Concetti Chiave
- Le alterazioni dei carboidrati possono derivare da agenti chimico-fisici, come calore e idrolisi dei legami glicosidici, o da agenti microbici, come le fermentazioni.
- La gelatinizzazione dell'amido avviene a temperature elevate in presenza di acqua, rendendolo digeribile e suscettibile a retrogradazione nel tempo.
- La caramellizzazione degli zuccheri avviene oltre i 100°C, generando composti bruni e aromi attraverso la disidratazione e la formazione di 5-idrossimetilfurfale.
- La reazione di Maillard si sviluppa in tre fasi, dalla formazione della base di Schiff fino alla condensazione in melanoidine, con effetti variabili sugli alimenti.
- Gli effetti della reazione di Maillard possono essere positivi, come nei profumi di pane e carne arrostita, o negativi, deteriorando le caratteristiche organolettiche di altri cibi.
Alterazioni 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.
Processi di caramellizzazione
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.
Fasi della reazione di Maillard
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.
Effetti della reazione di Maillard
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.
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali alterazioni dei carboidrati causate dal calore?
- Cosa avviene durante il processo di caramellizzazione?
- Quali sono le fasi della reazione di Maillard?
- Quali sono gli effetti della reazione di Maillard sugli alimenti?
I carboidrati subiscono idrolisi dei legami glicosidici a temperature elevate, con l'amido che produce destrine e maltosio in assenza di acqua, mentre in presenza di acqua si verifica la gelatinizzazione, rendendo l'amido digeribile.
La caramellizzazione, che avviene oltre i 100°C, comporta la disidratazione degli zuccheri e la formazione di composti bruni e aromi, richiedendo l'idrolisi del saccarosio in ambiente leggermente acido per liberare fruttosio e glucosio.
La reazione di Maillard si sviluppa in tre fasi: la formazione della base di Schiff, la scissione del prodotto di Amadori in sostanze carboniliche e la condensazione dei prodotti intermedi per formare melanoidine.
Gli effetti della reazione di Maillard possono essere positivi, come nel pane e nella carne arrostita, dove conferiscono aroma, o negativi, quando le sostanze prodotte compromettono le caratteristiche organolettiche di altri alimenti.
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