Domande di biochimica delle trasformazioni alimentari

Metodo di analisi termica: Calorimetria differenziale a scansione (DSC)

Tra i metodi di analisi termica, il metodo di maggior utilità è la calorimetria differenziale a scansione. Si ha lo strumento dove vi sono due vaschettine di materiale termicamente conduttivo (alluminio), dove una è vuota e l'altra contiene il campione.

Si aumenta la temperatura in un ambiente mantenuto privo di ossigeno (facendo passare azoto) e si misura la quantità di calore che viene assorbita o ceduta dal campione. La misura viene condotta in modo differenziale, cioè si misura non la quantità di calore, ma la sua variazione. Le informazioni che vengono ricavate sono quanta energia (calore) viene usata per rompere i legami e quanto calore si ricava dalla rottura dei legami dentro la proteina.

La prima informazione che si ricava è il massimo della temperatura che viene chiamata temperatura di semitrasizione, ovvero la temperatura di "fusione" della proteina, cioè la temperatura a cui una parte della sua struttura.

(non tutta e non tutta insieme) viene rotta. La seconda informazione che si ottiene riguarda il numero di massimi presenti in una curva.

9. Che cosa viene evidenziato da una osservazione basata su «NMR imaging»?

L’NMR imaging è un’applicazione dell’NMR, condotto sugli umani. In queste misure si va a valutare la diversa mobilità dell’acqua nei nostri tessuti e questo consente di ricostruire una mappa tridimensionale del corpo mentre passa attraverso questi magneti potenti e viene sottoposto ad un fascio basso di microonde.

Si può applicare questo NMR imaging a spaghetti ad esempio essiccati e l’acqua che rimane dentro sono particelle di fibra presenti e si è in grado di fotografare gli spaghetti senza spezzarli.

Si può misurare l’energia richiesta per far cambiare lo stato di rotazione di un nucleo atomico se sottoposto a radiazioni con microonde in presenza di un campo magnetico di alta intensità.

10.

Quali degli approcci utilizzati per studiare modificazioni strutturali indotte dai processi sono applicabili anche a sistemi solidi o multifasici? Gli approcci utilizzati per studiare modificazioni strutturali indotte da processi che sono applicabili anche a sistemi solidi o multifasici sono spettrofluorimetria, calorimetria differenziale a scansione, proteolisi controllata ed anche l'esposizione di gruppi reattivi. 9° LEZIONE 1. Per quali ragioni l'idrogenazione degli acidi grassi modifica lo stato fisico di trigliceridi? L'idrogenazione avviene con facilità nelle catene carboniose insature. Idrogenando un olio si passa da un acido grasso insaturo a saturo, ovvero si spezza il doppio legame e questo processo viene utilizzato ad esempio nell'industria alimentare per produrre margarine idrogenando oli vegetali. L'idrogenazione può anche portare alla trasformazione della configurazione cis in trans, diventando così più stabile e meno.

1. I trigliceridi (TG) sono composti da una molecola di glicerolo legata a tre acidi grassi (AG). Gli AG possono essere saturi o insaturi, a seconda che contengano o meno doppi legami tra gli atomi di carbonio. Gli AG insaturi sono propensi a reagire con l'ossigeno. Con l'idrogenazione, il TG passa dallo stato liquido allo stato solido a temperatura ambiente, in quanto i doppi legami degli AG vengono ridotti per aggiunta di un atomo di idrogeno, a formare un AG saturo lineare: quindi le catene idrocarburiche degli AG possono interagire più facilmente, innalzando la temperatura di fusione del TG.

2. Alcuni agenti in grado di aumentare la resistenza degli oli all'ossidazione sono gli antiossidanti naturalmente presenti negli oli. Un esempio sono le sostanze fenoliche, tra cui i polifenoli presenti nell'olio di oliva che contribuiscono ad evitarne l'ossidazione.

3. Gli emulsionanti usati nell'industria alimentare fanno parte della classe di mono e digliceridi, ma anche di fosfolipidi.

4. Le diverse famiglie di

L'evoluzione di complessità delle strutture prevede il passaggio da una struttura a singolo strato ad una a doppio strato in cui regioni polari della molecola anfifilica espongono sia all'interno che all'esterno. Il più semplice di queste strutture è il liposoma, il quale è una struttura chiusa su se stessa in cui un doppio strato fosfolipidico separa un ambiente acquoso esterno da uno interno; allargando il liposoma si arriva alla membrana in cui il volume interno è più elevato. I liposomi sono di grande interesse industriale: si utilizzano per caricare una struttura in grado di integrarsi con la membrana cellulare con specie attive (specie di interesse farmaceutico: creme a base di liposomi utilizzate per rilasciare vitamine dermoprotettive). Queste strutture sono di interesse anche nel settore alimentare: si incapsulano, all'interno di queste strutture liposomali, molecole apolari di interesse aromatico.

modo da controllare la cinetica del loro rilascio nell'alimento. Questi si possono ottenere ad esempio da sospensioni di fosfolipidi in presenza di detergenti, eliminando pian piano il detergente e questi si associano tra di loro a formare i liposomi. I liposomi vengono distinti in base alle dimensioni (pochi nm fino a micron) e in base alla quantità di doppi strati fosfolipidici che li costituiscono (unilamellari e plurilamellari che si distinguono in concentrici o composti).

