Chimica alimenti

Classificazione alimentare e normative

Gli alimenti vengono classificati per: apportare principi nutritivi, essere masticabili, digeribili e non devono essere tossici.

Normative alimentari

Articolo 5 della legge 30 aprile 1962 n.283 (conseguenze penali) sostituito successivamente con CE 882/625.

I principi alimentari sono costituenti degli alimenti:

• Organici: protidi, glucidi, lipidi, vitamine
• Inorganici: H₂O, sali, ossigeno

Un alimento completo viene definito quando contiene armonicamente tutti i principi ed è costituito da micro e macronutrienti. Micro= sali e vitamine e Macro= lipidi, glucidi e protidi.

Funzioni alimentari: fornire materiale energetico (lipidi, glucidi, protidi), materiale plastico (protidi e minerali) e materiali per reazioni (minerali e vitamine).

Acqua è introdotta da bevande e alimenti; è di origine esogena (la maggior parte) e una parte di origine endogena (processi ossido-riduttivi, catabolisi). Quando l'acqua introdotta è uguale a quella eliminata, l'organismo è in stato di equilibrio.

Altri principi alimentari: sali minerali, micro e macro elementi (Calcio dosi da 100 mg o più).

Glucidi/Carboidrati

Negli animali vengono riservati come (glucosio-glicogeno), nei vegetali vengono formati come (sostegno cellulosa o riserva come l'amido).

Formati da carbonio, idrossido e ossigeno, classificati in:

• Monosaccaridi (triosi, tetrosi, etc. - singole unità)
• Disaccaridi (due molecole legate insieme come lattosio o saccarosio)
• Polisaccaridi (più unità, 19 molecole di monosaccaridi, glicogeno, amido e malto destrine)

Molecole più grosse con idrolisi vengono riformati in monosaccaridi. Sono legati fra di essi con legame glicosidico (due gruppi alcolici e condensazione H₂O). Con la reazione di idrolisi si ottengono monosaccaridi che si possono usare per energia immediata. Se avanzano vengono immagazzinati come riserva nel fegato e nei muscoli e si trasformano in grassi di riserva.

La digestione avviene attraverso un processo di idrolisi graduale che inizia con ptialina (nella saliva) e finisce nell'intestino tenue (duodeno) con amilasi pancreatica.

Lipidi

Sostanze insolubili in acqua e solubili in sostanze organiche: grassi (solidi a temperatura ambiente), oli (liquidi a temperatura ambiente). Contengono doppi legami, catene insature che possono subire idrogenazione (diventare saturi) o incorporare ossigeno (irrancidimento), autossidazione favorita da luce e aria.

Lipidi semplici: gliceridi (formati da glicerolo per esterificazione con acidi grassi), sono stabili a pH intestinale e vengono digeriti nel tratto intestinale con sali biliari. Per essere digeriti: devono essere trasformati in aggregati solubili in acqua (emulsionanti) grazie a bile. Dopo vengono aggrediti da enzimi specifici lipasi, fosfolipasi (pancreatici) che separano glicerolo e acidi grassi.

Acidi a corta e media catena vengono assorbiti subito al tenue e metabolizzati. Quelli a lunga catena vengono assorbiti da eterociti, formano chilomicroni che vanno in circolo trattenuti dai tessuti. Quelli residui vengono incorporati dal fegato per processi metabolici. Lipidi elemento energetico per eccellenza.

Proteine

Componenti organici che rappresentano il 50% e 14-18% del peso corporeo, costituiti da amminoacidi (carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto) che formano catene peptidiche. Ma solo 20 vengono trovati nelle proteine alimentari, di cui 8 non sono sintetizzabili dall'organismo e vengono assunti essenzialmente dagli alimenti.

Digestione proteica: inizia con pepsina, poi pancreas riversa enzimi proteolitici che con enteropepsidasi duodenale attivano gli enzimi e insieme ad altri enzimi inizia la digestione.

Le strutture delle proteine sono divise in:

• Primaria (lineare)
• Secondaria (disposizione spaziale)
• Terziaria (tridimensionale)
• Quaternaria (associazione di due proteine)

La scissione avviene per denaturazione, per riscaldamento o per digestione. È preferibile l'assunzione attraverso vegetali che faticano meno a degradarli.

