Alterazioni a carico dei carboidrati

Le alterazioni a carico dei carboidrati

Le alterazioni che interessano i carboidrati possono essere provocate da agenti chimico-fisici come il calore o da agenti microbici (fermentazioni). In condizioni termiche elevate i carboidrati subiscono l'idrolisi dei legami glicosidi; in particolare l'amido che, se riscaldato in assenza di acqua, tende a produrre destrine e molecole di maltosio. Al contrario, i granuli di amido sottoposti a temperature elevate in presenza di acqua assumono una struttura disorganizzata formata da una miscela di polimeri fortemente idratati. Tale processo è chiamato gelatinizzazione e rende l'amido digeribile. L'amido gelatinizzato con il tempo può subire la retrogradazione, dovuta alla riaggregazione delle catene di amilosio. Gli zuccheri semplici con l'azione del calore subiscono due trasformazioni, che portano alla comparsa di composti ad alto peso molecolare di colore scuro, indicato genericamente come imbrunimento non enzimatico o caramellizzazione, e la reazione di Maillard.
La caramellizzazione avviene a temperature superiori ai 100°C, per disidratazione degli zuccheri e formazione di 5-idrossimetilfurfale, che danno origine a composti bruni e a un'ampia gamma di aromi. Nel caso del saccarosio la caramellizzazione deve essere preceduta dalla sua idrolisi in ambiente leggermente acido, che porta alla liberazione di fruttosio e glucosio.

La reazione di Maillard avviene a seguito dell'interazione tra composti carbonilici e composti amminici, in particolare le proteine in condizioni di bassa presenza di azqua. La reazione è favorita dal calore e dalla luce, dalla presenza di metalli e di un pH leggermente alcalino. Avviene in tre fasi.
1° fase: l'azoto del gruppo amminico si lega al carbonio carbonilico e, dopo l'eliminazione di una molecola di H2O, si forma la base di Schiff. La base di Schiff è instabile e subisce un riarrangiamento interno originando il prodotto di Amadori, che può isomerizzare nella forma di 2,3-endiolo. I prodotti di Amadori possono essere molti diversi tra loro a seconda dall'amminoacido e dello zucchero che li hanno formati. Questi sono relativamente stabili e rappresentano i prodotti finali di alcuni trattamenti termici stabilizzanti, come i processi di sterilizzazione o UHT del latte.
2° fase: il prodotto di Amadori si scinde in numerose sostanze carboniliche. Tra i prodotti intermedi troviamo l'HMF e i composti dicarbonilici. Questi ultimi possono:
- reagire con un amminoacido e attraverso la degradazione di Strecker dare origine a aldeidi volatili e pirazine;
- formare composti ciclici, come maltolo e isomaltolo;
- scindersi in composti carbonilici a basso peso molecolare (aldeide piruvica).
3° fase: comporta la condensazione dei prodotti intermedi e la formazione di polimeri azotati detti melanoidine di un colore tra il marrone scuro e il nero.
Gli effetti della reazione di Maillard possono essere graditi in alcuni alimenti come il pane e la carne arrostita, dove i composti volatili conferiscono ai prodotti il loro tipico profumo. In altri alimenti la reazione è negativa perchè le sostanze prodotte peggiorano le caratteristiche organolettiche.