Chimica degli alimenti

REAZIONE DI MAILLARD

La reazione di Maillard è quella trasformazione a carico degli elementi di prodotto crudo a cotto, reazione termica che produce su un alimento tutti quei cambiamenti che contribuiscono a trasformare l'alimento cotto, vantaggio per noi. È la trasformazione più importante, non è una reazione che da un reagente porta un solo prodotto ma da tanti reagenti porta a tanti prodotti. La reazione ha avuto importanza da quando l'uomo preistorico ha scoperto il fuoco. Avviene attraverso l'interazione tra zuccheri riducenti e proteine, e coinvolge sempre un composto con gruppo amminico libero (proteine) e un composto che abbia un gruppo carbonilico libero (zuccheri riducenti). La reazione avviene in 3 fasi: nella prima non c'è effetto visibile ma porta a degradazione di amminoacidi essenziali, porta all'arrangiamento di amadori; seconda fase composti odorosi; e terza fase cibo colorato. Imbrunimento non enzimatico perché non.

mediato da enzimi; la reazione è influenzata dalla tipologia di zuccheri presenti oltre che a temperatura, reagenti, ph. Elemento limitante della reazione: arrivare in alto, quando sei in alto dallo stato di attivazione scendo, quell'energia per raggiungere lo stato di attivazione è quel poco di temperatura che do. Posso dare la temperatura molto lentamente o più velocemente, a seconda di quanta energia fornisco potrò andare avanti per un po' e poi fermarmi. Queste sono reazioni termiche e avvengono anche a temperatura ambiente, solo che il tempo diventa un fattore limitante, la reazione troppo lenta. La temperatura deve essere appena sopra di 100° fino ai 220°. L'arco dei tempi dipende molto da che tipo di alimento ho davanti. Quando vado a scaldare l'alimento: la parte esterna sempre più esposta a temperatura alta ma all'interno del prodotto raggiungerà temperatura inferiore. La prima cosa che succede: denaturano

le proteine, denaturando cambia la texture ma cambia anche l'esposizione, si apre verso l'esterno e si mette in una condizione in cui è facile farla reagire, poi come seconda reazione avviene quella di Maillard:

• la prima fase è caratterizzata dalla reazione del carbonio carbonilico di un ozucchero riducente con un gruppo amminico di un amminoacido N-terminale di una proteina, con la conseguente formazione di una glicosilammina. Questa successivamente subisce un riarrangiamento dei doppi legami che porta alla formazione di un composto di Amadori. Il riarrangiamento di Amadori è catalizzato dagli acidi. Data la stabilità di questi intermedi, in alcuni prodotti fra cui il latte sterilizzato, essi possono rappresentare i prodotti terminali della reazione di Maillard. Dal punto di vista delle caratteristiche sensoriali, in questa fase non si ha la formazione di composti colorati o profumati. Tuttavia, la disponibilità di amminoacidi essenziali

come la lisina risulta già compromessa. • durante la seconda fase si possono avere un gran numero di reazioni che sono influenzate da fattori come la temperatura e il pH. Le reazioni sono difficili da studiare e descrivere, tuttavia si distinguono alcuni percorsi principali che sono:

1. formazione di composti dicarbonilici: i composti di Amadori possono enolizzare formando composti alfa-dicarbonilici, i quali a loro volta possono ciclizzare; scindersi; oppure possono reagire con altri composti come gli amminoacidi liberi formando CO2, aldeidi caratteristiche e alfa-amminocarbonili particolarmente reattivi che possono reagire producendo per esempio pirazine per condensazione. Da questi processi si ottengono i composti responsabili dell'aroma degli alimenti cotti. Questi composti sono semplici come: ammoniaca e acido solfidrico; e composti più complessi come quelli eterociclici.
2. disidratazione drastica di vari composti della prima fase.
3. scissione di vari composti

formatisi nella prima fase, la reazione è favorita dalle alte temperature e produce composti carbonilici e dicarbonilici a basso numero di atomi di carbonio come l'aldeide glicerica e piruvica. Durante la terza fase si ha il più alto grado di imbrunimento possibile per l'alimento. Si formano a questo stadio le melanoidine, sostanze colorate ingiallo-bruno, a contenuto di azoto variabile poiché possono derivare da composti diversi, ad alto peso molecolare ed insolubili. A questa fase si giunge dopo che le molte specie a basso peso formatesi nelle due fasi precedenti reagiscono tra loro, ad esempio per condensazione di aldeidi e chetoni. Le melanoidine sono responsabili del colore bruno della crosta dei prodotti da forno e delle striature della carne ai ferri. Se la temperatura è troppo elevata si formano sostanze nocive come l'acrilammide e l'idrossimetilfurfurale. Se la reazione va troppo avanti si crea un sapore amaro: nel

caffè: la formazione di gusto amaro deriva da questa estensiva reazione. Se portata in condizioni estreme può formare sostanze ad attività mutagenica, cancerogene;

Cross linking delle proteine: diminuisce la digeribilità delle proteine, perdita di amminoacidi essenziali.