5. Cosa si intende con il termine "micella inversa"?

Le micelle inverse sono strutture in cui all'esterno dell'aggregato di molecole anfifiliche è presente una componente apolare, mentre all'interno è presente la componente polare. Quindi queste espongono verso l'esterno le code idrofobiche e hanno le code polari rivolte verso l'interno. Nella micella inversa il grasso è la fase continua, la fase acquosa è la fase dispersa e le molecole.

anfifiliche si dispongono con le teste polari verso la fase acquosa e le code idrofobe verso la fase lipidica. Le proteine si ritrovano all'interno della parte acquosa. Le proteine presenti nelle micelle inverse hanno a disposizione poca acqua e possono svolgere reazioni che altrimenti non sarebbero in grado di compiere. 6. Per quali ragioni specie anfifiliche dotate di carica, come i detergenti ionici, hanno concentrazione micellare critica più alta di quelle che non possiedono cariche? Si ha la concentrazione delle molecole in soluzione e più se ne aggiungono e più se ne vedono sparire e ad un certo punto la concentrazione delle molecole in soluzione rimane costante, perché tutte le altre molecole si associano in micelle. Questo punto viene chiamato concentrazione micellare critica, cioè la concentrazione richiesta per la formazione di questa struttura. Questa differisce per specie ioniche e non ioniche; per un detergente dotato di carica si ha un valore di concentrazione micellare critica più alto rispetto a uno non ionico.valore molto alto, mentre per un detergente privo di carica si ha un valore molto basso. Questa differenza è dovuta al fatto che le cariche presenti sulla regione polare del detergente si respingono tra di loro e quindi sarà più difficile mettere insieme delle strutture micellari, perché se tutte le teste polari sono cariche positivamente o negativamente si respingeranno tra di loro, quindi la micella sarà piccola e difficile da formare. 7. Quali caratteristiche funzionali distinguono le lipasi dalle esterasi? Gli enzimi in grado di agire su trigliceridi ma anche su una serie di molecole aromatiche caratterizzate dalla presenza del gruppo estere fanno parte di due famiglie che sono lipasi ed esterasi. Le esterasi sono in grado di idrolizzare un qualsiasi gruppo estere, mentre le lipasi sono in grado di idrolizzare esteri del glicerolo con degli acidi grassi. La differenza tra questi due enzimi: si ha la curva di Michaelis-menten dove in ordinatac'è la velocità con cui l'enzima lavora e in ascissa la concentrazione del substrato. Più aumenta la concentrazione di substrato, più aumenta l'attività delle esterasi. Mentre il comportamento delle lipasi è diverso perché a basse concentrazioni di substrato non lavora, ma iniziano a lavorare solo da una certa concentrazione; questo perché le lipasi lavorano all'interfaccia tra una fase non polare ed una fase polare, a differenza delle esterasi che lavorano sul substrato in soluzione. Quindi se non si forma un'interfaccia, la lipasi non lavora; il substrato si deve associare in modo da dare una struttura fisica che distingua tra la regione idrofobica e una idrofilica (polare). 8. Basandovi sugli approcci descritti nelle lezioni precedenti, provate a immaginare una semplice metodica spettroscopica che renda possibile valutare con facilità l'avvenuta formazione di una micella di detergente.

Metodica spettroscopica che rende possibile valutare con facilità l'avvenuta formazione di una micella di detergente potrebbe essere la spettrofluorimetria e l'utilizzo di probes fluorescenti che permettono di valutare l'idrofobicità superficiale. Essendo che si è formata la micella di detergente, questa idrofobicità diminuisce perché ha portato verso l'interno tutte le regioni idrofobiche.

9. Cosa avviene in una reazione di transesterificazione? La transesterificazione è un processo in cui si possono utilizzare lipasi o esterasi per migliorare le caratteristiche del prodotto. Questi enzimi idrolitici catalizzano la rottura di un legame estere in maniera irreversibile, ma l'irreversibilità della reazione dipende dal fatto che in una cellula l'acqua è 55M, quindi spinge tutte le reazioni idrolitiche verso l'ottenimento dei prodotti di idrolisi e questo vale per la rottura di un legame estere o peptidico.

Se sono in un sistema grasso in cui non c'è l'acqua, l'enzima catalizza il raggiungimento dell'equilibrio, ma l'equilibrio potrebbe essere la formazione di un legame estere, per cui quello che succede è che se si prende l'olio di palma e lo si mette in presenza di acido stearico e oleico, dove l'acido stearico si ottiene dall'ossidazione selettiva dalla paraffina e l'oleico da sorgenti naturali, si catalizza lo scambio dei sostituenti sul glicerolo in una reazione metatetica in cui alla fine si ottiene il prodotto che mi interessa e bisogna lavorare con la lipasi in un ambiente non acquoso. La reazione di transesterificazione vede la trasformazione di un olio a modesto valore commerciale in un grasso ad alto valore commerciale. Sostituendo gli acidi grassi presenti in POP (palmitil-oleil-palmitato, ovvero olio di cocco e di palma, con valore commerciale di 0,6 €/kg) si può ottenere POS (palmitil-oleil-stearato).burro di cacao con valore commerciale di 6 €/kg). Impiegando un eccesso di acido stearico, ottenuto per ossidazione controllata dellaparaffina, ed aggiungendo una lipasi al POP si rimuove una molecola di palmitato e si aggiunge POS, burro di cacao.La transesterificazione è la trasformazione di un estere in un altro estere, attraverso la reazione con un'altra molecola di alcol.