diversificata da paese a paese è aumentata nel consumatore medio europeo l’attenzione verso la sicurezza delle derrate alimentari, in particolare la preoccupazione per la possibile presenza di sostanze tossiche inorganiche e organiche persistenti nei prodotti ittici dell’acquacoltura. Se da un lato ai prodotti della pesca e dell’acquacoltura è riconosciuta unanimemente una valenza dietetica superiore a quella dei prodotti di animali terrestri, dovuta all’elevata concentrazione di acidi grassi polinsaturi, in particolare della serie ω-3, dall’altro i prodotti ittici sono più suscettibili all’accumulo di contaminanti che si concentrano lungo la catena trofica naturale o si incontrano nei mangimi commerciali. Il controllo della concentrazione di policlorobifenili (PCB) e metalli pesanti riveste un’importanza basilare, trattandosi di inquinanti che si accumulano nei tessuti degli organismi carnivori all’apice della catena trofica e il cui effetto, sebbene controverso, viene associato a varie malattie metaboliche, endocrine e riproduttive e all’insorgenza di tumori. Nella fase post-mortem, la qualità dei prodotti ittici non può prescindere dal grado di freschezza e dallo stato di conservazione. Queste caratteristiche possono essere valutate con diversi metodi basati sulla determinazione in laboratorio della concentrazione di prodotti di degradazione, così come su valutazioni sensoriali eseguite con metodiche standard e non specifiche (Reg. EC 2406/96) o secondo schemi più recenti e adattati alla singola specie e tipologia di prodotto (Quality Index Method, QIM). Tra le metodologie innovative, la l’analisi NIRS può essere utilizzata vantaggiosamente per la caratterizzazione globale dei prodotti ittici freschi e conservati. Già ampiamente utilizzata per la valutazione delle caratteristiche nutrizionali di alimenti zootecnici, per la caratterizzazione, autenticazione dell’origine e per l’individuazione di eventuali adulterazioni in un’ampia gamma di prodotti agro-alimentari, l’analisi NIRS è stata impiegata con successo anche nel settore dell’acquacoltura per predire la composizione chimica di carni di varie specie, oltre che identificare i pesci in funzione del sistema di allevamento e della freschezza. Obiettivi Con l’obiettivo generale di contribuire a rinforzare i programmi per la qualità totale, la sicurezza alimentare e la valorizzazione della spigola attraverso uno studio ad ampio raggio delle caratteristiche biometriche, chimico-nutrizionali, sensoriali e tossicologiche di pesci di diversa taglia commerciale, provenienti da diverse tipologie di allevamento e da diverse aree geografiche del territorio nazionale, la presente tesi ha sviluppato i seguenti obiettivi specifici: Obiettivo 1 - QUALITÀ. Caratterizzare dal punto di vista morfologico, chimico e dietetico spigole provenienti da allevamenti italiani con differenti sistemi produttivi. Obiettivo 2 - CONTAMINANTI. Determinare la presenza e il livello di contaminanti ambientali (PCB e metalli pesanti) in spigole provenienti da differenti sistemi di allevamento italiani. Obiettivo 3 - FRESCHEZZA. Valutare l’evoluzione della freschezza in spigole d’allevamento in funzione del tempo di conservazione e del sistema produttivo. Obiettivo 4 - NIRS. Utilizzare l’analisi NIRS per la caratterizzazione chimica e dietetica, la valutazione della freschezza e l’identificazione di origine di spigole provenienti da diversi sistemi di allevamento. Materiali e Metodi Campionamenti Sono stati utilizzati quattro set di campioni prelevati e analizzati in tempi diversi: Campionamento n. 1: 133 spigole provenienti da 4 impianti con diverso sistema di allevamento (estensivo in valle, semi-intensivo a terra, intensivo a terra, intensivo in gabbie a mare). Campionamento n. 2: 170 spigole di due taglie commerciali (400-600 g e 700-1000 g) prelevate da 11 impianti distribuiti sul territorio nazionale appartenenti a tre sistemi di allevamento (estensivo in valle, intensivo a terra, intensivo in gabbie a mare). Ove utilizzato e disponibile, è stato campionato il mangime somministrato alle spigole nell’ultima fase di allevamento prima della cattura. Campionamento n. 3: 90 spigole (peso medio circa 300 g) prelevate in una fase successiva dall’allevamento semi-intensivo già interessato al campionamento n. 1. Campionamento n. 4: 90 spigole da tre impianti appartenenti a tre diversi sistemi di allevamento (estensivo in valle, intensivo a