Chimica bromatologica - chimica degli alimenti

-CHIMICA BROMATOLOGICA

QUALITA' DEGLI ALIMENTI

IGIENENICA: gli alimenti possono essere trasportatori di microrganismi. Un alimento non deve mai superare le concentrazioni massime tollerate di elementi tossici.

MERECOLOGICA, DI ORIGINE: l’alimento è di qualità quando corrisponde a quello che è stato scritto.

ORGANOLETTICA: è quella percepita dai consumatori.

AMBIENTALE: si fa sempre più attenzione al rispetto per l’ambiente e al rispetto per i lavoratori.

Sicurezza alimentare

“La sicurezza alimentare esiste quando ciascun individuo, in ogni momento, ha accesso a una quantità di cibo sufficiente, sicuro e nutriente in modo da soddisfare i bisogni dietetici e le preferenze alimentari per garantire una vita sana ed attiva” (FAO, 1996)

Sostenibilità alimentare

FAO: Sostenibilità significa garantire i diritti umani e il benessere senza esaurire o diminuire la capacità degli ecosistemi della terra di sostenere la vita, o a scapito del benessere degli altri.

CHIMICA E SALUBRITA' DEGLI ALIMENTI

Contaminazione degli alimenti:

• Pratiche agronomiche, zootecniche, fitofarmaci, farmaci veterinari.
• Contaminazione ambientale: diossine, IPA, PCB, metalli Tossine naturali: micotossine e tossine algali;
• Contaminazione da funghi che per esempio producono molecole molto tossiche
• Contaminanti di processo: acrilamide, furano; reazioni di modificazione che avvengono durante i processi tecnologici o casalinghi durante la formazione del prodotto -> adulterazioni.

CARATTERIZZAZIONE CHIMICO ANALITICA DEI PRODOTTI ALIMENTARI

• Composizione degli alimenti: considerazioni di ordine nutrizionale/salutistico
• Presenza di contaminanti: giudizio sulla salubrità
• Markers di prodotto/processo: giudizio sulla genuinità

METODOLOGIE ANALITICHE:

• Cromatografia
• Spettroscopia
• Immunoassaggi
• Biologia molecolare

PRINCIPI ALIMENTARI E NUTRIENTI

NUTRIENTI:

molecole che l’organismo utilizza per una serie di funzioni biologiche.

I nutrienti possono essere:

• organici (aminoacidi, acidi grassi, zuccheri semplici, vitamine)
• inorganici (sali minerali, acqua, ossigeno)

N.B.: anche se tra gli inorganici abbiamo l’ossigeno possiamo dire che non è propriamente un nutriente.

Inoltre possono essere energetici e non energetici.

Sono energetici gli aminoacidi (proteine), acidi grassi (lipidi) e zuccheri semplici (glucidi); anche le vitamine hanno un apporto energetico, ma l’organismo ne assume una quantità molto bassa, che in confronto agli altri elementi è trascurabile e quindi di conseguenza è trascurabile anche il loro apporto energetico.

Le macromolecole organiche durante la digestione liberano nutrienti organici, la liberazione di tali nutrienti è data dalla

scissione di queste macromolecole in molecole più piccole e ciò è dovuto grazie all’aiuto di alcuni enzimi digestivi che vanno a scindere le macromolecole organiche. Gli enzimi sono proteasi, lipasi, amidasi e glucosidasi.

I nutrienti svolgono le seguenti funzioni:

• Forniscono materiale energetico per la produzione di calore, lavoro o altre forme di energia;
• Forniscono materiale plastico per la crescita e la riparazione dei tessuti;
• Forniscono materiale regolatore rendendo possibili le reazioni metaboliche (in particolare vitamine e minerali). Infatti certi nutrienti sono molto importanti per le reazioni metaboliche in quanto ci sono le metalloproteine che vanno a regolare le funzioni enzimatiche.

METABOLISMO

Gli organismi eterotrofi ottengono energia dall’ingestione di composti organici contenenti carbonio.

Si applicano i principi della termodinamica:

Primo principio della termodinamica: la conservazione dell’energia ricaviamo energia dall’ambiente sotto forma di nutrienti e la misuriamo come sotto forma energetica di rifiuto e di calore

Questo principio serve per calcolare il valore energetico degli alimenti.

Valori calorici in kJ·g^-1 delle principali classi di nutrienti

* crossse aminoacidiche degli aminoacidi può essere considerato nel organismo umano

Glucidi 4 kcal/g

Lipidi 9 kcal/g

Protidi 4 kcal/g

Glucidi 4 kcal = 1,868 kJ

Lipidi 9 kcal = 1j

Protidi 4 kcal /g = 0,2388 kcal

Sono comunque valori medi perché questo dipende dalla struttura chimica della molecola, se ho un acido grasso a lunga catena, a parità di atomi sarà sicuramente più energetico di quella a catena corta.

