Appunti Chimica degli alimenti

Proprietà dei chetosi

I chetosi hanno meno enantiomeri e diastereoisomeri rispetto agli esosi. Nel passaggio da Fisher a Haworth, nel primo caso l'aldeide è libera, mentre nel secondo caso il C1 anomerico è legato a due O. Ci sono due modi diversi di chiusura, che possono avere effetti sulla rotazione della luce. L'acqua può essere considerata come un catalizzatore bifunzionale, in quanto i suoi due doppietti sull'O e H formano legami idrogeno.

Solubilità in acqua: i chetosi sono molto solubili in acqua a causa dei tanti gruppi OH, che agiscono come donatori e accettori di ponti H. Sono composti igroscopici, cioè trattengono facilmente grosse quantità di acqua, rendendo difficile mantenerli nella forma secca e anidra. Questa caratteristica viene sfruttata per mantenere l'umidità degli alimenti. Inoltre, hanno estrema solubilità in acqua, tanto che per molti carboidrati le soluzioni sature contengono più soluto che solvente. Al contrario, hanno pochissima solubilità in soluti organici.

soluzione possono dare mutarotazione = invertire il raggio di rotazione

Sono dolci - grazie a un sistema donatore/accettore di protoni (AH/B) si formano interazioni geometriche.

Similmente questo accade con gli amminoacidi; l'isomero D è dolce, l'isomero L è insapore.

Reazioni chimiche

Tutti possono dare reazioni chimiche - la maggior parte sono reazioni metaboliche alla base della vita, altre sono proprie degli alimenti e avvengono col riscaldamento o con l'evoluzione post mortem/raccolta dei tessuti.

Riduzione del carbonile ad alcol: NaBH4 (alto potere riducente, ma "soft"), elettrolisi o idrogenazione catalitica (questi sono più invasivi dal pdv chimico-fisico).

Polialcoli ottenuti vengono usati come dolcificanti, ma meno valore energetico e dunque maggiore valore dietetico.

Oppure vengono usati per abbassare l'attività dell'acqua (maggiore shelf life)

Usati per ammorbidire alimenti

Inibitori di cristallizzazione (es nei

gelati)Migliorare le proprietà di reidratazione di alimenti liofilizzati o essiccaties. xilitolo: composto con tre centri chirali. Tutti i polialcoli hanno un OH per ogni atomo di carbonio della loro catena.no pK perché non dissociano; ma c'è il logP; elevata solubilitàumettante e dolcificante; attrae osmoticamente l'acqua nell'intestino e a livello renale → diuretico osmoticoE number: E967 (glazing agent - agente "scivolante")es.glucosio: un aldeide ("...esanale"). Aumentano accettori di ponti H rispetto ai donatori (si è perso un OH che è diventato carbonile)è anche possibile l'Ossidazione; cambiano completamente le caratteristiche perché compare un acido! aldonico, dicarbossilico, uronicose si usa un ossidante forte si ottiene un acido dicarbossilico; in caso di un polimero si può ottenere un acido poliglucuronico.Reazioni acido-basecome conseguenza possono dare la deidratazione,

La perdita d'acqua spesso porta alla formazione di composti eteroaromatici ossigenati (con l'ossigeno) come prodotti di disidratazione organica degli zuccheri. Questi composti si formano attraverso riscaldamento o in condizioni acide.

Un esempio di tale composto è l'idrossimetilfurfurale (HMF), che viene utilizzato come marcatore di freschezza/adulterazione del miele. Questi composti sono considerati "biomarkers" quando si formano in processi fisiologici e vengono utilizzati per valutare le proprietà sensoriali.

Le unità di misura utilizzate per quantificare la presenza di questi composti sono ppm (mg/kg) e ppb (µg/kg).