Effetti della cottura

Abbiamo 7 gruppi:

• Carne, uova e pesce
• Latte e derivati forniscono calcio proteine e vit.B
• Cereali, carboidrati
• Legumi, forniscono proteine di media-alta qualità, Fe
• Grassi vegetali, grassi da condimento
• Ortofrutta, ortaggi e frutta con vit. A
• Alimenti in base a trattamento di conservazione: 1 gamma (fresco), 2 gamma (conservati con trattamento), 3 gamma (congelati), 4 gamma (freschi e già consumati) e 5 gamma (cotti e conservati sotto vuoto)

Zuccheri

Zuccheri monosaccaridi se contengono all'interno della catena legame C=O il zucchero è chetoso, se C=O si trova a fine della catena è aldoso. Forme Alpha e beta: se il gruppo OH è sopra è beta se il gruppo OH è sotto avremmo alpha, gli zuccheri beta non sono da noi digeribili.

Gli zuccheri si partono da chetoso, anello pentoso. Se si parte da aldoso, anello esoso. Legame glicosidico si forma nei disaccaridi, il contrario è idrolisi. Il glicogeno forma in cui gli animali immagazzinano il glicogeno, numero elevato di unità glucosio 1600-70.000 mila, composto da estremità riducente con C numerico libero. Mentre i legami avvengono fra C1 e il C4 sempre impegnati nei legami.

Proteine

Compongono 50% peso secco di una cellula con funzioni di: struttura, difesa, segnalazione processi cellulari, enzimi, trasporto sostanze e trasporto di membrana. Sono singole catene non ramificate di monomeri amminoacidi. In base all'amminoacido viene determinata la funzione.

La differenza dipende dal gruppo R e esse posseggono 4 strutture:

• Primaria, sequenza lineare degli A.A.
• Secondaria, ordinate in legami H e OH che formano lo scheletro peptidico, alpha elica e beta foglietto.
• Terziaria, (nei primi due gruppi niente reazioni), qui avvengono reazioni, ed è l'organizzazione tridimensionale della proteina, ulteriore ripiegamento della catena polipeptidica. Caratterizzata da interazioni fra gruppi R fra gli A.A.
• Quaternaria, proteine costituite da più subunità con interazioni deboli.

La classe importante delle proteine sono gli enzimi, catalizzatori biologici che regolano le reazioni. Ogni enzima ha una propria reazione o poche, nel quale è presente un sito catalitico dove alcuni amminoacidi coinvolti quando avvengono le reazioni e il sito di legame dove il substrato si sistema per subire reazione.

Problema enzimi

Beta galattossidasi, il lattosio in parte delle persone crea intolleranze; con questo enzima l'industria alimentare produce latte ad alta digeribilità→ il lattosio si scinde in glucosio e galattosio.

Legame peptidico

Esso è un legame covalente, si genera dopo processo di condensazione si legano parte acida di un amminoacido e basica di un amminoacido; si forma H₂O e C-N si legano con legame peptidico.

Reazione di Maillard

Reazione fra carboidrati e amminoacidi→ a.a. e zuccheri riducenti presenti in prodotti di origine naturale. Tuttavia stesse molecole possono subire processi diversi legati a temperatura, pH, catalizzatori etc. È favorita da: calore, luce, metalli e pH leggermente alcalino (7-10).

Suddivisa in 3 fasi:

1. Non sono presenti effetti visibili; comincia degradazione della lisina (amminoacidi essenziali)
2. Formazione dei composti odorosi tipici dei cibi cotti
3. Formazione grosse molecole che conferiscono colore bruno al cibo

La reazione avrà successo solo se sono presenti zuccheri riducenti (che contengono gruppo aldeidico) e amminoacidi essenziali, come nel latte. Anche in cosmesi diidrossiacetone crema che spalmata sul corpo reagisce con la cheratina.

