Appunti di formulazione prodotti alimentari (additivi)

ADDENSANTI E GELIFICANTI

Vengono entrambi raggruppati nella classe degli E400: i primi non sono additivi che si strutturano ma modificano la viscosità del sistema, i secondi invece sono additivi in grado di strutturare l'acqua in una forma tale per cui si crea un gel solido soffice ed elastico o dure e fragile. Sono tutti additivi di origine vegetale tranne che la gelatina animale. Anni fa venivano chiamati "gomme" ma ad oggi sono detti "idrocolloidi".

Si tratta di polisaccaridi ad alto PM la cui origine è nel mondo vegetale e comprende piante, alghe, essudati di qualche pianta superiore e alcuni addirittura di origine microbica. Hanno la capacità di trattenere grandi masse di acqua e quindi il loro ruolo funzionale copre una vasta gamma. I principali vengono ripresi dalla legge italiana:

1. trattengono acqua;
2. modificano la viscosità del sistema;
3. producono gel.

Leggendo l'etichettatura di numerosi prodotti queste sostanze sono

utilizzate anche per ruoli funzionali differenti: possono essere agenti strutturanti delle emulsioni, materiali per incapsulamento di bioattivi, sostituti dei grassi, finalità di tipo nutrizionale (proposti al consumatore come fibra dietetica). Questi additivi interagiscono con le componenti tipiche dei prodotti alimentari (proteine, acqua, lipidi, ioni ed eventuali altri additivi presenti) e in funzione del componente con il quale interagiscono vanno a esplicitare una delle proprietà funzionali sopracitate. Queste sono sostanze che legano acqua, ovvero sono competitori con altre sostanze per creare legami con l'acqua, tanto è che nelle indicazioni c'è scritto come idratarle meglio (sono venduti insacchettati). NB: il loro ruolo funzionale può essere svolto solo se queste polveri sono idratate in modo corretto. La legge sugli additivi non differenzia i ruoli tramite il codice E400. Quindi ci sono azioni di stabilizzazione nel tempo, svolte.xantano  idrocolloidi anionici: carragenina, alginato  idrocolloidi cationici: chitosano, gelatina Inoltre, gli idrocolloidi possono essere classificati in base alla loro origine:  idrocolloidi di origine vegetale: agar-agar, gomma di guar, gomma di xantano  idrocolloidi di origine animale: gelatina  idrocolloidi di origine microbica: gomma di xantano Infine, gli idrocolloidi possono essere utilizzati in diverse applicazioni, come ad esempio nell'industria alimentare, farmaceutica e cosmetica, per le loro proprietà addensanti, gelificanti, stabilizzanti e emulsionanti.

tamarindo;

• idrocolloidi anionici: derivano di solito dagli essudati di piante superiori come la gomma arabica, il tragacan, oppure possono avere un'origine differente come le carragenine, l'agar, gli alginati (anche di origine microbica), polisaccaridi esocellulari (xantano e gellano sempre di origine microbica), idrocolloidi complesse come cellulose e pectine (vegetali), collagene e chitina (animali).

Ci può essere una divisione basata sulle caratteristiche chimiche poiché la presenza di gruppi chimici specifici porta poi a proprietà tecnologiche differenti, i.e. la famiglia delle carragenine è molto particolare perché lungo le catene del polimero sono presenti gruppi SO e in funzione del grado di solforilazione si ha un comportamento tecnologico differente. Inoltre, più lunghe saranno le catene polisaccaridiche più viscoso sarà il sistema che le contiene. È molto importante la struttura dell'idrocolloide, se

lineare o ramificato dal momento che la ramificazione favorirà a formazione dilegami intercatena. La carica elettrica di questi polisaccaridi influenzerà l'interazione concomponenti ionici del sistema come i sali, ottenendo una risposta più controllata anche in funzionedel pH.

1. Xantano

La gomma di xantano è una gomma molto utilizzata, è un agente addensante molto solubile a freddo; è una molecola lineare che non è capace di creare punti di contattointramolecolare e di conseguenza non forma network. Questo polimero serve solo peraumentare la viscosità. Oltre a essere solubile a freddo è molto facilmente dispersibile.Il monomero costitutivo è il glucosio con catene laterale trisaccaridiche costituite daacido glucuronico e mannosio. Spesso questo idrocolloide viene utilizzato inassociazione con i galattomannani.

2. Carragenine

Sono dei polisaccaridi che hanno come unità costituiva il galattosio solfatato.