terra, intensivo in gabbie a mare), già interessati dal campionamento 2. Preparazione dei campioni e analisi I pesci catturati e sacrificati in acqua e ghiaccio sono stati sottoposti a: • valutazione sensoriale della freschezza con l’utilizzo dello schema standard di valutazione UE (Reg. EC 2406/96) e due diversi schemi QIM (Quality Index Method); • biometrie e indici morfometrici; sono stati misurati lunghezza totale, lunghezza standard, altezza massima e lunghezza della testa. Tali misure sono state utilizzate per calcolare fattore di condizione (FC), profilo relativo (PR) e indice craniale (IC); • determinazione del colore (L*a*b*) della pelle in tre punti dorsali e due ventrali mediante spettrofotometro; • analisi della tessitura del pesce intero: è stata eseguita l’analisi del profilo della tessitura (Texture Profile Analysis, TPA) mediante dinamometro; • determinazione del pH oculare; • eviscerazione e pesatura degli organi interni: sono stati separati e pesati pacchetto viscerale, fegato, grasso periviscerale, gonadi, carcassa eviscerata, i singoli filetti con pelle e lo scarto, e calcolati indice epatosomatico, indice viscerosomatico, indice grasso mesenterico, indice gonadico, resa eviscerato, resa in filetti; • determinazione del colore del filetto in tre punti dell’area dorsale, come sopra riportato per il colore della pelle; • determinazione del pH del filetto in tre punti dell’area dorsale; • analisi della tessitura del filetto, mediante analisi TPA; • analisi NIRS del filetto fresco senza pelle e dopo macinazione con spettrometro monocromatore nell’intervallo di lunghezze d’onda fra 1100 e 2500 nm; • analisi del profilo acidico del grasso muscolare mediante gas-cromatografo, previa estrazione dei lipidi; • analisi dell’azoto basico volatile totale (TVBN) del campione di filetto macinato fresco; • liofilizzazione del filetto; • analisi NIRS del filetto liofilizzato, come per i filetti macinati freschi; • determinazione delle caratteristiche chimiche (umidità, lipidi, proteina, ceneri) e del contenuto di energia lorda sul filetto liofilizzato; • determinazione della concentrazione di metalli pesanti del filetto e dei mangimi con ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) previa mineralizzazione; • determinazione della concentrazione di PCB del filetto e dei mangimi. Per le spigole raccolte del campionamento n. 1, è stata determinata la concentrazione di 12 congeneri rappresentativi della contaminazione di PCB, tra cui i 7 congeneri indicatori (28, 52, 101, 118, 138, 153 e 180). Su 18 pool di spigole e su 7 mangimi provenienti dal campionamento n. 2, i PCB sono stati misurati come concentrazione e sommatoria di tossicità equivalente (TEQ) dei 12 congeneri di PCB diossina-simili. Trattamento dei dati e analisi statistica Obiettivo 1 - Qualità: i dati biometrici e gli indici morfometrici (campionamenti n. 2, 3 e 4) e i dati analitici (campionamenti n. 1, 2, 3 e 4) sono stati sottoposti ad analisi della varianza (ANOVA) mediante procedura GLM del SAS, considerando come fattori di variazione il sistema di allevamento e la taglia degli animali. Obiettivo 2- Contaminanti: i dati relativi al contenuto di metalli pesanti e di PCB sono stati sottoposti ad analisi della varianza, considerando come fattore di variabilità l’allevamento di origine (campionamento n 1 e 2). Per il campionamento n. 2, il peso vivo degli animali al momento della macellazione è stato incluso nel modello come covariata. Inoltre, sono stati calcolati i coefficienti di correlazione e le regressioni fra peso vivo degli animali e contenuto di estratto etereo; peso vivo degli animali e contenuto di PCB (ng/g di grasso); contenuto di estratto etereo e livello di PCB (ng/g di grasso). Obiettivo 3 - Freschezza: i dati morfometrici e analitici sono stati sottoposti ad analisi della varianza considerando come fattori di variazione la durata della conservazione (campionamenti n. 3 e 4) e l’allevamento di origine (campionamento n. 4). I risultati della valutazione sensoriale sono stati analizzati con Proc UNIVARIATE del SAS. Le variabili con distribuzione normale sono state sottoposte ad analisi della varianza con procedura GLM; quelle con distribuzione non normale ad analisi della varianza non parametrica (test di Kruskal-Wallis e Mann-Whitney) con procedura NPAR1WAY. Obiettivo 4 - NIRS: gli spettri sono stati acquisiti come dati in riflettanza, trasformati in assorbanza e in