Appunti di Sanitizzazione

30-03 I disaccaridi

I disaccaridi sarebbero degli zuccheri in cui sono presenti due tipologie diverse, possiamo ricordare il lattosio e il saccarosio (gli zuccheri più semplici che troviamo).

Il lattosio

➢ Il lattosio è costituito da due unità di zuccheri: glucosio e galattosio.

È uno degli zuccheri più importanti per i neurotrasmettitori e la differenza tra una specie animale e l'altra è anche data dal livello di galattosio nel latte per alimentare i piccoli. Chi ha più bisogno di avere un cervello attivo e un cervello che funzioni ha più necessità di galattosio, dunque il latte degli uomini dovrebbe essere un latte molto ricco in galattosio e lattosio. Per altre specie come bovini etc. è più importante l'accrescimento corporeo e dovrà essere più ricco in proteine, lipidi etc. rispetto a questi zuccheri.

È importante dire che il legame tra glucosio e galattosio è molto forte, non si può scindere col calore ma si scinde molto facilmente con l'enzima lattasi. Per le trasformazioni del latte si sfrutterà proprio questa capacità di molti microrganismi, generalmente i lattobacilli che sono ricchi di lattasi, di scindere questo legame e poi di utilizzarlo per le fermentazioni successive. Ad esempio, la prima trasformazione è lattosio a dare acido lattico, dopodiché iniziano tutta una serie di fermentazioni a seconda della tipologia di prodotto che vogliamo ottenere: un formaggio, un formaggio fresco etc.

Ci sono microrganismi che hanno all'interno questo enzima e lo usano per scindere il lattosio all’acido lattico e poi fare avvenire tutta una serie di reazioni che portano innanzitutto (vediamo il latte acidificare) e poi fermentazioni successive fino ad arrivare a prodotti non edibili.

Il saccarosio

➢ Il saccarosio è lo zucchero comune ed è costituito da due unità di zuccheri: glucosio e fruttosio. Chiaramente, in questa forma non è uno zucchero riducente quindi non è capace di ridurre soluzioni e per la determinazione di questo zucchero c'è la necessità di rompere il legame glucosio-fruttosio, trasformarlo in uno zucchero riducente e poi utilizzare le normali tecniche per il riconoscimento degli zuccheri singoli. Normalmente, il laboratorio, si fa riferimento a una determinazione di tipo ossido-riduzione, dunque si determina prima la scissione del saccarosio ad opera di acidi forti e calore e poi si ottiene la determinazione di ossido-riduzione.

Perché è importante il saccarosio?

È importante perché, oltre al fatto di essere lo zucchero più presente nella nostra alimentazione, svolge delle funzioni importanti all'interno dei trasformati. Ad esempio, al gelato conferisce dolcezza ma abbassa anche il punto di congelamento. Questo è importante per evitare che ci siano dei cristalli di ghiaccio all'interno del nostro gelato, abbastanza grandi da darci la sensazione di sabbiosità.

I polisaccaridi

Poi inizia una serie di polisaccaridi molto importante sia dal punto di vista nutrizionale sia dal punto di vista delle trasformazioni che ci permettono di ottenere tutta una serie di prodotti alimentari.

I polisaccaridi, normalmente, noi li dividiamo in:

• Polisaccaridi di riserva
• Polisaccaridi di sostegno
• Polisaccaridi complessi

Questi sono tutti dei complessi di zuccheri che sono costituiti da almeno una decina di unità di zuccheri semplici e la loro classificazione la possiamo far avvenire in diversi modi:

• Facendo riferimento alla struttura chimica (la sequenza degli zuccheri semplici e come sono collegati tra di loro).
• In relazione agli effetti fisiologici.
• Rispetto alla costituzione degli zuccheri semplici: se sono tutti di un solo tipo li possiamo chiamare omopolisaccaridi.
• Se invece sono costituiti da unità diverse di polisaccaridi possiamo chiamarli eteropolisaccaridi.

Tra gli omopolisaccaridi ne abbiamo alcuni che conosciamo molto bene:

• Glicogeno, zucchero di riserva del nostro organismo.
• Amido, zucchero di riserva di alcune piante. È fondamentale per le trasformazioni e per la conservazione di un alimento.
• Cellulosa, di cui non siamo in grado di nutrirci per il semplice fatto che non abbiamo gli enzimi specifici per la rottura dei legami tra i singoli o tra gruppi di zuccheri.
• Chitina, è uno zucchero complesso che ritroviamo nelle unghie, nei capelli e nel carapace di molti animali. Poi si è visto che può essere utilizzato anche ai fini della conservazione di un alimento, può creare dei film edibili.
• Inulina, è una fibra solubile e che viene molto utilizzata ad esempio per l'abbassamento del potere calorico di molti alimenti per le diete.

