Azoto: un elemento importante nel sistema alimentare
Il sistema alimentare deve garantire la sicurezza alimentare fornendo cibo sano, accessibile, economicamente sostenibile, sicuro e diversificato per tutti, e deve farlo restando entro lo spazio operativo sicuro dei limiti planetari, dove l’inquinamento da azoto reattivo si è rivelato il principale fattore limitante.
Un sistema alimentare comprende tutti gli elementi (ambiente, persone, input, processi, infrastrutture, istituzioni, ecc.) e le attività legate alla produzione, trasformazione, distribuzione, preparazione e consumo degli alimenti, nonché i risultati di tali attività, inclusi gli esiti socio-economici e ambientali.
L’azoto è un elemento essenziale per l’intero sistema alimentare, dal campo alla tavola. Nella produzione alimentare, sia una carenza sia un eccesso di nutrienti rappresentano un problema. Un ciclo dell’azoto squilibrato determina un sistema alimentare ambientalmente insostenibile, causando inquinamento dell’aria e delle acque, compromettendo la qualità del suolo e contribuendo ai cambiamenti climatici o alla perdita di biodiversità.
L’azoto è un componente fondamentale dell’organismo ed è necessario sia per la sintesi delle proteine tissutali sia per la produzione di diversi composti azotati coinvolti in numerose funzioni (ormoni, mediatori immunitari, neurotrasmettitori, difese antiossidanti, ecc.). Pertanto, il contenuto di azoto corporeo deve essere quantitativamente e qualitativamente adeguato, nonché mantenuto a livelli normali, per garantire il corretto funzionamento dell’organismo.
Fabbisogno proteico
Il fabbisogno alimentare di proteine, amminoacidi e azoto dipende dalla richiesta metabolica che deve essere soddisfatta.
La qualità delle proteine, a sua volta, dipende dalla quantità di amminoacidi essenziali (EAA), ma anche di quelli non essenziali (NEAA). Il legame tra qualità proteica ed EAA è evidente: poiché gli EAA, per definizione, non possono essere sintetizzati dall’organismo, devono essere introdotti con la dieta in proporzioni adeguate alle esigenze metaboliche dell’organismo.
L’azoto è una componente importante della dieta, poiché costituisce un elemento fondamentale degli amminoacidi, delle proteine che essi formano e degli acidi nucleici, inclusi DNA e RNA. Lo assumiamo attraverso le proteine e contribuisce alla costruzione dei muscoli, alla riparazione dei tessuti e alla regolazione degli ormoni, come indicato dalla ricerca scientifica.
Il nostro organismo non è in grado di immagazzinare gli amminoacidi per un utilizzo successivo; pertanto, assumiamo proteine quotidianamente attraverso l’alimentazione per mantenere uno stato di salute ottimale.
È importante sapere quali alimenti sono ricchi di azoto
quando si costruisce una dieta sana.
Esistono diversi alimenti ricchi di azoto, ad esempio:
❖ carne
❖ pesce
❖ verdure
❖ frutta
❖ latte e latticini
❖ legumi
❖ uova
❖ fibre
Analisi elementare
Negli ultimi decenni i metodi di analisi elementare sono stati ampiamente sviluppati. In generale, un’analisi elementare può essere considerata un processo in due fasi: la prima fase, ossia la preparazione del campione, è finalizzata all’eliminazione della materia organica; la seconda fase è volta alla quantificazione degli elementi.
Preparazione del campione
Una preparazione semplice è di grande importanza per l’analisi elementare, poiché può influenzare in modo significativo i risultati. Nella scelta del metodo di preparazione del campione devono essere considerati diversi fattori, come l’intervallo di concentrazione degli elementi target, la tecnica di rilevazione, l’omogeneità del campione, il livello di contaminazione, il tempo e il lavoro richiesti e il consumo di reagenti.
La chiave del successo
L’omogeneità del campione è la chiave per ottenere buoni risultati, indipendentemente dalla tecnica analitica utilizzata.