OSSIDAZIONE DI LIPIDI INSATURI: l'irrancidimento lipidico è causato dall'azione di enzimi naturalmente presenti in essi oppure di origine microbica. Gli acidi grassi attribuiscono all'alimento sapori o odori a seconda della lunghezza della catena. I processi più frequenti che portano all'irrancidimento sono dovuti a fenomeni diversi: autossidazione, fotossidazione e ossidazione enzimatica (lipossigenasi sono presenti nel regno vegetale, si attivano nella maturazione ed è un fenomeno normale che avviene anche quando svolgo fenomeni di taglio tipo con la mela, avviene in modo spontaneo e continua e non comporta difetti gravi ed è responsabile di aromi.

se lo si vuole evitare inattivo gli enzimi tramite ph o trattamento alcalore). Autossidazione e fotossidazione sono due pezzi della stessa reazione, la fotossidazione dà il via all'autossidazione. I fattori che regolano l'ossidazione lipidica: grado di insaturazione del sistema, più ho insaturi più è facile che avvenga ossidazione lipidica, se è poli insatura avviene con grande velocità, se è satura del tutto non avviene; richiede presenza di ossigeno per avvenire; l'ossidazione lipidica non avviene solo in un grasso ma può avvenire anche in un pomodoro o qualsiasi cosa abbia una minima presenza di grasso; richiede la presenza di metalli che velocizzano e favoriscono la reazioni di autossidazione; altro fattore che catalizza è la presenza di luce che favorisce la fotossidazione; ci sono dei pigmenti antenna che trasformano energia luminosa in energia chimica (ad esempio clorofilla) e crea una velocizzazione.

Della reazione. Per capire come avviene la reazione devo capire come è fatto l'ossigeno. L'ossidazione è una reazione radicalica, ha uno sviluppo a catena, è molto veloce e non la blocco fino a quando ha esaurito tutte le risorse con cui può reagire, il meccanismo con cui prosegue è un meccanismo di tipo omolitico. Se è una reazione a cascata la temperatura velocizza la reazione ma a temperatura ambiente la reazione va comunque avanti, posso giocare solo sul tempo. Il mio radicale è l'ossigeno, l'orbitale molecolare dell'ossigeno gli elettroni si posizionano due nel sigma (orbitale di legame) e gli altri due nel p (orbitale antilegame), l'ossigeno ora ha 8 elettroni totali. Quando considero gli ultimi orbitali atomici ho 8 elettroni da mettere dentro, 4 per ogni ossigeno, ottengo unendoli 6 orbitali. Nell'orbitale molecolare ho 8 elettroni. L'ossigeno allo stato fondamentale ha 2 elettroni spaiati.

E quindi è un biradicale perché la tendenza di ogni elettrone è di accoppiarsi, quindi quando l'elettrone singolo vede arrivare un radicale con un elettrone spaiato reagisce e nel momento in cui arriva questa molecola reagisce con l'ossigeno accoppiandosi con uno dei due elettroni e non è più stabile e quindi succede un bordello esto pischello cerca un'altra molecola. Diventa così estremamente reattivo e rompe molecole che trova diventando lui stesso un radicale. Ogni singolo passaggio della reazione genera un radicale nuovo. Devo capire quali radicali si formano meglio, i più stabili sono i radicali terziari (quello con più sostituenti), i radicali di tipo allilico (il vinilico è quello del doppio legame e non formano radicali perché molto sfavorito a livello energetico perché ha orbitale sp2 e sono più stretti vicino al nucleo). I radicali allilici formano radicali e sono quelli laterali a.

un doppio legame e non coinvolti, perché posso scrivere una risonanza e quindi abbassa l'energia ed è sfavorita termodinamicamente. Dove ho risonanza sposto solo gli elettroni. In una risonanza non rompo mai un legame, in un equilibrio ho sempre la rottura di un legame. Sposto un elettrone alla volta. Quando ho un acido grassopoli insaturo ho la presenza di doppio legame isolata e non coniugata quindi il carbonio in mezzo subirà più facilmente la rottura omolitica (gli inculano l'idrogeno con facilità).

Il processo di fotossidazione è basato sul coinvolgimento di alcuni pigmenti naturali, come la clorofilla che assorbono molto facilmente la radiazione luminosa grazie alla presenza di estesi sistemi coniugati. Queste molecole possono funzionare da catalizzatori del processo di attivazione dell'ossigeno dallo stato fondamentale di tripletto allo stato eccitato di ossigeno singoletto.

Il processo di autossidazione è di tipo

radicalico: nella fase iniziale avviene una rottura omolitica di un legame C-H conformazione di un radicale alchilico; la seconda fase è convezionalmente rappresentata da una coppia di reazioni dacui si evidenza come il radicale possa di fatto contribuire ad alimentare la formazione di nuovi radicali per reazionecon i perossidi generati in precedenza; l'ultima fase è caratterizzata dall'interazione fra le diverse specie radicalichepresenti nel mezzo in concentrazioni non più trascurabili che vanno a formare specie neutre o non radicaliche.

IL COLORE

Un colorante è una sostanza chimica, naturale o sintetica, che impartisce un colore. I pigmenti sono sostanze naturalipresenti nelle cellule e nei tessuti di piante o animali che impartiscono il colore. Nell'industria alimentare un colorante(dye) è una sostanza solubile in acqua, certificata dalla FDA. La combinazione colorante/substrato può essere ottenutaper adsorbimento,

icazione del colore; migliorare l'aspetto visivo; aumentare l'appetibilità; distinguere un prodotto da un altro; indicare la presenza di un ingrediente specifico; migliorare la presentazione del prodotto; soddisfare le preferenze dei consumatori; promuovere il prodotto attraverso l'aspetto visivo.