Appunti secondo parziale del corso di Chimica fisica

TENSIOATTIVI GEMINI

Il termine gemini indica una particolare classe di lipidi costituiti da 30

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due catene alchiliche due gruppi ionici gruppo spacer.

e da connessi attraverso un

Quest’ultimo può essere:

idrofobico idrofilico

- (alifatico o aromatico) o (poliestere)

- corto (due gruppi metilenici) o lungo (fino a 20 gruppi metilenici)

- rigido o flessibile

Diverse sono le ragioni che spiegano l’interesse suscitato attorno a questa classe di

tensioattivi: cmc più basse

1) Sono caratterizzati da di quelle dei corrispondenti monomeri

più efficienti nel ridurre la tensione superficiale

2) Sono dei corrispondenti monomeri

dell’acqua. elevata

3) Le soluzioni acquose di alcuni tensioattivi a corto spaziatore possiedono un’

viscosità anche a concentrazioni relativamente basse.

maggiore tendenza ad adsorbire in superficie

Hanno , rispetto alla loro tendenza a

formare micelle.

Aumentano la bagnabilità,

4) promuovono l’emulsione di oli in acqua, aumentano la

dispersione dei solidi e possiedono un’alta capacità di stabilizzare la schiuma.

costi ragionevoli

5) Alcuni gemini possono essere prodotti con facilitandone quindi

l’utilizzo anche in campo industriale e agricolo.

proprietà antimicrobiche,

6) Alcuni di essi presentano sono adatti al contatto con la

pelle grazie ai loro bassi valori di cmc e sono sicuri dal punto di vista ecologico e del

controllo ambientale.

7) Le strutture di questi gemini sono in grado di resistere a condizioni estreme di

temperatura.

8) Ci sono gemini appositamente progettati e sintetizzati per essere utilizzati come

vettori non-virali in gene delivery

solubilizzazione sinergismo

9) miglior proprietà di e limiti nell’efficienza del trasferimento,

In generale quindi la terapia genica vede nella

durata dell’espressione, reazione immunitaria sicurezza della procedura.

nella e nella

-terapia genica mediata da vettori non virali

-vantaggi7svantaggi dei tensioattivi non virali

-tensioattivi gemini

-principali eventi del processo di trasfezione

- domini del vettore non virale ideale 31

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ATTIVITA’ DELL’ACQUA NEGLI ALIMENTI cause esterne interne.

Gli alimenti sono materiali biologici altamente deperibili per e

Le cause esterne sono rappresentate dai microrganismi (batteri, lieviti, muffe) che le

contaminano; quelle interne possono essere individuate invece negli enzimi

naturalmente presenti negli alimenti.

Altre alterazioni possono essere provocate anche da reazioni chimiche (ossidazione,

idrolisi, imbrunimento non enzimatico).

In funzione dell’attività dell’acqua, si è in grado di controllare lo sviluppo microbico.

shelf life,

In particolare si parla di ovvero la vita commerciale del prodotto, la quale

deve essere aumentata il più possibile.

velocità di crescita

La dei microrganismi e quella delle reazioni chimiche che

provocano il deterioramento di un alimento sono influenzate dal contenuto d'acqua

dell'alimento stesso.

Negli alimenti l'acqua si può trovare in due forme:

"libera":

- trattenuta all'interno dell'alimento da strutture che la inglobano (parte di

congelabile attaccabile dai microrganismi).

acqua e Devo quindi cercare di abbassare

il più possibile l’acqua libera.

"legata":

- fissata, cioè da componenti solidi dell'alimento grazie a veri e propri legami

disponibile per l’attacco microbico)

chimici, come nel caso delle proteine (acqua non

La frazione di acqua definita "libera" partecipa alle varie reazioni di alterazione, e

quindi deve essere quantificata per valutare la stabilità di un prodotto alimentare. Il

parametro che oggi viene considerato utile per la valutazione della stabilità di un

alimento è l'attività dell'acqua (A ).

w

Gli alimenti vengono suddivisi in base al valore di A :

w

altamente deperibili:

- alimenti A >0,95

w

deperibili:

- alimenti 0.90<A <0,95

w

umidità intermedia:

- alimenti con 0,65<A <0,90 (alterazioni da muffe o batteri)

w

stabili:

- alimenti A <0,65 (nessun sviluppo di microrganismi, a meno che non si

w

verifichi una reidratazione in corso di conservazione)

Oltre all’attività dell’acqua, vi sono anche altri fattori che influenzano lo sviluppo

microbico:

temperatura

- pH

- ossigeno

- tensione di

concentrazione salina

- composizione

- dell’alimento 32

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stabilizzazione

I metodi di conservazione degli alimenti raggiungono il loro obiettivo di

attraverso differenti percorsi basati sul controllo dei fattori sopra indicati: distruzione

dei microrganismi; rallentamento della loro velocità di crescita e di quella delle altre

reazioni di alterazione attraverso la diminuzione del contenuto o della disponibilità di

acqua, modificazione delle condizioni dell'ambiente che circonda l'alimento e/o

riduzione della temperatura.