derivata seconda (2, 20, 20). Le calibrazioni per la predizione della composizione chimica del filetto e di alcune caratteristiche della carcassa sono state calcolate con Partial Least Square Regression (PLSR) sui dati trasformati in derivata seconda e validate utilizzando la full cross-validation. La Principal Component Analysis (PCA) e la Soft Independent Modelling Class Analogy (SIMCA) sono state utilizzate per la discriminazione e classificazione dei campioni in funzione dell’origine (campionamenti n. 2 e 4) e del tempo di conservazione (campionamenti n. 3 e 4). Risultati Obiettivo 1 - Qualità Il sistema di allevamento ha significativamente modificato le caratteristiche morfologiche, biometriche e reologiche, oltre che la composizione chimica. Nel campionamento n. 2, la resa in carcassa eviscerata è stata significativamente maggiore (P<0,05) nelle spigole provenienti da allevamenti estensivi (87,7%) in valle rispetto a quelle allevate intensivamente in gabbie a mare (85,9% in media) e simile a quella delle spigole allevate intensivamente a terra (87,0%). La resa in filetti è invece risultata inferiore nelle spigole di allevamento estensivo rispetto a quelle di altri sistemi (46,1 vs. 48,5%). Infine, l’indice del grasso mesenterico è risultato minore nei soggetti allevati in gabbie piuttosto che in sistemi estensivi e intensivi a terra (2,21 vs. 3,40 e 4,24%, rispettivamente; P<0,05). Nel campionamento n. 4, le differenze fra i sistemi sono risultate accentuate. In entrambi i campionamenti, l’intensità e la saturazione delle tonalità di rosso e giallo misurate sulle spigole sono risultate più marcate nelle spigole di allevamenti estensivi, rispetto a quelle di allevamenti intensivi a terra e, in maniera ancora più evidente, in quelle provenienti da allevamenti in mare (P<0,05). Ulteriori differenze sono state evidenziate nelle caratteristiche di tessitura del pesce intero (campionamento n. 4), laddove la forza massima esercitata per la prima compressione del campione è risultata significativamente maggiore per le spigole di allevamento estensivo e di gabbia e minore per quelle di allevamento intensivo a terra (29,2 e 26,7 vs. 21,8 N; P<0,001) ad indicare una maggiore consistenza strutturale delle spigole dei primi due gruppi. Il pH del filetto è risultato superiore (P=0,02) nelle spigole di gabbia a mare (6,42) piuttosto che di allevamento estensivo e intensivo a terra (6,29 e 6,28). In tutti i campionamenti (n. 1, 2), i filetti di spigole di allevamento estensivo sono risultati meno grassi (P<0,01) rispetto a quelli dei pesci allevati intensivamente (in vasche a terra e in gabbie a mare). Inoltre, i filetti dei pesci provenienti da allevamenti a terra sono risultati più grassi rispetto a quelli delle spigole allevate in gabbie a mare (P<0,05). Come ovvio, il contenuto energetico dei filetti è aumentato all’aumentare del contenuto lipidico, mentre il contenuto di acqua è diminuito. La taglia delle spigole (small e large; campionamento n. 2 riguardante 11 allevamenti sparsi nel territorio nazionale) ha modificato in modo significativo, ma limitato in valore assoluto, gli indici biometrici di profilo relativo e indice craniale. Le spigole più pesanti hanno evidenziato un fattore di condizione superiore e una maggiore incidenza degli scarti all'eviscerazione (indice epatosomatico) (P<0,001), seppure in assenza di differenze nelle rese in carcassa (P>0,05). La resa in filetti è stata superiore nei pesci di taglia maggiore (48,2 vs. 47,2%; P=0,05). La classe di taglia non ha influenzato gli indici di colore della livrea fatta eccezione per i valori di L* in posizione dorsale (42,6 vs. 39,7; P<0.05), che hanno evidenziato una maggiore luminosità delle spigole di piccola taglia. La composizione chimica non è stata invece influenzata significativamente dalla taglia considerata. Con il campionamento n. 3, che ha interessato spigole provenienti da un unico allevamento semi-intensivo, sono state ottenute anche informazioni sulla variabilità del profilo acidico del grasso delle spigole. Il contenuto in acidi grassi saturi rappresenta il 26,5% del totale e il maggiore rappresentante è l’acido palmitico. Gli acidi grassi monoinsaturi rappresentano il 34,5% del totale, rappresentati per il 50% dall’ac. oleico. Il contenuto in acidi grassi polinsaturi (PUFA) è risultato in media del 34,4%, equamente ripartito fra le serie ω-3 (17,3%) e ω-6 (15,8%). Per la serie ω-6 è