In funzione della numerosità dei gruppi SO si distinguono tre famiglie:

• 3-k-carragenine, hanno un gruppo SO ogni due unità monomeriche, sono quelle con minor carica negativa e hanno una Ts (T di solubilizzazione) abbastanza alta attorno ai 60-70°C e una Tse (T di setting) attorno ai 45-50°C. Nel gel che si costituisce le catene lineari si organizzano in un'alfa-elica che a sua volta interagisce con altre alfa-elica a dare strutture ancora più organizzate spazialmente. Data la carica negativa presente occorre un controione per avere la gelazione e quello più tipico è il K, dando luogo a un gel rigido e fragilissimo ma soprattutto termoreversibile (si risolubilizza se riportato a 60-70°C). Inoltre questo è un tipico gel che dà sineresi. L'idrocolloide che più tipicamente è associato a questo idrocolloide è LGB, polimero che non gela MA funge da addensante, e anche le proteine, in particolare le

1. caseine;
2. 3-iota-carragenine, due gruppi SO ogni due unità di monomero, questo idrocolloide solubilizza tra 50-60°C ma gela a T inferiori già vicine ai 50°C MA in modo immediato, il che lo rende più difficile da controllare. I gel che si ottengono sono soffici ed elastici e avranno applicazioni differenti. Anche questi saranno gel termoreversibili e sono definiti come materiale tixotropico, materiale che si ricorda della sua forma anche quando sottoposto a stress. A differenza del primo non dà sineresi offrendo un vantaggio tecnologico non indifferente e per questo motivo non è necessario associarlo a un altro idrocolloide MA si limita a interagire con le proteine come il precedente;
3. 3-lambda-carragenine, tre gruppi SO ogni due unità di monomero, sono polimeri con un'alta densità di carica negativa. Risulta essere solubile a freddo MA non c'è una Tse poiché l'eccesso di carica negativa impedisce ai

Vari filamenti di carragenina possono interagire creando un network. Ne consegue che non si sviluppa un gel ma si ha azione solo sulla modificazione della viscosità in funzione del dosaggio, della temperatura e dell'interazione con i sistemi proteici.

Le proprietà funzionali e le applicazioni ovviamente varieranno per queste tre famiglie.

Le maggiori applicazioni delle carragenine riguardano in generale i prodotti lattiero-caseari (i.e. budini, panna montata, ecc). Le differenti tipologie di carragenine le fornisce la natura in funzione del grado di maturazione dell'alga dalla quale vengono estratte, dal microambiente nel quale è cresciuta, ecc.

Le tipiche applicazioni delle carragenine riguardano soprattutto i prodotti derivati dal latte: tutti i gel base latte, prodotti con amido (i.e. pudding), panna cotta, budini industriali, le creme mou, i caramellaggi, preparati disidratati per creme pasticcere, milkshake, le creme montate per il controllo dell'overrun, definito

come rapporto in massa tra l'aria presente e la massa totale della dispersione (anche detta volume d'aria/volume della parte liquida). Altre applicazioni possono essere i mix utilizzati per la preparazione di gelati (usati come stabilizzanti), per le bevande a base di cioccolato e come stabilizzante per le proteine del latte. Supponendo di avere una proteina che esprime una predominanza di cariche positive, in presenza di questi idrocolloidi si forma un ponte diretto con le cariche negative. Tuttavia, nel caso di proteine con cariche negative, per effettuare il legame si necessita della presenza di controioni come il Ca2+. Il calcio è un buon controione che permette di formare ponti fra i due polimeri e giustifica la grande presenza di carragenine nei prodotti a base di latte. 3. Alginato È il polimero più utilizzato quando si devono veicolare molecole bioattive all'interno di una formulazione, spesso nel caso di prodotti con finalità nutrizionistiche e salutistiche particolari.modo da proteggere il componente da stress meccanici e chimico-fisici. L'alginato è un copolimero che non ha un'unica unità monomerica MA ne ha due: l'acido glucuronico e l'acido mannuronico che possono essere presenti nella catena dell'alginato a blocchi. Sul mercato sono presenti alginati che hanno separati blocchi di glucuronico e mannuronico, oppure si possono avere alginati ove le unità monomeriche non sono così regolarmente distribuite. Ancora una volta questa forma strutturale influenza i comportamenti differenti a livello tecnologico. Questo è un agente gelante che necessita come sempre di una solubilizzazione a freddo a pH neutro, a patto che sia assente il Ca nel mezzo disperdente! Questo fa da controione e unisce filamenti di alginato con un meccanismo detto "egg-box" che indentifica una struttura 2+ nella quale il Ca crea un punto di legame per le catene di alginato. Una volta solubilizzato si forma il gel in presenza di Ca e in

Ambiente acido. In assenza di Ca, questo polimero funziona come addensante e ancora una volta l'impatto sulla viscosità dipenderà dal dosaggio, dalla lunghezza della catena e dalla T. Ci sono varianti legate al fatto che la natura consegna alginati strutturati a blocchi. L'alginato è quindi in grado di controllare caratteristiche di cremosità influenzando quindi la sensazione in bocca di questi prodotti, omogeneizza la distribuzione dei pezzi di frutta eventualmente presenti all'interno di creme fredde, garantendo una stabilità al congelamento. Nelle bevande più liquide invece influisce tantissimo nella texture percepita in bocca (viscosità) ed evitano la sineresi.

4. Pectine

Sono polimeri dell'acido galatturonico i cui gruppi acidi possono essere esterificati e che possono avere residui di mannosio sulle catene laterali. Derivano dall'acido pectico presente nelle piante. La grande classificazione di mercato di queste

polisaccaridi presenti nelle pareti cellulari delle piante. La pectina ad alto metossile è solubile in acqua e forma gel quando viene riscaldata, mentre la pectina a basso metossile è insolubile in acqua e forma gel solo in presenza di zuccheri e acidi. Entrambe le pectine sono utilizzate nell'industria alimentare come addensanti e stabilizzanti.