Le reazioni basiche tendono a causare la rottura della molecola e quindi molti zuccheri a sei termini si rompono formando due trioli (esidrossiacetone o derivati aldeidici a tre termini). Un esempio di questa reazione è la formazione del caramello, che viene anche utilizzato come colorante (agente E150).

Il colore caratteristico del caramello si sviluppa a causa di un processo di imbrunimento non enzimatico pirolitico (coinvolge il riscaldamento).

Un'altra reazione importante è la reazione di Maillard, che avviene tra gli zuccheri riducenti (soprattutto il D-glucosio) e i gruppi amminici primari (NH2 legati a un C alifatico semplice).

soprattutto Lysla driving force di questa reazione è il potere nucleofilo dell'ammino gruppo, che ha un doppietto libero attrato dal C carbonile che è elettronpovero. Successivamente l'H dell'aminogruppo rimasto solo se ne va con l'OH originariamente legato allo zucchero formando un' imina, o base di Schiff; ha in alfa un gruppo alcolico che può trasformarsi in 1,2-Enaminolo e trasformarsi poi in un amino chetoso, che è il composto di Amadori. Questi composti sono addotti tra zuccheri e proteine e sono i primi step di una serie di reazioni molto importanti ciclizzazione; i prodotti di ciclizzazione sono piccole molecole con un aroma caratteristico (oltre all'imbrunimento) ricorda pirazine, furani, pirani (maltolo) 2,5-dimetilpirazina usata come dolcificante - si forma ogni volta che viene cotto un prodotto da forno è un composto CHN, quindi ha caratteri debolmente basici (i due N possono essere accettori di H) per protonare la.

pirazina (Basic pka 1.59; -0.70) bisogna scendere fino a pH = 1 (stomaco)pochissimo solubile in acqua; si sono persi tutti gli OHnaturalmente presente in asparagi...

Melanoidine: polimeri che si formano da furfurale e prolina, con formazione di sistemi coniugatiil sistema triconiugato è un cromoforo, responsabile dell'assorbimento della radiazione EM.

Questa reazione può riguardare l'amina libera o la lisina di una proteina.

Una caratteristica di questi prodotti è la presenza di doppi legami coniugati (l'energia di questi legami viene abbassata dalla possibilità di risonanza degli elettroni).

Reazioni di maillard - modificazioni delle proteineLa lisina presenta una catena in posizione delta dell'ammino gruppo; anche all'interno di una catena proteica può avvenire una reazione con uno zuccchero, disidratazione e può avvenire la chiusura ad anello furanico, quindi il risultato netto è che la proteina viene modificata

In funzione di riscaldamento, aw e pH. Ovviamente devono esserci anche degli zuccheri, altrimenti non si formano gli addotti. La furosina si forma ad esempio nel latte, più alziamo la temperatura e più il composto si forma quindi i mg/kg di furosina che si possono misurare nel latte riscaldato con metodi UHT sono maggiori di quelli misurati nel latte pastorizzato e a loro volta sono maggiori rispetto a quelli del latte crudo. Il latte sterilizzato che è sottoposto a temperature elevatissime ha valori ancora più elevati così come i latti in polvere. Prodotti da forno e noodles uguale. Questa reazione può essere regolata variando i livelli di acqua e i tipi di zuccheri per quanto possibile, il pH e la presenza di metalli che possono comportarsi da catalizzatori delle reazioni radicaliche. Con l'aumento della T nella cottura si assiste ad una diminuzione di Lisina nelle proteine perché partecipa a queste reazioni. Cross-linking delle proteine.

E tossicità in vivo, se abbiamo tanti zuccheri circolanti nel sangue, verranno portati nei vari tessuti (proteici), formando prodotti di amadori anche a volte traproteina e proteina (es. due Lys tenute insieme da cross-link formato da uno zucchero) - es. pentosidina, che tiene insieme due aa. Pentosidina, bis.pirallina...sono tossine endogene: si formano nel nostro organismo a elevate concentrazioni di zuccheri, sono gli AGEs. Tossiche perché hanno dei recettori propri, i RAGE.