risultato predominante l’acido alfa-linoleico, mentre per la serie ω-3 sono risultati predominanti gli acidi eicosapentaenoico e docoesaenoico. Obiettivo 2 - Contaminanti Il sistema di allevamento ha significativamente influenzato la concentrazione totale dei 12 PCB più frequenti (PCBtot) e dei 7 PCB indicatori (PCB7) nelle spigole del campionamento n. 1, che è risultata minore nelle spigole di allevamento estensivo (112,0 e 74,6 ng/g grasso, rispettivamente) rispetto alle spigole degli altri sistemi di allevamento (in media 179,7 e 123,2 ng/g grasso, rispettivamente) (P<0,001). Quando i valori sono stati espressi per g di muscolo fresco, le concentrazioni di PCBtot e PCB7 sono risultate inferiori nelle spigole di allevamento estensivo (3,412 e 2,266 ng/g peso fresco, rispettivamente), intermedie nei pesci degli stagni semi-intensivi (15,398 e 10,632) e delle gabbie a mare (13,123 e 8,882), e superiori nei campioni delle vasche di allevamento intensivo (18,176 e 12,440) (P<0,001). Entro allevamento, la concentrazione lipidica del filetto e il peso di macellazione sono risultati correlati positivamente (r=0,79). La concentrazione di PCB7 espressa per g di grasso muscolare è risultata correlata positivamente sia con il peso di macellazione delle spigole (r=0,71) che con la concentrazione lipidica del filetto (r=0,86). La correlazione fra il peso delle spigole e la concentrazione lipidica del filetto è aumentata (r=0,73 e 0,96, rispettivamente) quando la concentrazione di PCB7 è stata espressa per g di peso fresco. La correlazione fra la concentrazione di PCB7 sul peso fresco e il peso dei pesci è stata influenzata dal sistema di allevamento, mentre la correlazione dei PCB7 e la concentrazione lipidica del filetto non è stata influenzata dal sistema di allevamento. Il contenuto totale dei 12 PCB diossina-simili nei mangimi ottenuti dal campionamento n. 2 (relativi all’ultimo periodo di allevamento) è risultato maggiore negli allevamenti con gabbie in mare G1 (29,35 ng/g grasso) e G3 (15,80 ng/g grasso) seguiti dagli allevamenti intensivi I1 e I3 (12,72 e 12,62 ng/g grasso rispettivamente), mentre contaminazioni inferiori sono state riscontrate nei mangimi degli altri allevamenti. Nei filetti, in funzione del sistema di allevamento, è significativamente variato (P<0,05) il contenuto di PCB dei soli congeneri n. 126 e 189, laddove è proprio la variazione del congenere n. 126, molto tossico, a determinare le maggiori ricadute sulla tossicità dei prodotti. Il valore maggiore di equivalenti di tossicità (TEQ) è stato infatti misurato per il PCB n. 126 nei filetti di spigole da allevamenti estensivi (19,7 pg/g grasso; P=0,05) piuttosto che in quelli di pesci da sistemi intensivi (7,58 pg) o da gabbie a mare (11,0 pg). Di conseguenza, la sommatoria di equivalenti di tossicità (ΣTEQ), espressa per g di grasso, è variata significativamente (P=0,05) in funzione del sistema di allevamento, con il valore maggiore per i sistemi estensivi rispetto a quelli intensivi a terra e in gabbie marine (21,9 vs. 8,89 e 12,6 pg/g grasso, rispettivamente). Esprimendo i dati sul peso del campione fresco, tuttavia, la ΣTEQ è variata in modo non significativo fra i sistemi di allevamento (da 0,72 a 0,83 pg/g di peso fresco). Non sono state osservate differenze significative nella concentrazione di PCB diossina simili e nella ΣTEQ, espressi sia sul contenuto lipidico che sul peso fresco, in funzione della taglia degli animali campionati. Nelle spigole provenienti dal campionamento n. 1, la concentrazione dei PCB7 (75-131 ng/g grasso) è risultata sempre inferiore al limite (200 ng/g grasso) stabilito nel 1999 dalla legislazione dell’Unione Europea per la carne suina e avicola fresca e i prodotti derivati destinati al consumo umano. Una recente normativa (2006) sancisce invece per i pesci e i prodotti ittici un contenuto massimo accettabile di diossine e furani pari a 4,0 pg TEQ/g di peso fresco e la somma di diossine, furani e PCB diossina-simili pari a 8,0 pg TEQ/g di peso fresco. Nei filetti provenienti dal campionamento n. 2, anche il valore più elevato di concentrazione di PCB diossina-simili riscontrato in un allevamento estensivo (TEQ 45,3 pg/g grasso, corrispondenti a 0,735 pg/g peso fresco) è risultato largamente inferiore ai limiti di legge. Per i metalli pesanti, sono state evidenziate notevoli variazioni nella presenza dei singoli elementi nei mangimi in funzione dell’allevamento