Chimica degli alimenti

Chimica degli alimenti

Prof.ssa Bertazzo Anna Pasinelli

Sommario

• 1. Lezione introduttiva ................................................................................................................................ 2
• 2. Glucidi .......................................................................................................................................................... 4
• 3. Lipidi alimentari ......................................................................................................................................... 8
• 4. Alterazioni dei lipidi ............................................................................................................................... 12
• 5. Antiossidanti ............................................................................................................................................ 15
• 6. Proteine alimentari ................................................................................................................................ 18
• 7. Acqua ......................................................................................................................................................... 24
• 8. Additivi alimentari ................................................................................................................................. 29
• 9. Latte ........................................................................................................................................................... 31
• 10. Latte in commercio .............................................................................................................................. 36
• 11. Latti modificati ...................................................................................................................................... 41
• 12. Analisi del latte ..................................................................................................................................... 43
• 13. Yogurt ..................................................................................................................................................... 47
• 14. Burro ....................................................................................................................................................... 50
• 15. Analisi del burro ................................................................................................................................... 54
• 16. Formaggio .............................................................................................................................................. 57
• 17. Analisi del formaggio ......................................................................................................................... 63
• 18. Olio di oliva ............................................................................................................................................ 65
• 19. Classificazione oli di oliva .................................................................................................................. 70
• 20. Analisi chimiche dell’olio di oliva .................................................................................................... 73
• 21. Olio di semi .............................................................................................................................................. 77
• 22. Margarina .............................................................................................................................................. 82
• 23. Olio di palma .......................................................................................................................................... 85
• 24. Cereali ...................................................................................................................................................... 88
• 25. Analisi dei cereali .................................................................................................................................. 92
• 26. Pane e pasta ............................................................................................................................................ 94
• 27. Analisi pane e pasta .............................................................................................................................. 98
• 28. Riso ........................................................................................................................................................... 99
• 29. Uova ....................................................................................................................................................... 102
• 30. Analisi uova .......................................................................................................................................... 108
• 31. Carne ...................................................................................................................................................... 109
• 32. Insaccati ................................................................................................................................................ 113
• 33. Analisi della carne ............................................................................................................................. 119
• 34. Prodotti ittici ...................................................................................................................................... 121

1. Lezione introduttiva

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Definizione di alimento

• Una qualunque sostanza che l’organismo introduce in se stesso ed utilizza per produrre energia, per accrescere, eventualmente, la sua massa, per riparare le perdite, rinnovare le strutture e per regolare le attività metaboliche.
• Ogni sostanza, di solito naturale e composita che, in equilibrio con altre, concorre ad assicurare il ciclo vitale e la persistenza della specie presentando caratteri di appetibilità ed economicità.
• Le sostanze che l’organismo vivente utilizza per ricavare energia, per costruire e ricostruire i propri tessuti, per regolare le proprie funzioni, per costruire e reintegrare le proprie riserve.

Per la specie umana gli alimenti sono costituiti da organismi, parti di organismi vegetali o animali e prodotti derivati.

Definizione legislativa di alimento: sostanza o prodotto trasformato, parzialmente trasformato o non trasformato destinato a essere ingerito, o di cui si prevede ragionevolmente possa essere ingerito da esseri umani.

Non sono compresi:

• Mangimi: composti alimentari destinati agli animali.
• I vegetali prima della raccolta.
• Medicinali.
• Cosmetici.
• Tabacco.
• Sostanze stupefacenti e psicotrope.
• Residui e contaminanti.

La classificazione degli alimenti può essere condotta sulla base delle proprietà dei nutrienti:

• Energetici: alimenti che forniscono energia e sono caratterizzati soprattutto da carboidrati e lipidi.
• Plastici: alimenti che hanno nella loro composizione proteine destinate a fare da costituenti di muscoli e membrane.
• Protettivi: alimenti che hanno al loro interno componenti che svolgono funzioni importanti: per esempio vitamine, minerali e oligominerali.
• Nervini: categoria alimentare molto piccola; sono alimenti costituiti da componenti che agiscono a livello del sistema nervoso centrale, come caffeina, teobromina. Sono quindi alimenti come caffè, tè e cioccolato.
• Condimenti: sono costituiti per la maggior parte da alimenti ad alto contenuto lipidico, olio, burro.

All’interno degli alimenti vi sono una varietà di macronutrienti e di micronutrienti. I macronutrienti come lipidi, proteine e glucidi sono presenti in quantità maggiore rispetto ai micronutrienti che sono vitamine e sali minerali. Esistono poi una serie di componenti che sono privi di valore nutrizionale in senso stretto: sono componenti che hanno azioni che vanno ad incidere sugli aspetti salutistici di un alimento stesso quindi hanno una funzione sul nostro benessere. Essi sono polifenoli, antociani, catechine, fibra, clorofille, caroteni, fitati, ossalati. Svolgono azioni come catturare i radicali liberi. La fibra ha un ruolo importantissimo nel regolare i sistemi digerente e nel controllare intestino crasso e tenue.