Acrilammide: si forma a 120-200°C in seguito alla reazione tra il glucosio e l'asparagina (si forma la base di Schiff che perde l'acido carbossilico e il prodotto di carbossilazione può evolvere per disidratazione formando una molecola con doppi legami). Neurotossica e forse anche cancerogena per la reazione di Michael (addizione nucleofila al carbonile) tra l'acrilammide e la guanina - può dare mutazioni del DNA. È un marcatore di tossicità in crackers e patatine.

fritte è elevata. Livello massimo consentito 200 ppb Oligosaccaridi: ponte etereo / O tra due monosaccaridi: introduce molta stabilità! Questa stabilità si osserva bene quando il numero di unità oligosaccaridiche comincia a essere elevato. Tendenzialmente si perde il potere riducente (si perde il C anomerico), ma non la solubilità. Lattosio e maltosio sono ancora riducenti, il saccarosio no. oligo a 5-6-7 termini: ricorda ciclodestrine, che sono anche chiuse a barile. Gruppi ossidrilici primari sono più vicini tra loro e formano la base; gli OH sono nella parte alta. Si crea una zona centrale relativamente idrofobica. Agenti stabilizzanti per vitamine lipofiliche e composti aromatici. Legami 1,4-alfa glicosidici Le dimensioni del barilotto dipendono dal numero di unità glucosidiche presenti nella catena, es. se sono sei, il diametro è all'incirca di 5 Armstrong e la destrina si chiama alfa-destrina. Se sono 7 che è la cosa

più frequente sono chiamate beta-ciclodestrine ed hanno un diametro interno di 6/6,5 A.

Se sono 8 allora vengono chiamate gamma-ciclodestrine con un diametro interno di 8.

Il diametro è importante perché la molecola che va all’interno dev’essere in grado di entrare.

Una cosa importantissima che fanno le ciclo-destrine è che sono in grado di discriminare selettivamente per esclusione, diversi enantiomeri.

Vengono infatti utilizzate per le colonne chirali. ciclodestrine legate alla fase stazionaria (mediante leganti chimici) il risultato sarà un cromatogramma con due picchi dove R ed S sono identificati.

Sfruttando molecole lipofiliche si possono fare integratori alimentari o addirittura farmaci che permettono di includere queste molecole e disomministrarle, queste vengono infatti poi digerite dai nostri enzimi e ciò che vi è all’interno es. vitamina, diventa biodisponibile.

Polisaccaridi unità monomeriche > 20; legami glicosidici.

La maggior parte tra 200 e 3000, ma possono arrivare anche a 15k. Lineari o ramificati utilizzati tecnologicamente per sfruttare le interazioni con acqua. Solubilità molto alta, che all'aumento del PM passa prima a una fase di sospensione, per poi arrivare a ua fase di insolubilità. Acqua di idratazione, fino a un certo livello non è congelabile - utilizzati come criostabilizzatori. Stabilizzano gli alimenti alle basse T a cui sono conservati, senza indurre modificazioni (?). Sempre confrontare per ogni glicano le proprietà riempitive e meccaniche (che fanno sì che la pianta abbia uno scheletro) con le proprietà nutritive e di riserva. Strutture di sostegno: cellulosa, emicellulosa, pectina nelle piante; chitina e mucopolisaccaridi negli animali. Strutture di riserva: amido, destrine, inulina nelle piante e glicogeno negli animali. Comunque tutti hanno caratteristiche di affinità elevatissima per l'acqua e usati come ispessenti e.potrebbe essere fatta in base alla lunghezza delle catene laterali. I polimeri lineari sono costituiti da una catena principale senza ramificazioni, mentre i polimeri ramificati hanno catene laterali che si diramano dalla catena principale. Queste catene laterali possono essere lunghe o corte, e la loro presenza influisce sulle proprietà del polimero.