considerato: la concentrazione dell’arsenico è risultata superiore negli allevamenti G1 e I2 e inferiore negli allevamenti E3, I1, I3, G3 e G4. La concentrazione degli altri metalli è risultata meno variabile tra i diversi mangimi. In nessuno dei campioni analizzati, è stato possibile rilevare presenza di mercurio, mentre zinco e rame sono risultati più abbondanti, anche in relazione alla probabile integrazione effettuata negli stessi mangimi. Nei filetti, laddove determinabile, il mercurio è stato rilevato a livelli compresi tra 0,023 e 0,152 mg/kg s.s., con i valori maggiori negli allevamenti estensivi, sebbene a livelli nettamente inferiori ai 0,5 mg/kg peso fresco fissati dalla normativa UE. L’arsenico è stato rilevato in concentrazioni elevate (12-15 mg/kg s.s.) nei filetti di uno degli allevamenti estensivi, mentre in tutti gli altri allevamenti i valori sono risultati compresi tra 1 e 3 mg/kg s.s. e anche inferiori a 1 mg/kg s.s. La concentrazione di rame nelle spigole provenienti da allevamenti estensivi è risultata inferiore rispetto agli allevamenti intensivi a terra o in gabbia (0,82 vs. 1,03 e 1,06 mg/kg peso fresco; P<0,01). La concentrazione di piombo nei filetti, seppure non diversa significativamente tra sistemi di allevamento, è risultata superiore nell’allevamento intensivo (0,13 mg/kg peso fresco). In due dei quattro allevamenti intensivi, tale concentrazione è risultata superiore (0,22 e 0,30 mg/kg peso fresco) ai suddetti limiti, fissati in 0,20 mg/kg di muscolo fresco dal Regolamento EC 466/2001 (modificato dal Reg. EC 78/2005). Anche l’arsenico è stato dosato a livelli 3-4 volte superiori nei pesci allevati con sistema estensivo rispetto all’intensivo a terra e in gabbia, seppure con livelli di probabilità statistica non significativi (P=0,12). Nessuna differenza di concentrazione dei metalli pesanti è stata individuata in funzione della taglia del pesce. Obiettivo 3 - Freschezza La valutazione dell’evoluzione della freschezza e del sistema di allevamento è stata effettuata su due gruppi di spigole provenienti dal campionamento n. 3, dove è stato valutato l’effetto del tempo di conservazione, e dal campionamento n. 4 dove è stato valutato sia l’effetto del tempo di conservazione che del sistema di allevamento. Con il campionamento n. 3 sono state prelevate 90 spigole provenienti da un unico allevamento semi-intensivo e conservate in gruppi di 15 esemplari per 0, 1, 2, 4, 6 e 8 giorni in cassette senza ghiaccio e in cella frigorifera a 2°C. I rilievi biometrici e le caratteristiche della carcassa sono variate poco durante la conservazione. Alla valutazione sensoriale, 8 giorni dopo la macellazione, le spigole presentavano ancora un grado di freschezza accettabile, anche se alcuni tratti (brillantezza, muco, durezza per l’aspetto generale; odore e muco delle branchie) hanno evidenziato una degradazione più rapida rispetto ad altri caratteri. Le caratteristiche dell’occhio sono rimaste invariate e lo scolorimento dell’addome limitato, mentre la compattezza dell’addome e l’odore della cloaca hanno presentato una degradazione intermedia. La regressione fra i punteggi QIM nel periodo da 0 a 8 giorni di conservazione è stata spiegata da un elevato coefficiente di determinazione (R2=0,95), con un’evoluzione lineare (aumento con il tempo di conservazione) e quadratica (rallentamento dell’incremento di valore col tempo di conservazione). Tra le misure reologiche di freschezza, il pH oculare è diminuito da 7,25 al giorno 0 a 7,04 al giorno 4 per aumentare a 7,48 a 8 giorni di conservazione (componenti lineare e quadratica della varianza, P<0,001), mentre il pH del filetto non è stato modificato. Durante la conservazione, la luminosità della livrea è aumentata linearmente all’aumentare del numero di giorni da 44,8 a 52,3, con il valore maggiore misurato dopo 2 giorni di conservazione; l’indice del rosso si è spostato da valori positivi vicini allo zero verso valori minori e tendenti al verde; la riduzione dell’indice b* ha evidenziato una corrispondente diminuzione della colorazione gialla (da 5,63 a 2,42) con un andamento di tipo quadratico (Q=0,02). Per quanto attiene il colore del filetto, la luminosità è aumentata con i giorni di conservazione (L<0,001 e Q<0,01). Gli indici di colore a* e b* sono invece aumentati ai giorni 1 e 2 per poi diminuire significativamente dopo 6-8 giorni di conservazione (L<0,01; Q<0,05). La struttura del filetto è