Appunti Biochimica alimentare

NAD+ NADH

La reazione è spostata verso destra quando:

• Il pH è alcalino

• L’acetaldeide viene ulteriormente trasformata

Aldeide deidrogenasi

Acetaldeide ac. Acetico l’equilibrio è spostato verso destra

NAD+ NADH

Per ogni etanolo consumato si formano 2 NADH

Caratteristiche:

• Si utilizzano due enzimi

• Si misura l’assorbanza a 340nm

• Le moli di etanolo sono la metà delle moli di NADH che si formano

Un composto che viene facilmente quantificato è il NAD ridotto o ossidato.

• Assorbono a 340nm

Determinazione di un singolo composto con reazioni accoppiate, la seconda reazione serve per la formazione

della specie rilevabile

Dosaggio del glucosio

Esochinasi G6Pdh

Glucosio glucosio 6P 6P gluconato

ATP ADP NAD+ NADH

Decorso temporale della reazione

Le moli di NADH sono uguali alle moli di glucosio presenti.

Determinazione di più composti presenti in un’unica miscela iniziale

Dosaggio glucosio e fruttosio

Glucosio glucosio-6-P 6-P-gluconato

Fruttosio fruttosio-6-P

Esochinasi e G6Pdh permettono di dosare il glucosio presente. La successiva aggiunta

dell’isomerasi permette di dosare anche il fruttosio. Gli enzimi vengono aggiunti in

opportuna sequenza per potere dosare più composti.

Con un solo saggio posso produrre due zuccheri. (nel caso di un succo è possibile sapere

se c’è più glucosio o più fruttosio).

Saccarosio

Il saccarosio viene dosato come glucosio (che si forma dall’idrolisi del saccarosio stesso). Questo dosaggio richiede di

sapere quanto glucosio libero era inizialmente presente nel prodotto.

L’invertasi non può lavorare in contemporanea agli altri enzimi perché richiede un pH acido.

NOTA: Nello schema presentato le moli di saccarosio sono uguali alle moli di

glucosio in quanto non è presente l’enzima fosfofrutto isomerasi (che

conververte il fruttosio 6P in glucosio 6P).

NOTA: le moli di saccarosio sono la metà delle moli di glucosio in quanto è presente l’enzima fosfofrutto isomerasi

(che conververte il fruttosio 6P in glucosio 6P)

Stabilizzazione alle interfacce: permette di far coesistere due fasi.

Caratteristiche generali

Fase dispersa Fase continua Definizione Esempio

solido Liquida sol Latte

liquido Liquida Emulsione Panna, maionese

gas liquida schiuma Meringa, impasti

• Sol: è rappresentato da una fase continua liquida all’interno del quale vi è dispersa una fase solida.

Un esempio sono le caseine nel latte (proteine in cui all’interno della fase continua sono disperse).

• Emulsione: si ha una fase idrofilica e una fase idrofobica; la fase idrofilica è la fase continua liquida al cui interno

vi è la fase idrofobica sempre liquida rappresentata da lipidi.

Un esempio è la maionese o la panna o tutte le salse.

• Schiuma: vi sono due fasi, una fase idrofilica liquida e una fase idrofobica rappresentata da una fase gassosa.

Un esempio è la meringa e tutti gli impasti (da forno).

Nella formazione e nella stabilizzazione di questi sistemi le proteine hanno un ruolo importante.

Schiuma

Essa viene generata per azione meccanica, ovvero viene inglobata all’interno della struttura idrofilica formata in

ambiente acquoso l’aria.

Meringa: si prende l’albume e attraverso l’azione meccanica si forma una struttura al cui interno viene inglobata

dell’aria perché denaturo le proteine presenti nell’albume (80% è acqua e 20% rappresentato da ovoalbumina). Si

forma quindi per scambio di residui di solfuro una struttura proteica che trattiene l’aria. Quindi le proteine hanno la

funzione di stabilizzare la struttura dove le parti idrofiliche saranno verso l’acqua mentre le parti idrofobiche saranno

esposte verso il gas inglobato.

Impasti (panificazione, dolci): le proteine che sono presenti nei cereali (gluteline e gliadine) sono ricche in ponti

disolfuro; per azione meccanica e aggiunta dell’acqua si forma una fase continua idrofilica costituita da proteine che

sviluppano il glutine (complesso proteico, ovvero una rete stabilizzata da interazioni idrofobiche e interazioni

disolfuro tra le diverse proteine, tra le gliadine e gluteline). Questa rete proteica che costituisce una fase continua

idrofilica, nel momento della lievitazione, si ha la produzione di gas, il quale viene trattenuto grazie alla struttura

che si forma. Questa rete ha le proteine organizzate come prima: parte idrofilica verso la parte continua ovvero

l’acqua e le parti idrofobiche verso la fase gassosa.

Questo sistema è instabile, non può durare sempre; la cottura serve a stabilizzare questo sistema.

Struttura di una schiuma e determinanti sulla sua stabilità

Attorno all’aria, all’anidride carbonica vi è la fase continua, la quale è costituita

dall’acqua e dalle proteine. Si forma quindi un reticolo proteico rappresentato da

proteine solubilizzate nella fase acquosa (ovoalbumina), le quali vengono denaturate.

Le proteine sono all’interfaccia, ovvero la parte idrofilica è esposta verso l’ambiente

acquoso e la parte idrofobica verso l’aria. Si deve avere una distribuzione bilanciata di

zone idrofiliche e zone idrofobiche.

