Biochimica delle trasformazioni alimentari

PECTINE

Insieme alle emicellulose, le pectine rappresentano uno dei principali collanti nelle pareti vegetali. Si tratta di polimeri

uniforme, la cui molecola caratterizzante è l’acido galatturonico.

Esistono 2 diversi tipi di pectine, in quanto il polimero di acido galatturonico può essere metilato:



1- pectine a basso metossile (basso grado di metilazione) molto cariche e molto idrofiliche; ambito di pH ampio; cambiano

comportamento in funzione della presenza di Ca che funge da ponte tra i residui -COOH



2- pectine ad alto metossile (alto grado di metilazione) priva di cariche e relativamente idrofobiche; solubili in un ambito di pH

molto ristretto; T di utilizzo elevate.

Le pectine possono essere modificate per via enzimatica mediante enzimi pectinolitici:

 

pectina-liasi rompe la struttura del poligalatturonato, da una parte lasciando da lo zucchero intatto e dall’altra formando un

doppio legame. La sua attività non è influenzata dalla presenza/assenza del metossile

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 

poligolatturonasi funziona solo se non c’è il metossile

 

pectina-metil-esterasi prende l’acqua e stacca il MetOH dal -COOH dell’acido galatturonico (responsabile della presenza del

MetOH in molti alimenti).

Le pectine HM sono impiegate in confetture ad alto tenore di zucchero, gelatine di frutta, bevande acide a base latte

(protezione delle proteine), succhi di frutta (migliora la palatabilità), mentre le pectine LM in confetture light (25-30% di

zucchero), semilavorati per prodotti da forno, preparati di frutta per yogurt.

CARRAGENANI

Costituiscono una famiglia di polisaccaridi estratti da alghe e si tratta di molecole cariche che portano un estere solforico

(l’estere fosforico costituisce la carica) su residui di Gal e anidrogalattosio.

I carragenani sono naturalmente disponibili in una serie di varianti con diversa % dei 2 zuccheri e diversi gradi di sostituzione

del solfato.

Sono classificati in:

 

k (25% gruppi esteri solfati) poco solfatati, formano gel estremamente resistenti ma estremamente fragili ma sono solubili a

caldo (scaldare per fare il gel)

  

(38% gruppi esteri solfati) molto solfatati e solubili a 40-45 °C, danno gel soffici, elastici e reversibili, ma per fare il gel

++

bisogna necessariamente aggiungere degli ioni Ca che fungano da ponte tra le cariche negative dei gruppi solfato

  

(46% gruppi esteri solfati) più ricchi di gruppi solfato, sono solubili a freddo (minore è il numero di gruppi solfato

maggiore dovrà essere la T affinchè si possa formare un gel): quindi, è difficile fare gel o comunque sono gel molto molli.

I carragenani sono infine usati per formaggi industriali, prosciutti cotti, gelatina di copertura delle torte, milk drink al cacao ed

alla frutta, dessert neutri a base latte (budini, creme, panna cotta).

AGAR

Si tratta ancora di polisaccaridi estratti da piante, formati da agarosio e agaropectina. L’agarosio è lineare e privo di carica,

mentre l’agaropectina è ramificata e possiede dei gruppi solfato. L’agar si scioglie a basse T e solidifica (forma gel) a T simili a

quelle necessarie per sciogliersi (T del gel 35-50°C).

setting

ALGINATO DI SODIO

È un polimero in cui si alternano regioni di acido mannuronico a regioni di acido glucuronico, entrambi gli acidi carichi ma con

++

geometria diversa: infatti forma gel solo in presenza di Ca (l’unica parte di molecola che partecipa alla formazione di gel sono

++

le porzioni in cui si trovano residui di galatturonato, poiché solo questi riescono a formare i legami con il Ca ).

I gel di alginato di sodio sono resistenti alla T perché stabilizzati da legami ionici.

Sono usati per birra (strutturante/stabilizzante della schiuma), gelato, formaggi spalmabili, creme resistenti al forno.

++

NB: Perché l’alginato forma gel per aggiunta di ioni Ca , mentre altri polisaccaridi con cariche negative (CMC o pectine) no? In

++

funzione della diversa distribuzione delle regioni che interagiscono con il Ca : se l’interazione è in regioni specifiche allora si

++

forma il gel (CMC per questo non forma gel per aggiunta di ioni Ca ).

GOMMA DI XANTANO

Sono gomme ottenute per via fermentativa da MO. Il polisaccaride è formato da 2 molecole di mannosio e acido galatturonico

ed è caratterizzato dalla presenza simultanea di zone cariche (acido galatturonico) e altre non cariche. Forma gel “fissotropici”

(simili ai gel da proteine), pseudoplastici (se schiacciati perdono la struttura, mentre nel momento in cui viene rimossa la

pressione riacquista la sua struttura).

Usati per salse, maionese, ketchup, dressing, dentifrici.

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Lipidi – Correlazioni tra struttura molecolare e comportamento

TRIGLICERIDI

La prima importante famiglia dei lipidi è rappresentata dai TG, esteri della glicerina con AG saturi/insaturi e a lunga/corta

catena: queste caratteristiche differenti sono responsabili di diverse proprietà rilevanti in campo alimentare. Per esempio, il

processo di trasformazione dell’olio in margarina – che avviene per riduzione chimica dei C=C degli AG presenti nell’olio –

comporta la solidificazione del sistema, in quanto si passa dalla struttura angolare degli AG insaturi quella lineare tipica dei

saturi. Si ha quindi una facilitata interazione fra le catene idrocarburiche degli AG che ha come risultato evidente l’innalzamento

della T di fusione degli AG (da un prodotto liquido a T ambiente se ne ottiene uno solido).