variata significativamente: la durezza è aumentata dalla macellazione (4,86 N al giorno 0) al giorno 4 di conservazione (7,20 N) per poi diminuire ai giorni 6 e 8 (L<0,001; Q=0,02) seguendo l’instaurarsi e la risoluzione del rigor mortis. Il valore di elasticità è linearmente diminuito (L=0,09), anche se i valori più bassi sono stati misurati 1 e 2 giorni dopo la macellazione (Q<0,01). In quanto alla composizione chimica, nel corso della conservazione, la concentrazione di azoto basico volatile totale è aumentata (da 15,6 a 16,5 mg/100 g; L<0,001). Per quanto riguarda il profilo acidico del grasso muscolare, la concentrazione di acido palmitico è diminuita linearmente dal 17,8 al 17,1% all’aumentare del tempo di conservazione, mentre la variazione a carico dell’acido stearico, sebbene significativa, è apparsa limitata in termini assoluti per la sua bassa percentuale (inferiore allo 0,5%). Non è variata la concentrazione di acidi grassi monoinsaturi, mentre, fra gli acidi grassi polinsaturi della serie ω-6, la concentrazione di acido alfa-linoleico è risultata superiore dopo 8 giorni di conservazione. L’acido arachidonico, comunque poco rappresentato, è significativamente diminuito durante la conservazione. Fra gli acidi grassi della serie ω-3, l’acido linolenico è aumentato linearmente (da 2,04 a 2,23%), mentre EPA e, soprattutto, DHA sono significativamente diminuiti con i giorni di conservazione. L’esame di altre 90 spigole (campionamento n. 4) provenienti da 3 allevamenti (estensivo, intensivo a terra e intensivo in gabbie marine) e conservate per 3, 6, 10, 13 e 17 giorni in cassette coperte di ghiaccio e mantenute in cella frigorifera a 2°C ha confermato l’assenza di un effetto del tempo di conservazione sulle misure biometriche e le rese in carcassa e filetto. La valutazione sensoriale ha confermato l’aumento significativo del punteggio QIM e una correlazione sempre elevata (R2 da 0,84 a 0,95 a seconda dell’allevamento considerato) con i giorni di conservazione. L’evoluzione del QIM ha però evidenziato un andamento curvilineo, con una degradazione della freschezza più rapida nei primi giorni, quindi rallentata fino a 10-13 giorni di conservazione (QIM normalizzato pari al 30-35% della perdita completa di freschezza) e infine accelerata tra 13 e 17 giorni di conservazione quando il livello di degradazione ha raggiunto il 65-70%. La perdita completa dello stato di freschezza nelle condizione di conservazione utilizzate è stata stimata attorno a 20-21 giorni. L’andamento curvilineo del punteggio QIM va attribuito alla diversa velocità di degradazione delle diverse caratteristiche sensoriali analizzate: l’aspetto della pelle e la consistenza delle spigole già dopo 3 giorni di conservazione hanno presentato una discreta degradazione, così come le caratteristiche delle branchie (odore e colore). Al contrario, le caratteristiche dell’occhio (cornea, pupilla, forma) e quelle dell’addome (colore e aspetto sfintere anale) sono risultate più stabili e peggiorate in maniera apprezzabile solo a partire dai 13 giorni di conservazione. Durante la conservazione, la colorazione della livrea e la struttura del pesce hanno mostrato un’evoluzione simile a quanto descritto per le spigole del campionamento n. 3: la durezza misurata sul pesce intero è progressivamente diminuita dal giorno 3 di conservazione al giorno 17 (da 28,9 a 23,4 N; P<0,01) seguendo la risoluzione del rigor. Il pH del filetto è rimasto stabile fino a 13 giorni (6,30 circa) per poi aumentare a 6,45 (P=0,10) al 17° giorno. In quanto al sistema di allevamento, i pesci provenienti dall’allevamento estensivo hanno evidenziato alla valutazione sensoriale una degradazione più lenta rispetto a quelli dell’allevamento intensivo e, soprattutto, delle gabbie (P<0,001), mentre non sono state misurate differenze significative per le altre variabili. Nei pesci provenienti dalle gabbie, a parità di tempo di conservazione, l’aspetto della pelle, la consistenza del pesce e le caratteristiche dell’occhio sono risultati più degradati rispetto agli altri allevamenti, mentre le altre caratteristiche sensoriali sono risultate più stabili nel tempo. Le spigole di allevamento intensivo hanno ricevuto la classificazione migliore per quanto attiene la presenza di emorragie (P<0,10), il che lascia supporre una diversa gestione dei pesci prima e durante la macellazione nei diversi allevamenti campionati. Obiettivo 4 - NIRS La