Tra gli eteropolisaccaridi possiamo considerare:

• Emicellulose
• Pectine
• Glicoproteine
• Mucopolisaccaridi

Le più famose sono le pectine, perché fanno parte della costituzione di molti frutti. Inoltre, durante la maturazione possiamo avere degli attacchi alla catena pectica e quindi avere il rammollimento di alcuni prodotti vegetali.

Va ancora detto che glicogeno e amido sono zuccheri di riserva, quindi hanno una funzione nutrizionale per la pianta o per l'animale nei quali sono inseriti.

Coloro che, invece, svolgono una funzione strutturale, quindi capaci di creare una struttura all'impianto vegetale, sono: le pectine, la cellulosa e le emicellulose.

L’amido

L'amido è forse lo zucchero complesso che noi più conosciamo e più utilizziamo. Sappiamo che è un elemento di riserva delle piante e che viene immagazzinato come fonte energetica dopo essere sintetizzato per via enzimatica a partire dal glucosio tramite la fotosintesi (dall’anidride carbonica più l'acqua e clorofilliana la luce). Quindi, in effetti, sappiamo che l'amido è costituito da un numero notevole di glucosio.

L'amido non è un'unica catena di unità di glucosio ma è costituita da due catene principali: amilosio e amilopectina.

Le caratteristiche di un amido ai fini della trasformazione e ai fini della conservazione di un alimento sono in relazione al quantitativo di amilosio e amilopectina che esso contiene e ai rapporti tra queste due catene.

Se andiamo a guardare la struttura del nostro amido, vediamo che le catene di amilosio che fanno parte dell'amido sono catene lineari, quindi abbiamo soltanto dei legami nel piano. Se invece controlliamo la struttura dell'amilopectina vediamo che è una struttura tridimensionale, quindi è una struttura più complessa.

L’amilosio

➢ L'amilosio è costituito dall'unione di centinaia di molecole base di glucosio, in genere sono 300.

Ricordiamo, però, che l'amido di una pianta non è perfettamente uguale all'amido di un'altra tipologia di pianta. Ad esempio, l'amido di patata è diverso dall’amido contenuto nelle castagne. Questa differenza è dovuta non soltanto al quantitativo di amilosio e amilopectina, che è differente, ma anche alla lunghezza delle catene! Poi vedremo che lo sarà anche in relazione alla strutturazione del nostro amido, cioè come si struttura all'interno di un composto.

Praticamente, per quanto riguarda l'amilosio abbiamo che è una catena lineare e i legami sono soltanto fra le posizioni 1 e 4 delle unità di glucosio che sono adiacenti tra loro.

Il contenuto di amilosio è un indice del livello di retrogradazione, che affronteremo fra poco, ed è un fenomeno legato al processo di raffermamento. Ciò significa che il nostro il nostro amilosio partecipa al fenomeno di gelificazione, quindi in presenza di acqua (almeno il 25%) e almeno una temperatura intorno ai 30-35 °C. Sostanzialmente si ottiene una sorta di gel durante l'impastamento.

C'è anche la possibilità di retrogradazione, di ritornare a uno stato nativo pressoché uguale, ad esempio quando abbiamo il pane raffermo. In quel caso la struttura del nostro pane perde molecole di acqua ed ha una struttura rigida.

Questo processo si chiama retrogradazione dell'amido ed è noto come processo di raffermamento ed è importante per quanto riguarda tutti i prodotti da forno.

L’amilopectina

➢ L'amilopectina, invece, ha una struttura che è seguente:

Ci sono gli stessi legami 1-4 tra le molecole di zucchero, dunque sono pressoché lineari, e poi viene aggiunto un ulteriore legame in posizione 1-6. Quello è un legame importante perché in effetti ci dà una struttura di tipo diverso, un po' più complessa.

L'amilopectina può essere scissa dalle amilasi, che sono degli enzimi capaci di scindere i legami tra uno zucchero e l'altro.

Gli enzimi alfa-amilasi scinderanno esclusivamente i legami 1-4 (vale sia per quanto riguarda l'amilosio sia per quanto riguarda l'amilopectina), mentre le beta-amilasi possono scindere il legame 1-6 (non vale dunque per l'amilosio ma solo per l'amilopectina).