Il parametro che oggi viene considerato utile per la valutazione della stabilità di un

l'attività dell'acqua (aw).

alimento è

DEFINIZIONE DELL’ATTIVITÀ DELL’ACQUA

a = P /P

w v 0

P = pressione di vapore dell’acqua dell’alimento alla temperatura T

v

P = pressione di vapore dell’acqua pura alla temperatura T

0 umidità relativa all’equilibrio,

aw è anche detta ed è una costante caratteristica di

ogni alimento (a T = cost.)

In una camera ermetica, l’acqua libera contenuta in un alimento, evaporando

spontaneamente, tende a saturare l’ambiente fino all’equilibrio, per cui con la misura

nella fase di vapore si determina l’attività dell’acqua del campione.

frazione molare condizioni ideali

L’attività dell’acqua è uguale alla dell’acqua solo in

(ma in un alimento non sono quasi mai condizioni ideali, perché vi sono troppe

interazioni preferenziali). soluzioni

Quindi l’attività dell’acqua è uguale alla frazione molare solo nel caso di

molto diluite. potenziale chimico μw = μw ° + RT ln

L’attività dell’acqua (aw) è riferita al (μw) da

(aw)

dove μw ° è il potenziale chimico standard dell’acqua.

Le equazioni risultanti, sebbene partano da questa salda base teorica, richiedono

semplificazioni empiriche dovute ai problemi relativi alle interazioni fra i componenti

tra loro e con l’acqua.

La maggior parte degli alimenti presenta parecchie ragioni di non idealità, per cui non

è possibile utilizzare trattamenti teorici per predire a dalla composizione.

w tensione relativa di

Questo significa che aw deve essere determinata, misurando la

vapore dell’acqua in equilibrio con l’alimento. essiccati

Si studia l’adsorbimento dell’acqua in alimenti in stufa, misurando l’umidità

relativa in funzione dell’attività dell’acqua (rapporto fra la tensione di vapore

dell’acqua in equilibrio con l’alimento e la tensione dell’acqua pura). 33

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I dati sperimentali vengono interpretati per mezzo di equazioni sia teoriche che

empiriche, per ottenere informazioni sull’interazione fra i siti superficiali e l’acqua.

La relazione fra aw e l’umidità relativa, a temperatura

costante, è chiamata isoterma di adsorbimento.

Si costruiscono quindi queste curve, dove in ascissa si riporta

l’attività dell’acqua e in ordinata il contenuto d’acqua

(umidità relativa).

percentuale dell’alimento l’igroscopicità condizioni di

Essa dà informazioni circa e le

essicamento che devono essere applicate.

Tutte queste curve, descritte da diverse equazioni, hanno una

tre zone.

caratteristica comune: si possono dividere in

REGIONE I monostrato

0 < aw < 0,25 si forma il



Nei cibi questo tipo di acqua è fortemente legata ai gruppi idrofilici,

carichi e polari, di componenti dei cibi come proteine e polisaccaridi;

ha una entalpia di vaporizzazione considerevolmente più elevata

dell’acqua pura, non è congelabile e non è disponibile per reazioni

chimiche (acqua molto legata all’alimento, ne è parte strutturale)

REGIONE multistrati

0,30 < Aw < 0,65 formazione di



II L’adsorbimento di acqua è lineare e graduale.

Questa regione include molecole d’acqua che formano

progressivamente strati addizionali e mostrano una strutturazione

gradualmente decrescente con una transizione verso le proprietà

chimiche e fisiche proprie della normale acqua. Rispetto alla regione I,

l’entalpia di vaporizzazione è più bassa e la velocità di vaporizzazione

più elevata (non ancora congelabile, ma meno legata all’alimento

rispetto alla regione I)

REGIONE 0,65 < aw < 1 L’acqua si comporta come nelle soluzioni acquose.



III acqua congelabile

Si tratta di (avviene lo sviluppo microbico).

Include anche l’acqua trattenuta negli spazi vuoti e l’acqua

debolmente associata con le proteine (acqua libera).

Non è facile ottenere queste curve, ma ci interessa sapere come devono essere

utilizzate. umidità relativa

Tramite la curva, ottengo infatti il valore di dell’alimento.

shelf life

Diminuire l’attività dell’acqua significa quindi aumentare la dell’alimento.

diminuire l’aw

Per è possibile:

- aggiungere additivi che assorbono l’acqua (NaCl, glicerolo, zucchero)

- diminuire la disponibilità dell’acqua attraverso la cristallizzazione (congelamento)

- eliminare l’acqua (essiccamento) 34

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Attività dell’acqua negli alimenti e isoterme di assorbimento

CINETICA CHIMICA

Una trasformazione chimica o reazione chimica, avviene quando vi è rottura di legami

reagenti,

chimici presenti nei e la formazione di legami chimici, diversi dai precedenti,

prodotti.

caratteristici di nuove sostanze definite

Le reazioni chimiche spontanee possono svolgersi a diverse velocità.

tempo

La velocità di una reazione, dipende dal necessario per la formazione dei

prodotti.

La velocità di reazione esprime la variazione della quantità di reagente o di un

V = Δ / Δt

prodotto nell’unità di tempo: reazione quantità

A differenza della termodinamica, che si occupa della stabilità relativa tra r