predizione NIRS della composizione chimica dei filetti di spigola è risultata adeguata e soddisfacente sia sui campioni macinati freschi (campionamento n. 3) che liofilizzati (campionamento n. 2) con coefficienti di determinazione in validazione (R2v) elevati per contenuto di acqua (0,95-0,97), estratto etereo (0,96-0,98) ed energia lorda (0,94-0,95). La predizione del contenuto di proteina grezza ha evidenziato in entrambi i campionamenti un grado di correlazione (R2v=0,72-0,73) fra dato spettrale e contenuto nel campione minore rispetto agli altri costituenti chimici, seppure buono in valore assoluto. L’errore di predizione in validazione (SECV) per i diversi costituenti chimici è risultato diverso in funzione della variabilità dei dati nel set di campioni considerato, ma sempre tale da dare un’accuratezza di predizione buona (acqua, estratto etereo, energia) o comunque accettabile (proteina grezza). La predizione NIRS della percentuale di acidi grassi dei lipidi muscolari realizzata sugli spettri dei filetti macinati freschi (campionamento n. 3) non ha fornito risultati molto incoraggianti. Solo per poche variabili, le calibrazioni hanno prodotto un coefficiente di correlazione in calibrazione superiore a 0,50 (acido palmitico, acidi grassi saturi, acido alfa-linoleico, acido docoesaenoico) e comunque con un elevato SECV. Nel set di calibrazione delle spigole provenienti dal campionamento n. 2 (11 allevamenti di diversa tipologia), l’analisi NIRS è stata estesa anche alla predizione di alcune variabili legate alla morfologia dell’animale e alle caratteristiche della carcassa. La predizione NIRS del fattore di condizione è stata realizzata con successo e con un limitato errore (R2cv=0,79, SECV=0,09); quella per il peso di macellazione e la resa in filetti è risultata accettabile (R2cv=0,48-0,55), mentre la predizione della resa in carcassa è stata debole. L’analisi NIRS dei filetti macinati delle spigole conservate per 8 giorni (campionamento n. 3) ha evidenziato una buona correlazione fra dati spettrali e durata della conservazione espressa in giorni (R2cv=0,95; SECV=0,89 giorni). Il raggruppamento dei campioni più freschi (ai giorni 0, 1 e 2) e di quelli sottoposti a una maggiore conservazione (4, 6 e 8 giorni) ha migliorato, riducendolo, l’errore di predizione (0,75 giorni). Utilizzando la SIMCA, è stata misurata una distanza fra modelli insufficiente per la discriminazione fra i campioni conservati per 1 vs. 2 giorni (2,083) e fra i campioni conservati per 4 vs. 6 giorni (2,673). Viceversa, la distanza fra il modello calcolato sui campioni freschi (al giorno 0) e gli altri campioni è aumentata progressivamente con la durata della conservazione. I campioni al giorno 0 sono stati classificati correttamente per l’87% e nessun campione è stato assegnato ad una classe errata. Nel caso dei campioni conservati per 1 o 2 giorni, solo il 43% delle spigole è stato classificato correttamente, evidenziando la difficoltà del metodo di distinguere in modo efficace fra campioni conservati per tempi vicini (1 e 2 giorni vs. 4 e 6 giorni). Nel caso dei filetti analizzati dopo 4 giorni, il 53% dei campioni è stato assegnato correttamente, mentre il 47% degli stessi è stato assegnato anche ad una delle classi adiacenti. Per il 33% dei campioni più vecchi (6-8 giorni), infine, l’assegnazione è stata corretta, mentre il 53% è stato assegnato a entrambe le classi. A un nuovo raggruppamento dei campioni in due classi, pesce fresco (giorni 0, 1 e 2) e pesce conservato più a lungo (giorni 4, 6 e 8), la distanza fra i due modelli è risultata inferiore a 3 (2,575). Tuttavia la percentuale di campioni classificati correttamente nella classe corrispondente è stata elevata e pari in media a 71% dei campioni, mentre il 18% ha ricevuto una classificazione errata. Anche i filetti liofilizzati delle spigole provenienti dal campionamento n. 4 sono stati sottoposti ad analisi NIRS e gli spettri analizzati con PCA per valutare la durata della conservazione (3-17 giorni). Lo score plot della PCA non ha permesso l’identificazione di alcun cluster. Pertanto, anche l’analisi SIMCA non ha prodotto modelli utili per la classificazione dei campioni. La scarsa variabilità degli spettri NIRS delle spigole di questo campionamento, rispetto al precedente, in funzione dei giorni di conservazione potrebbe essere spiegata con le seguenti argomentazioni: il pesce intero stoccato in ghiaccio (campionamento