2. Glucidi

I carboidrati o glucidi sono composti costituiti da carbonio, idrogeno, ossigeno. Sono quei componenti che danno sapore, consistenza, varietà e sono anche importanti ai fini di una funzione energetica. Un grammo di carboidrati fornisce 4kcal. Hanno formula generale: ( ) 2 La loro distinzione avviene in base alla loro struttura: monosaccaridi, disaccaridi-oligosaccaridi e polisaccaridi.

Inoltre se parliamo di aldosi questi possono avere anche dei carboni chirali. I monosaccaridi si presentano anche sotto forma di chetosi e anche in questo caso ci possono essere carboni chirali.

I carboidrati possono essere anche divisi in base al loro interesse agro alimentare e quindi definirli:

• Zuccheri (1-2): sono quelli che possiedono una struttura mono o disaccaridica. I principali monosaccaridi sono glucosio e fruttosio; il principale disaccaride è il saccarosio.
• Oligosaccaridi (3-9): costituiti da una struttura che contiene dai 3 ai 9 monomeri. Si parla di malto oligosaccaridi come le maltodestrine o di altri oligosaccaridi.
• Polisaccaridi (>9): costituiti da una struttura che contiene più di 9 monomeri. Ne fanno parte l’amido diviso in amilosio e amilopectina e i polisaccaridi non amidacei come la cellulosa.

Zuccheri

• Per quanto riguarda gli zuccheri il più importante tra gli zuccheri monosi e anche il principale esistente in natura è il glucosio, chiamato anche destrosio. È presente sia nel regno animale che vegetale e si trova come tale o come monomero per gli oligosaccaridi e i polisaccaridi.
• Il fruttosio o levulosio è invece un chetoesoso; è molto diffuso nel regno vegetale e si trova principalmente nella frutta.

Gli zuccheri hanno una peculiarità: il fatto di addolcire gli alimenti e quindi si parla di potere edulcorante. Oltre agli zuccheri come edulcoranti possono essere usate anche strutture di sintesi come la saccarina.

Rispetto al saccarosio il glucosio è più edulcorante ed lo è ancora di più il fruttosio, solo più edulcoranti di circa 1 valore. Le sostanze di sintesi invece hanno un potere edulcorante circa 100 volte maggiore.

I disaccaridi si distinguono in strutture come il maltosio che è costituito da due molecole di glucosio o struttura come il lattosio che è costituite da due molecole diverse.

• Il maltosio si ottiene da idrolisi parziale dell’amido in ambiente acido o ad opera dell’enzima diastasi nel malto. L’orzo germinato, malto, produce degli enzimi che idrolizzano l’amido che agiscono scindendo le due molecole di glucosio. Per questa caratteristica è facilmente digeribile, utilizzato per alimenti per neonati o bevande e per la preparazione della birra.
• Il lattosio è l’unico disaccaride di origine animale; è formato da una molecola di glucosio e da una di galattosio. Ha un potere edulcorante circa 1/6 del saccarosio ed è molto utilizzato dai lattobacilli che attraverso una fermentazione possono portare ad acido lattico. Questa caratteristica è importante in tutti i derivate del latte.
• Il disaccaride per eccellenza è il saccarosio; è formato da una molecola di glucosio e da una molecola di fruttosio. Il legame tra il carbonio 1 del glucosio e il carbonio 2 del fruttosio implica che tutte e due le funzioni carboniliche sono bloccate. Questa è una caratteristica importante al fine di altre reazioni che avvengono negli alimenti. Il saccarosio si ottiene come estratto dalla barbabietola o come canna da zucchero. Una caratteristica del saccarosio è che viene e può essere trasformato in un prodotto che dà origine ad un’inversione del saccarosio che porta ad un composto che ha potere edulcorante maggiore e può essere quindi utilizzato per gelati, dolciumi e bevande. Il saccarosio per opera di enzimi idrolitici o per semplice idrolisi in ambiente acido va incontro a scissione tra glucosio e fruttosio; entrambi gli zuccheri hanno la capacità di ruotare l’angolo del piano della luce polarizzata con deviazioni diverse, glucosio +52,5°, fruttosio -92,4°. Complessivamente si ottiene una miscela equi molecolare di glucosio e fruttosio che ha un angolo di rotazione di -20,2°. Il saccarosio invece possiede un angolo di deviazione che è +66,5°. Si chiama quindi zucchero invertito poiché inverte il piano della luce polarizzata passando da +66,5 a -20,2 una volta che è idrolizzato.

Ciò che a noi interessa è che a parità di peso, lo zucchero invertito è più dolce e quindi viene maggiormente impiegato nell’industria alimentare.

Tra i composti sintetici ci sono saccarina, acefulsame, aspartame che vengono utilizzati per addolcire; sono accompagnati da prodotti di origine naturale come stevioside che ha comunque un potere edulcorante maggiore rispetto al saccarosio. Il saccarosio rimane lo zucchero più utilizzato sia per uso individuale che in industria alimentare.