La composizione degli AG in termini di lunghezza e grado di insaturazione determina diverse proprietà fisiche:

 

punto di fusione è un parametro fondamentale dal punto di vista sensoriale e della trasformabilità (per la pasta sfoglia non si

può utilizzare olio, ma occorre un grasso che solido a T ambiente in modo che si intercali tra i vari strati di pasta) ed è collegato

alla palatabilità dei grassi, data da 2 componenti:



1- T di fusione un grasso solido si scioglie alla T del corpo restituendo una sensazione gradevole. Alla base di questo fenomeno

si trova l’impiego di grassi come il burro di cacao, un TG contenente acido palmitico, oleico e stearico su una molecola di

glicerolo: la presenza di 2 AG insaturi (di cui uno piuttosto lungo) fa sì che il punto di fusione si collochi esattamente a 37°C,

contribuendo a rendere il burro di cacao uno degli ingredienti più appetibili (usato anche in cosmetica per dare lucentezza).



2- struttura fisica quando il grasso è presente nell’alimento in forma solida (sensazione di “burroso”), si avverte in bocca la

presenza di sferette di lipidi. Negli anni ’90, fu individuato come sostituto dei grassi il “simplex”, contenente albume d’uovo

sottoforma di minuscole goccioline disperse in un liquido immiscibile con l’acqua e termocoagulante (palline microscopiche di

1/10 di mm di albume d’uovo rassodato). L’idea era che queste palline di albume d’uovo conferissero al prodotto questa

sensazione legata alla presenza di sferette solide ma cedevoli, solitamente associata al consumo di materiale ad alto contenuto

di grasso. Questa preparazione veniva impiegata per sostituire almeno parzialmente i grassi, in modo da dare al prodotto una

certa struttura con un apporto calorico dovuto alla componente proteica e non a quella lipidica. Tuttavia, il prodotto non ebbe

successo, perché l’interfaccia tra acqua e gocciolina di grasso era diversa da quella di acqua e una pallina di proteina.

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La composizione in AG dei TG determina anche alcune caratteristiche chimiche importanti:

 

resistenza all’ossidazione più un grasso è ricco in AG saturi più è facile che resista all’ossidazione, mentre se è ricco di AG

insaturi è molto sensibile all’ossidazione. Questo spiega alcune problematiche riguardanti la durevolezza dei materiali (shelf-

life) e le modalità di trasporto e confezionamento. Tra gli agenti ossidanti c’è l’O che non lavora mai da solo bensì in

2

associazione con componenti chimici – come il Fe che catalizza le reazioni di Fenton – o fisici che ne facilitano l’azione. Nella

reazione di Fenton, si formano diverse specie reattive dell’O (ROS) quando si ha il passaggio da Fe(II) a Fe(III) cedendo un

2

elettrone.

In un sistema come l’olio per esempio, i ROS hanno a disposizione i C=C degli AG insaturi e polinsaturi, ma ancora prima

colpiscono le sostanze fenoliche che fungono quindi da agenti antiossidanti naturali e diventano i bersagli primari dei ROS.

 

Sensibilità alla radiazione UV quando i C=C (soprattutto i coniugati) degli AG assorbono la luce UV, gli elettroni passano in

uno stato eccitato, rendendo il composto più reattivo che deve quindi essere protetto dalla luce (olio, burro ecc.), per evitare

l’irrancidimento degli AG. Per esempio, negli scaffali del supermercato il prosciutto è esposto a lampade fluorescenti che

producono radiazione UV che colpisce gli elettrofori (?) all’interno del tubo e che a loro volta emettono nel visibile, anche se

una parte della radiazione UV sfugge sempre. Per evitare l’irrancidimento del prosciutto, che contiene il 30% di grasso:

 eliminare l’O dall’atmosfera presente nella confezione

2

 usare dei film barriera poco trasparenti all’UV (polistirene) che minimizzano anche lo scambio di gas

 sostituire i tubi fluorescenti con sorgenti che minimizzino l’emissione di raggi UV (schermatura negli armadi).

 

Pirolisi quando viene scaldato, un grasso va incontro a pirolisi generando un “fumo azzurrino”. Questi eventi possono essere

prevenuti riducendo la presenza di sostanze estranee: infatti nel caso di TG purificati la pirolisi può essere facilmente evitata,

mentre in presenza di particelle di sporco, il punto di fumo (T a cui avvengono questi eventi) si abbassa notevolmente.

Acido oleico, linoleico e linolenico sono AG C18 con un diverso numero di AG saturi:

 

oleico 1 C=C

 

linoleico 2 C=C

 

linolenico 3 C=C.

Poiché l’organismo umano non è in grado produrli, gli AG polinsaturi (prodotti soltanto da enzimi nelle piante) sono considerati

essenziali per il metabolismo, in quanto precursori di diverse molecole di segnale che controllano molte attività dell’organismo:

è quindi necessario assumere questi composti con la dieta.

Gli omega 3 (linolenico) e omega 6 (linoleico) sono gli AG essenziali contenuti solo in vegetali e

vertebrati come il pesce che hanno una dieta a base di vegetali (si accumulano, non li producono).

Tra gli AG insaturi a lunga catena, l’acido arachidonico (C24) è il più lungo e resistente in natura con 4