n. 4) è stato conservato meglio rispetto al pesce in cassetta all’aria (campionamento n. 3) e ha manifestato una minore degradazione chimica; la liofilizzazione del campione sottoposto ad analisi NIRS potrebbe aver uniformato le caratteristiche strutturali e chimiche del campione e quindi ridotto le informazioni contenute nello spettro NIR; le prime analisi di freschezza sono state realizzate dopo 3 giorni di conservazione, laddove, sulla base dei risultati ottenuti sugli spettri delle spigole provenienti dal campionamento n. 3, le migliori discriminazioni erano state fatte rispetto ai campioni freschi e appena pescati (giorno 0). L’analisi NIRS è stata utilizzata con un discreto successo anche per la discriminazione dei campioni in funzione del sistema di allevamento. La PCA sugli spettri delle spigole sia macinate fresche che liofilizzate (campionamento n. 4) ha evidenziato il raggruppamento dei campioni in funzione del sistema di allevamento con una separazione delle spigole di allevamento intensivo (I) rispetto a quelle di allevamento estensivo, mentre gli spettri delle spigole pescate da gabbie (G) hanno mostrato una distribuzione più dispersa e sovrapposta al gruppo estensivo (E). L’analisi PCA degli spettri dei filetti liofilizzati delle spigole del campionamento n. 2 ha invece evidenziato la separazione delle spigole allevate con sistemi estensivi (E) rispetto a quelle provenienti da sistemi intensivi (I e G). Inoltre, la distanza misurata nell’analisi SIMCA fra i modelli PCA relativi alle spigole di sistema estensivo rispetto a quelli di sistemi intensivi e gabbie a mare è risultata sempre superiore a 3 (17,3 e 12,9, rispettivamente), evidenziando così la buona capacità di classificazione dell’analisi NIRS. La distanza dei modelli per le spigole di allevamento intensivo e quelle provenienti da gabbie a mare (2,3) non è invece risultata sufficiente per un’adeguata separazione dei campioni. Nel loro insieme, le spigole sono state correttamente attribuite al relativo cluster (sistema di allevamento) nel 60% dei casi, mentre il 13% è stato attribuito a 2 cluster e il 21% non è stato assegnato a nessun cluster. Solo il 6% dei campioni è stato però assegnato ad una classe errata. All’interno della tipologia di allevamento, il maggior grado di precisione nell’attribuzione al cluster corrispondente ha riguardato i campioni provenienti dagli allevamenti estensivi, mentre le spigole provenienti dalle gabbie a mare sono state classificate correttamente con minor frequenza. Conclusioni I risultati ottenuti con le sperimentazioni oggetto di questa tesi di dottorato ribadiscono nel complesso l’eccellente valore dietetico delle spigole provenienti dagli allevamenti nazionali campionati, caratterizzato da un buon livello proteico (19%) e livelli lipidici e calorici crescenti con l’intensità produttiva (estensivo < semi-intensivo e gabbie a mare < intensivo a terra). Il livello medio e il profilo acidico dei lipidi misurati nelle carni di spigola permette di classificare questa specie nella categoria dei pesci semi-grassi, con un contenuto elevato di acidi grassi polinsaturi a favorevole rapporto ω-3/ω-6. Con riferimento alla salute umana e alla sicurezza alimentare, le spigole di allevamenti nazionali sono risultate prodotti sicuri con una concentrazione di PCB e metalli pesanti sempre inferiore ai limiti di legge. Fra i diversi sistemi produttivi, la contaminazione finale del pesce è risultata più dipendente dalla contaminazione ambientale piuttosto che dalla contaminazione dei mangimi eventualmente somministrati. Lo studio dell’evoluzione del grado di freschezza della spigola ha evidenziato una buona resistenza della specie alla degradazione, qualora manipolata con cura e conservata in ghiaccio, e ritmi di degradazione più lenti nel caso di spigole derivate dall’allevamento estensivo. Per tutti questi aspetti qualitativi, è stato evidenziato un ruolo importante del sistema di allevamento piuttosto che della taglia, rinforzando la necessità di una caratterizzazione qualitativa e dello sviluppo di indici, criteri e tecniche analitiche innovative e rapide quale quella NIRS utili allo sviluppo di sistemi di tracciabilità, certificazione e identificazione di origine, strumenti questi indispensabili per orientare le scelte di consumo e incontrare le preferenze del consumatore, al fine di accrescere la competitività del settore sui mercati nazionali e internazionali.