Questo dà luogo a una serie di prodotti più piccoli, quindi di catene zuccherine più piccole che vengono chiamate destrine.

Perché sono importanti le destrine?

Perché sono molto più facilmente digeribili, quindi molti alimenti vengono arricchiti in destrine per usi particolari. Ad esempio, vengono utilizzate per gli ammalati, per le diete, ma anche per i nutrimenti dei bambini.

Le destrine al loro volta possono essere attaccate da altri enzimi: le destrinasi. Quindi, si continua la rottura delle catene e dalle destrine si arriva ad elementi singoli che sono facilmente attaccati.

Il nostro organismo è dotato di una serie di enzimi, ma non tutti sono capaci di scindere dei legami. Ad esempio, se assumiamo dell’amido tal quale noi non siamo assolutamente in grado di nutrircene, anzi diventa un veleno per noi per il semplice fatto che non siamo in grado di scindere. Se, invece, abbiamo delle catene più corte e abbiamo enzimi adatti nel nostro corredo, automaticamente possiamo continuare da soli le successive scissioni e dunque di nutrircene. Noi, ad esempio, non siamo in grado di nutrirci direttamente di una pasta non cotta, ma lo siamo nel momento in cui avviene la cottura. Questo perché alcuni legami vengono già rotti e sono messi in condizione di essere continuati a rompere facilmente dal nostro organismo.

Una degradazione dell'amilosio e una frammentazione dell'amilopectina ci possono dare delle piccole molecole che sono in genere costituite da maltosio e glucosio.

Nella foto che segue vediamo effettivamente dove agiscono le amilasi, ossia sul 1-4 e poi possiamo vedere le glicosidasi che agiscono sul legame 1-6 e infine le fosforilasi che agiscono a livello dell'ossigeno fra un legame e l'altro.

Dove si trova l’amido

L'amido dove lo possiamo trovare?

L'amido lo possiamo trovare in molti vegetali:

• Patate
• Mais
• Frumento
• Grano saraceno
• Riso
• Orzo
• Manioca

Possiamo trovarli nei legumi:

• Fagioli
• Lenticchie
• Ceci

Anche in alcune tipologie di frutta, delle quali i più ricchi di amido sono:

• Banane
• Mele
• Castagne
• Mango

È importante dire che per le mele il riconoscimento della maturazione si fa proprio controllando le rotture dell'amido contenuto all'interno delle mele.

Durante la maturazione avvengono dei fenomeni, l'amido comincia a spezzettarsi per via degli enzimi che sono presenti e c'è la possibilità di formare pezzi più piccoli.

Questo comporta un riconoscimento molto semplice della maturazione di questo frutto.

Ricordiamo, inoltre, che l'amido ha una capacità di legarsi allo iodio, normalmente. Esso forma un complesso blu/azzurro, che tende un po' al viola e questo ci dà anche un indice per poi determinarne la quantità all'interno di un alimento.

Spesso queste tipologie di prodotto, come le castagne, vengono utilizzate in alcune diete per la sostituzione del glutine e ugualmente per quanto riguarda il riso e le patate.

Si sostituisce l'amido ad alcune proteine del granoturco per evitare problemi di celiachia.

Com’è la seguente figura ci mostra un granulo di amido di orzo costituito rispetto a uno di mais, di segale etc. Chiaramente, questa forma diversa è dovuta sia al quantitativo diverso di amilosio e amilopectina, ma anche da come si struttura. È un modo utile per riconoscere al microscopio elettronico la specie da cui derivano i nostri prodotti, ma ci dà anche delle indicazioni sulla possibile digeribilità o meno di un prodotto rispetto all'altro.

A questo proposito bisogna dire che, normalmente, un granulo di amido per noi non è digeribile. Per poter essere attaccato dai nostri enzimi e per poter assorbire le molecole abbiamo bisogno che avvenga un fenomeno: la gelatinizzazione. Significa che la struttura cristallina dei nostri granuli di amido deve essere riformata, passiamo da una struttura cristallina, dunque ordinata, ad una struttura disordinata, che siamo più in grado di attaccare.

Per poter fare avvenire questo fenomeno c'è la necessità di un riscaldamento e di un’idratazione. Significa che la gelatinizzazione deve avvenire in un ambiente acquoso e con del calore. Automaticamente, se siamo in ambiente acquoso, i nostri granuli di amido assorbiranno acqua, si gonfieranno e la struttura cristallina verrà a essere disorganizzata.