Polisaccaridi

I polisaccaridi si distinguono per una loro caratteristica chimica e per la funzione che essi svolgono:

• Polisaccaridi di riserva: sono immagazzinati come granuli e permettono ai vegetali e agli animali di accumulare riserve di glucosio da utilizzare per esigenze energetiche. Sono amido, prevalente negli alimenti di origine vegetale, glicogeno, prevalentemente nel regno animale, inulina, xilani.
• Polisaccaridi di sostegno: cellulosa, emicellulosa, agar. Costituiscono la struttura dei tessuti animali e in particolare vegetali.
• Polisaccaridi complessi: si ritrovano nei liquidi e nei tessuti dell’organismo con funzioni lubrificanti e anticoagulanti, eparina. Sono per esempio i mucopolisaccaridi e le mucine.

Se sono costituiti da un solo glucoso sono chiamati omopolisaccaridi; se invece contengono strutture diverse sono chiamati eteropolisaccaridi.

Amido

Amido. È uno dei polisaccaridi che è presente in numerosi alimenti che consumiamo. L’amido è costituito da due diverse catene chiamate: amilosio che presenta una struttura lineare e rappresenta il 20% dell’amido; i legami tra glucosio e glucosio sono legami alfa 1-4. Il restante 80% è dato da una struttura ramificata, l’amilopectina che presenta delle ramificazioni dovuti ai legami alfa 1-6. Sia la catena amilosio che l’amilopectina sono dei polisaccaridi digeribili; diverso dalla cellulosa che presente un legame beta 1-4 che rende questa struttura indigeribile. I principali alimenti che contengono l’amido sono:

• Cereali.
• Legumi.

La caratteristica nutrizionale delle due catene rende la catena dell’amilopectina, quella ramificata, più digeribile rispetto a quella lineare dell’amilosio. L’alimento risulta più o meno digeribile in base alla proporzione tra amilosio e amilopectina. Per esempio il frumento risulta più digeribile rispetto al mais dentato. In base a queste osservazioni sono stati ottenuti il mais waxy e il riso waxy dove la percentuale è stata variata in modo da avere al 1% amilosio e al 99% amilopectina.

Questo interesse nasceva dal fatto che all’inizio erano pensate più digeribili ma è anche vero che poi nel tempo, attraverso un uso più continuato, si è visto che non era poi vero. I derivati waxy senz’altro sono quelli che hanno una maggiore resistenza alla retrogradazione.

Ecco quali sono i fattori che intervengono nella digeribilità dell’amido:

• Elevato rapporto amilosio/amilopectina: alta concentrazione di amilosio implica un maggiore tempo di digestione.
• Cristallinità: durante la cottura l’amido è amorfo e pronto alla digestione.
• Integrità dei granuli: processi di trasformazione: macinazione, raffinazione, shearing, high pressure.
• Matrice botanica: amido di patata o altri tuberi più resistente all’alfa amilasi pancreatica.
• Rivestimento dei granuli di amido: tipico dei legumi.
• Interazioni con grassi e proteine: prevengono la gelatinizzazione.
• Cottura: retrogradazione.
• Acidi organici: una piccola parte della digestione dell’amido avviene anche nello stomaco da parte degli acidi idroclorici.
• Inibitori degli enzimi: acido fitico e lecitine sono inibitori dell’amilasi.
• Presenza e viscosità della fibra: rallenta la digestione nello stomaco e la transizione del contenuto nel duodeno, la diffusione dei saccaridi nel duodeno, l’idrolisi dei polisaccaridi, l’assorbimento dei monosaccaridi nei microvilli.

L’indice glicemico indica la digeribilità di un prodotto; maggiore è l’indice glicemico di un prodotto più veloce avviene l’assorbimento del glucosio da parte degli alimenti che contengono l’amido. Riso raffinato, pane bianco hanno un indice alto; pane di grano integrale, riso integrale hanno un indice medio ed infine la pasta, i legumi e la frutta hanno un indice basso.

La proprietà dell’amido porta alla struttura e dà consistenza all’alimento: il trattamento dell’amido influisce sui processi di gelatinizzazione e sulla retrogradazione dell’amido. La retrogradazione dell’amido è quell’evento in cui l’amido, una volta sottoposto a temperature elevate in acqua gelatinizza in modo da creare delle strutture di catene di amilosio e di amilopectina molto più esposte all’azione idrolitica degli enzimi digestivi. Durante il raffreddamento invece questa struttura viene persa e l’amido tende a tornare a una struttura ordinata, non perfettamente analoga a quella di partenza, dando origine alla ricristallizzazione in una struttura che risulta essere meno digeribile rispetto alla forma di gelatinizzazione. In questo modo la retrogradazione porta ad ottenere delle strutture diverse: il pane del giorno dopo, a causa della perdita di acqua, ha una struttura più dura: si ha il pane raffermo.

I granuli di amido integri sono insolubili in acqua fredda per la forza dei legami idrogeno che uniscono le catene t