Le due fasi devono formare un sistema continuo, ovvero una schiuma.

Una schiuma è stabilizzata:

1. Fuoriuscita del gas: la permeabilità del gas, ovvero ad un certo punto esce

2. Scorrimento dell’acqua verso i punti nodali: una schiuma è formata da tante bolle e attorno vi è la lamella, la

quale si lega ad altre lamelle e punti di contatto tra l diverse bolle d’aria sono i punti nodali. Muovendosi lungo

i punti nodali vi è destabilizzazione della struttura e collasso della schiuma

3. Evaporazione dell’acqua dalle lamelle

Per rallentare questi 3 effetti, si può intervenire sulla riduzione dello scorrimento dell’acqua

verso i punti nodali.

È possibile far sì che l’acqua venga rallentata aggiungendo dei viscosizzanti che rendono il

sistema più viscoso trattenendo l’acqua (l’agente più semplice è lo zucchero: ad esempio nel

vino). Gli alveoli della schiuma che si formano saranno più piccoli, più viscosi e permeeranno

nel tempo. Sia l’albume che il glutine sono sistemi viscosi.

Quindi le proteine per stabilizzare una schiuma devono avere una composizione bilanciata,

devono essere viscose dopo che sono state denaturate e devono essere solubili nella fase

continua.

Emulsione: viene determinata sempre per azione meccanica.

Maionese: viene preparata con tuorlo sempre per azione meccanica e a questo sistema viene aggiunto dell’olio.

Vi sono lipoproteine presenti nel tuorlo che sono caratterizzate da zone idrofobiche all’interno e zone idrofiliche

esposte verso l’ambiente.

L’azione meccanica denatura parzialmente le proteine presenti, ovvero le zone idrofobiche sono esposte verso

l’ambiente però aggiungo in contemporanea la fase liquida idrofobica (olio) quindi le zone idrofobiche esposte

inglobano, ovvero si associano con l’olio e in questo modo stabilizzano la fase idrofobica. Si forma quindi

un’emulsione, caratterizzata da una fase idrofilica e da zone idrofobiche che man mano vengono esposte che

associano le gocce d’olio.

Due aspetti importanti:

1. La denaturazione deve essere controllata, ovvero la maionese prevede un’azione meccanica costante e sempre

uguale.

2. La fase idrofobica viene aggiunta lentamente in modo da inglobare i lipidi.

Vi sono tanti prodotti in cui vengono fatte delle microemulsioni per veicolare in maniera uniforme dei composti

idrofobici (grassi, oli, acidi grassi, aromi).

Le emulsioni sono alla base della produzione di prodotti alleggeriti, in cui i grassi non sono aggredibili perché sono

circondati da proteine.

Burro: è una micella inversa perché il principale componente sono i grassi e la percentuale di acqua presente è minore

(30%).

Se una proteina viene aggiunta rapidamente ad un ambiente idrofobico, può succedere che la denaturazione della

proteina è tale per cui ha un effetto opposto rispetto all’emulsione.

Esempio: olio d’oliva

Quando viene spremuta l’oliva, esce l’olio che è presente già come un’emulsione. A questi panelli (residuo della

spremitura) viene aggiunto un solvente idrofobico che denatura le proteine in modo tale che questa emulsione

(trattenimento di olio) non sia più possibile quindi si formano due fasi disperse, ovvero l’olio si separa dalla fase

acquosa e vi è una fase in mezzo solida (morchia) che contiene tutto il resto del panello, ovvero proteine e frazioni

polisaccaridiche.

Le proteine per stabilizzare questi sistemi (emulsione e schiuma) devono avere delle zone idrofobiche e zone

idrofiliche bilanciate.

Nel caso della schiuma le proteine devono essere solubili all’interno della fase continua.

Nel caso dell’emulsione, le proteine possono anche essere non perfettamente solubili all’interno della fase continua.

L’importante è che per azione meccanica, queste proteine espongano le zone idrofobiche.

È possibile utilizzare nanoparticelle per stabilizzare le emulsioni per tempi più lunghi. Questi composti che si formano

(nanoemulsioni) possono entrare in maniera uniforme in piccole quantità.

Per vedere se la struttura di una proteina all’interno di una matrice è nativa o denaturata vi sono diversi metodi.

Il primo metodo è la fluorescenza.

La fluorescenza è una tecnica spettroscopica che sfrutta la capacità di alcune specie chimiche

di riemettere in un salto quantico discreto e ampio l’energia assorbita sottoforma di radiazione

luminosa.

Non tutta l’energia assorbita viene ri-emessa (resa quantica), e la lunghezza d’onda di emissione

è per forza superiore (minor frequenza) rispetto a quella di eccitazione.

La fluorescenza è un processo di decadimento radiativo per cui una molecola assorbe radiazioni

e le emette con una frequenza più bassa di quella iniziale.

Parametri caratterizazno uno spettro di fluorescenza:

• intensità di fluorescenza

• lunghezza d’onda massimo di emissione

Fluorimetro: è lo strumento utilizzato per misurare la fluorescenza. Esso è

caratterizzato da una lampada che è in grado di eccitare il campione (monocromatore

di eccitazione), ovvero una fessura che sceglie la lunghezza d’onda con la quale

mandare la luce al campione. La luce arriva al campione e se nel campione è presente

un composto fluorescente, questa emissione viene catturata da un rivelatore

(fotomoltiplicatore) e le caratteristiche di fluorescenza vengono infine analizzate da

un computer.

Questa è la fluorescenza