Di seguito sono riportate le fasi per preparare un’analisi:
➢ preparazione del campione
➢ pesata del campione
➢ calibrazione del rivelatore
➢ corretta selezione delle condizioni di misura
➢ valutazione e interpretazione dei risultati
Per la pesata del campione si utilizza un foglio di stagno, con il quale vengono preparate delle pastiglie (o capsule) contenenti il campione, che vengono poi conservate nel vassoio porta campioni fino al momento dell’analisi.
I campioni avvolti nella stagnola vengono collocati nel vassoio porta campioni e l’auto campionatore viene quindi chiuso con la piastra di copertura prima dell’analisi.
Perché si utilizzano foglietti di stagno?
Lo stagno brucia in modo fortemente esotermico formando ossido di stagno (IV). L’energia rilasciata durante questo processo favorisce la combustione completa del campione.
L’analizzatore elementare
Mentre la digestione acida secondo il metodo Kjeldahl distrugge il campione in modo piuttosto “rudimentale”, la combustione rappresenta un’alternativa più elegante e che consente di risparmiare tempo. Il campione viene ossidato in modo controllato e i prodotti gassosi risultanti sono sottoposti ad analisi ulteriore. L’obiettivo è la completa conversione del campione nei prodotti principali anidride carbonica, acqua e biossido di azoto, evitando la formazione di prodotti secondari come monossido di carbonio (CO) e monossido di azoto (NO) dovuti a combustione incompleta.
Poiché l’aria contiene una quantità di azoto molto superiore al 70%, la chiave del successo consiste in una sigillatura efficace contro l’aria ambiente, combinata con una funzione di purga efficiente. È necessario un autocampionatore efficiente per escludere qualsiasi interazione tra il campione e l’aria.
L’analizzatore elementare ECS 8024 si basa sul classico principio dell’analisi per combustione secondo il metodo Dumas e, grazie al software di controllo moderno, è possibile un funzionamento quasi senza manutenzione.
L’autocampionatore pneumatico introduce i campioni solidi o liquidi, confezionati nella stagnola, nella fornace di combustione. Contemporaneamente, il flusso di elio viene sostituito con ossigeno per avviare la combustione. Il campione viene incenerito e le ceneri prodotte vengono raccolte nell’inserto per le ceneri.
I prodotti gassosi della combustione reagiscono completamente in presenza di catalizzatori formando gli ossidi richiesti e, dopo la combustione, vengono trasportati attraverso l’apparecchio da un flusso di elio.
Gli ossidi di azoto vengono prima ridotti ad azoto elementare nel reattore di riduzione, mentre i prodotti secondari, acqua e anidride carbonica, vengono separati in trappole apposite.
Rimane un flusso gassoso costituito da elio e azoto, dal quale l’azoto può essere misurato mediante un rivelatore a conducibilità termica. Il controllo computerizzato consente la valutazione simultanea dei dati dell’analisi.
Alcuni esempi
Il collegamento interessante tra biomolecole e analisi dell’azoto è che l’azoto negli alimenti e nei mangimi è incorporato solo nelle catene di amminoacidi che costituiscono le proteine.
Determinare il contenuto di azoto permette quindi di dedurre qualitativamente la quantità di proteine nel prodotto, se la catena di amminoacidi contiene solo un numero limitato dei 20 amminoacidi totali.
Ciò che è noto come fattore proteico consente di calcolare il contenuto proteico a partire dal contenuto di azoto.
Questi fattori proteici sono stati specificati e standardizzati in convenzioni internazionali:
Tipo di campione e fattore proteico:
Latte e prodotti lattiero-caseari – 6,38
Carne e prodotti a base di carne – 6,25
Cereali e prodotti cerealicoli – 6,25
Uova e prodotti a base di uova – 6,25
Soia e prodotti a base di soia – 6,25
Mangimi – 6,25
Grano e prodotti a base di grano – 5,7
Il metodo analitico consiste quindi nel determinare il contenuto di azoto, dal quale si calcola matematicamente il contenuto proteico:
Contenuto proteico % = contenuto di azoto % × fattore proteico