Nella prima colonna si vede il valore calorimetrico che si ottiene in vitro: si fa un ossidazione dei nutrienti nella bomba calorimetrica di M. -> l'energia che si libera viene calcolata mediante la variazione (aumento) di temperatura.

Nella seconda, terza e quarta colonna si prendono in considerazione le correzioni, in quanto quelle prese in considerazione sulla prima sono solo dei valori assoluti.

II) si vede l’assorbimento dei nutrienti e quindi la biodisponibilità che non è al 100% quindi sicuramente il valore energetico è diminuito rispetto a quello precedente. Non prendendo la struttura dei nutrienti

III) si ha il valore calorico corretto in base all’assorbimento all’interno dell’organismo

IV) In questo caso si tiene conto del metabolismo, questo ragionamento vale soprattutto per l'azoto amminico degli amminoacidi che non può essere considerato nell’organismo umano.

MISURA DELL’APPORTO CALORICO

Metodo diretto: Bomba Calorimetrica di Mahler

• L’alimento è completamente ossidato a CO2 e H2O (NO) producendo energia
• Il calore di combustione è misurato dall’aumento di temperatura

La densità energetica degli alimenti viene espressa in energia/g di alimento

Secondo principio della termodinamica l’energia non può essere liberamente trasformata da una forma all’altra

ΔG=ΔH-TΔS

Reazioni esoergoniche ΔG<0

• tipiche dei processi catabolici
• aumentano il disordine all’interno del sistema
• avvengono con liberazione di energia, in parte recuperabile come energia chimica ed in parte recuperabile come calore

Reazioni endoergoniche ΔG>0

• tipiche dei processi anabolici (es. sintesi triacilglicerolo o proteina)

-ACQUA

L'acqua è un nutriente essenziale non energetico che troviamo in tutti gli alimenti, anche solidi. Si può trovare all'interno degli alimenti anche in diverse forme.

INTERAZIONI ACQUA SOLUTI

Capacità di legare acqua ovvero la capacità delle molecole di interagire con l'acqua. Sinèresi: allontanamento di acqua, l'acqua che si trovava ad interagire con i solventi non acquosi, si trova separata.Ex: congelamento e scongelamento: durante lo scongelamento si perdono le interazioni con l'acqua, questo perché le proteine perdono la capacità di legarla. Inoltre ci sono anche dei problemi nutrizionali in quanto l'acqua che si separa fisicamente discioglie sali nutrizionali essenziali.

• Considerazione organolettica: si perde la caratteristica dell'acqua.

ACQUA LIBERA e ACQUA LEGATA L'acqua è legata a componenti solidi, non acquosi

In questo caso le molecole d'acqua interagiscono con altre molecole d'acqua

Classificazione delle diverse tipologie di acqua che possiamo trovare contemporaneamente in un prodotto:

• Acqua costituzionaleAcqua che è parte integrante dei costituenti non acquosi
• Acqua vicinaleIn questo caso abbiamo a che fare con acqua che è legata, i legami che l'acqua genera sono legami dipolo-dipolo (acqua-dipolo) e ione-dipolo (acqua-ione)
• Acqua multistrato
• Bulk-phaseL'acqua in questo caso è libera ma comunque confinata all'interno dell'alimento.Può favorire le reazioni di alterazione e quindi lo sviluppo di microrganismi.

ATTIVITA' DELL'ACQUA

L'attività dell'acqua dipende dallo stato di interazione con solventi non acquosi. Abbiamo diverse formule che ci descrivono l'attività dell'acqua e quindi permettono il calcolo della stessa.

_aw = _P/_P0

• Tensione di vapore dell'acqua nell'alimento
• Tensione di vapore dell'acqua pura

N.B.: i parametri vengono considerati alla stessa temperatura, questo perché influisce la tensione di vapore, infatti aumentando la temperatura aumenta anche la tensione di vapore

Nell'alimentazione abbiamo sempre una quota legata, quindi il numeratore sarà sempre inferiore al denominatore, questo comporta che il valore dell'attività dell'acqua sarà sempre inferiore a 1. Tanto più l'acqua è legata e tanto più è bassa la tensione di vapore. Infatti:

_{0 < aw < 1}

Avremmo _aw = 1 solo quando si tratta dell’attività dell’acqua pura.Quando nel prodotto abbiamo l'acqua che è strettamente legata di conseguenza _aw è molto bassa. Quando al contrario si ha l’acqua non legata _aw sarà molto vicino ad 1.