L'amilopectina e l'amilosio che hanno la capacità di legarsi all'acqua formeranno dei legami sempre più fitti con l'acqua.

Cosa comporterà questo?

Accadrà che tutta la struttura verrà ammorbidita! Se noi prendiamo ad esempio del riso (costituito per la maggior parte da amido) e lo mettiamo a cuocere in acqua calda, automaticamente vediamo che la struttura diventa molto più morbida proprio perché sta avvenendo un fenomeno di gelatinizzazione, idratazione e rigonfiamento di questi granuli di amido.

La stessa cosa la vediamo nella pasta. La pasta nel momento in cui è secca ha una struttura cristallina abbastanza importante, ma nel momento in cui viene cotta la struttura si disorganizza, acquisisce acqua, si ingrandisce, aumenta lo spessore etc.

La stessa cosa con le farine e le semole, in generale con prodotti da forno a base di farine, sempre però quando abbiamo grossi quantitativi di umidità. Ad esempio, questo fenomeno lo vediamo molto con il pane, con dei dolci lievitati, con le merendine etc.

Molto meno visibile invece, con biscotti o con prodotti da forno che hanno un basso contenuto di acqua, perché lì avviene un fenomeno di tipo diverso, poi lo vedremo.

Un’idratazione quando abbiamo delle catene di amilosio e amilopectina, queste catene sono più esposte all'azione dei nostri enzimi digestivi e questo significa che siamo in grado di attaccare le catene, le spezzettiamo e possiamo nutrirci di questi piccoli elementi.

Questo avviene quando le riscaldiamo in ambiente acquoso.

Ad esempio, nel momento in cui facciamo il pane: facciamo l'impasto, lo facciamo lievitare (significa semplicemente che si sono formate delle molecole di anidride carbonica dagli zuccheri presenti tramite l'azione di lieviti chimici o biologici, che ci fanno ottenere una struttura di tipo alveolare dovuta al glutine che si espande) e infine avviene la cottura.

Questo detto finora racchiude la prima fase, c’è poi una seconda fase di raffreddamento.

Quando avviene il raffreddamento, nelle ore o nei giorni successivi alla cottura, abbiamo una ricristallizzazione o retrogradazione dell'amido. Significa che si allontanano le molecole dell'acqua, dunque amilosio e amilopectina sono sempre meno idratati e cercano di rifare una struttura di tipo organizzato. Chiaramente, non ci sarà mai una configurazione uguale a quella iniziale, ma avremo una struttura rigida perché ci sarà un riarrangiamento delle catene di amilosio e amilopectina, man mano che si eliminano molecole di acqua. Dunque, un pane che ha subito il raffreddamento avrà una struttura rigida che è dovuta proprio al riarrangiamento delle catene di amilosio e amilopectina. In questo caso possiamo dire che il pane è raffermo.

Possiamo, però, far ritornare il tutto ad una struttura più morbida, una struttura più adatta al nostro organismo e per farlo dobbiamo idratarlo. L'idratazione da sola non è sufficiente e dobbiamo utilizzare ancora il riscaldamento! Per fare questo dovremmo avere un sistema che ci dia delle molecole di acqua e un riscaldamento. I vecchi metodi erano mettere bacinelle d’acqua nel forno o coprire il pane con panni umidificati. Ovviamente, tutta l'acqua necessaria non verrà riassorbita e quindi non ci sarà più una struttura morbida come nella prima fase. Resta comunque un modo di ritornare a un sistema gelatinizzato abbastanza buono.

Gelatinizzazione

Vediamo, ora, in particolare questa gelatinizzazione. Se riscaldiamo l'amido in presenza di acqua sappiamo che i granuli vengono a reidratarsi e assumono una struttura gelatinosa, quindi abbiamo un aspetto colloso di molti prodotti ricchi in amido. Se utilizziamo un ambiente acido (leggermente acido) possiamo limitare il passaggio di granuli gelatinizzati nell'acqua di gelatinizzazione e questo è importante ai fini di molte preparazioni di tipo alimentare.

In questo caso noi stiamo riscaldando in ambiente acquoso, quindi con grosse quantità di acqua, ad una temperatura superiore ai 30 °C (qui le temperature variano un po', possiamo andare dai 30÷35 °C fino anche ai 100 °C). Possiamo, però, anche far avvenire un riscaldamento della materia amidacea senza presenza di acqua e a temperature molto elevate, in tal caso avremo la formazione di molecole più piccole di amido, si rompono dei legami e possiamo formare delle destrine. Abbiamo un imbrunimento e possiamo av