Fase reazione, durante una reazione avviene la prima fase dove viene formata una base di Schiff con il legame fra gruppi carbonilici (zuccheri riducenti) e gruppi amminici liberi (degli amminoacidi) con liberazione molecola di H₂O. A seguito avviene il riarrangiamento dei doppi legami chimici→ nascita del composto di Amadori. Si presenta la formazione di acrilamide, monomero con doppi legami e gruppo amminico definito probabile cancerogeno per l'uomo e con effetti neurotossici, genotossico e cancerogeno→ nascita REG. CE. 2158/2017 per la riduzione negli alimenti di questo composto.

Continuano i riarrangiamenti, per rendere stabile le molecole, comincia la seconda fase, per ogni molecola di amminoacido rimangono O=C che portano instabilità perdita H₂O e formazione zuccheri ciclizzati pentosi o esosi→ continuano riarrangiamenti molecolari. Presente in queste forme anche il furano, agente potenzialmente cancerogeno per l'uomo e genotossico. Continuano riarrangiamenti molecolari.

Terza fase, molecole a basso peso molecolare formano→ melanoidine, responsabili del colore bruno della crosta dei prodotti da forno e striature della carne ai ferri.

Lipidi

Sostanze ternarie composte da idrogeno, carbonio e ossigeno; insolubili in acqua. Suddivisi in lipidi di deposito (98%) trigliceridi (glicerolo e 3 acidi grassi) e cellulari (2%) strutturale fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo.

• Saponificabili, scissione mediante idrolisi in acidi grassi e molecole portanti
• Non saponificabili, non scissi e non contengono acidi grassi

Classificazione:

1. Fosfolipidi (2 acidi grassi e 1 fosfato + glicerolo)
2. Glicolipidi (2 acidi grassi e 1 molecola di zucchero)
3. Mono/di/tri gliceridi (1, 2, 3 catene di acidi grassi e glicerolo)
4. Steroidi (struttura diversa, sono oli e non si sciolgono in acqua)

Funzioni: forniscono isolamento termico, riserva energetica e forniscono acidi grassi essenziali. Aiutano assorbimento vitamine liposolubili (A, D, E, K) e componenti fondamentali membrane cellulari.

I trigliceridi la componente più presente (90%), tre acidi grassi legati a glicerolo mediante legame estereo, gruppo OH reagisce con gruppo carbossilico del acido grasso e rimane O a ponte e perdita molecola H₂O. Scissione dei lipidi: attraverso lipasi pancreatica, riforma gruppi OH glicerolo e acido grasso. Sostanze anfipatiche (idrofile verso l'esterno e code idrofobe verso l'interno)→ micella. I trigliceridi sono a catena corta, media, e lunga, molto lunga. Esistono acidi grassi saturi e insaturi (doppi legami fra atomi di carbonio); più è lunga la catena più è necessaria energia per scomporlo. Saturi non hanno doppi legami, insaturi contengono doppi legami.

Isomeria: acido oleico tra 9 e 10 carbonio legame doppio, anche l'acido stearico legami fra 9 e 10 carbonio; cis carboni stessa parte, trans sono opposti. Esistono lipidi essenziali che vanno introdotti con alimentazione: omega 3 e omega 6. Acidi grassi in base alla posizione del doppio legame.

• Fosfolipidi, al posto del 3 acido grasso hanno gruppo fosfato; sono fondamentali per la costituzione delle membrane cellulari.
• Steroli, molecola con 4 anelli di carbonio con diverse catene laterali. Molecola anfipatica, favorisce costruzione parete cellulare, partecipa produzione vit. D e altre funzioni, si trova in formaggi, uova, grassi animali e salumi. La maggior parte prodotta dal fegato il resto dagli alimenti. È idrosolubile e viene imballato in involucro di proteine→ lipoproteine: LDL (poche proteine alte grassi) HDL (basse lipidi e più proteine). La prevenzione può essere fatta con acidi grassi insaturi omega 3-6 che riducono frazione LDL con gli omega.

Tutti i lipidi con doppi legami possono subire reazioni chimiche: idrogenazione e processi durante processi di lavorazione. Possono subire reazioni non enzimatiche isomerizzazione e autossidazione.