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La cellulosa microcristallina (E460)
La cellulosa microcristallina (E460) è un polimero del Glucosio con legami beta-1,4 non idrosolubile, costituisce la fibra dietetica in quanto non è digeribile dall'uomo. Nei prodotti alimentari, è usata come inspessente ed emulsificante, per aumentare il contenuto di fibra e il volume del prodotto senza variare il contenuto calorico e il sapore e per prevenire il fenomeno di caking come antiagglomerante in grado di assorbire grandi volumi di acqua in un prodotto in polvere. In quantità troppo elevate può dare disturbi intestinali.
I derivati della cellulosa trovano maggior utilizzo perché la cellulosa non è solubile in acqua e viene modificata chimicamente per ottenere la solubilità in acqua e in olio e ottenendo gli additivi della classe E 400 che sono i derivati. Le principali cellulose derivate sono: metil cellulosa (E461), ottenuta per metilazione della cellulosa, non è ionica, presenta idrofobicità, è un
agente ispessente ed emulsificante dei prodotti da forno, dei prodotti per diabetici (è acalorica perché indigesta), delle bevande analcoliche e delle marmellate o confetture, dove forma gel termoreversibili e controlla l’umidità. Insieme all’idrossi-propril-cellulosa presenta la proprietà di gelazione in riscaldamento: si ha una prima fase in cui si alza la temperatura in cui la viscosità diminuisce ma oltre una temperatura critica si forma un gel termo-reversibile. Se si supera di tanto la temperatura critica avviene la flocculazione che è però reversibile con una diminuzione della temperatura. Questi due polimeri consentono una modifica della viscosità e quindi agiscono come agenti addensanti e a una temperatura maggiore di 60°C formano gel; intervengono nelle soluzioni trasparenti, come agenti filmogeni per barriera all’olio, svolgono un’attività superficiale all’interfaccia soprattutto nelle
barriera all'olio, svolgono un'attività superficiale all'interfaccia soprattutto nelle schiume.
39. Esempi di agenti gelificanti e addensanti, come sono i gel
Gli agenti gelanti formano un gel che è uno stato fisico preciso con una struttura reticolata in grado di trattenere all'interno grandi volumi di solvente; gli agenti gelanti possono avere origini diverse, animale o vegetale ed essere di sintesi.
La gelatina è un esempio di gelificante di origine animale in quanto deriva dalla dispersione del collagene ottenuto dalla pelle e dalle ossa; si ha la formazione di giunzioni con legami H, associazioni ioniche tra le triple eliche. Il collagene è infatti costituito da una struttura a tripla elica con amminoacidi legati linearmente dal legame peptidico e operando un'idrolisi termica si ottiene una parziale scissione delle catene singole che porta alla formazione della gelatina, la quale è un gel termoreversibile, ovvero si ha un
equilibrio sol-gel: sotto i 35-40°C aumenta la viscosità e si forma il gel. Può essere utilizzata infogli o come granulato che vengono posti in acqua fredda per aumentare il volume, scaldati a 75°C e raffreddati per ottenere il gel.
Le carragenine E407 sono una famiglia, vengono estratte dalle alghe rosse e vengono processate in ambiente alcalino; sono agenti gelanti/addensanti biodegradabili costituite da polisaccaridi lineari solfati di D-galattosio. Si hanno tre principali tipo di polimeri che si distinguono per il contenuto di gruppi solfato: la lambda possiede tre gruppi solfato ogni due unità, per l'eccesso di carica negativa non è in grado di formare gel, è solubile a freddo e ha un'elevata solubilità con le proteine. La iota possiede due gruppi solfato ogni due unità, è solubile a 60°C e forma immediatamente un gel morbido ed elastico difficile da maneggiare, non ha sineresi e interagisce con le proteine.
La kappa presenta un gruppo solfato ogni due unità, è solubile a 60-70°C e forma un gel a 45-50°C per aggregazione sovra-molecolare a partire da una doppia elica, può dare sineresi e viene utilizzata spesso con la gomma dicarruba e le proteine del latte. La gelazione avviene in presenza di un contro-ione calcio o potassio scaldando una soluzione a 80°C per consentire di ottenere una disposizione random, raffreddando a 45-50°C per ottenere una disposizione a doppia elica che poi può organizzarsi in modo sovra-molecolare; i gel sono tutti termoreversibili. Importante è la reattività con le proteine che è legata alla carica elettrica delle carragenina e delle proteine. La relazione dipende dal rapporto di carina netta proteina/carragenina e quindi è in funzione del punto isoelettrico della proteina e del pH del sistema: al livello di pH inferiore al PI la proteina ha una carica netta positiva e quindi può subire.un’interazioneelettrostatica diretta con la carragenina carica negativamente. Gli alginati E 400-404 sono un polisaccaride estratto dalla matrice intracellulare di alghe brune; sono un copolimero con tre tipi di struttura a blocchi: mannuronico, glucoronico o MG. Può essere utilizzato come agente gelante: se prevale l’acido mannuronico si formano gel deboli e poco elastici, mentre se si ha più acido glucoronico si ottengono gel trasparenti e fragili con caratteristiche diverse a seconda del contro-ione che fa da ponte. Si formano gel termoresistenti e in assenza del contro-ione avviene solo un aumento di viscosità. Le pectine E440 sono un etero-polisaccaride ramificato con segmenti di acido galatturonico a catena lunga e zuccheri neutri come xilosio e galattosio; non si ha un PM definito in quanto la struttura può variare. Vengono estratte dalle scorze di agrumi e mele e sono utilizzate come agente emulsionante, gelante, addensante, stabilizzante e.sostituto di grassi o zuccheri. Si ha una struttura complessa e la divisione in tre famiglie in base al grado di esterificazione e in più si hanno pectine ammidate con gruppi ammidici; tutte queste hanno diverse funzionalità e modalità di gelazione e le proprietà possono variare in presenza di enzimi come poli-galatturonasi, esterasi e pectine-liasi. Considerando il grado di esterificazione, si hanno le pectine alto metossile (HMP) che presentano un alto grado di esterificazione e per gelare necessitano di un ambiente acido con pH inferiore a 3,5 e della presenza di zuccheri con °Brix maggiore di 60; queste formano gel termoresistenti, solubili e quindi l'utilizzo si ha in ambienti acidi con tanto zucchero come le marmellate al limone. Le pectine basso metossile (LMP) necessitano della presenza di calcio per gelare, formando gel termoreversibili; in assenza di calcio svolgono un'azione inspessente. Le LMP sono quindi utilizzate in prodotti menoacidi, base latte in quanto contengono calcio e nelle bevande. Le pectine ammidate si utilizzano nelle conserve naturali di frutta. La gomma di xantano E415 è un polisaccaride ad alto PM prodotto dalla fermentazione in coltura pura di un carboidrato dal batterio Xantomonas campestris e viene raccolto per precipitazione con un alcool; come sale è facilmente solubile in acqua fredda e calda per la carica negativa delle catene laterali ed è caratterizzato da una catena di cellulosa con catene laterali in trisaccaride. È un agente ispessente con un'elevata capacità di trattenere acqua e controllare la texture; è stabile a un ampio range di temperatura e sviluppa caratteristiche di un fluido pseudo-plastico. Viene utilizzato con i galatto-mannani in dressing, prodotti da forno, caramellaggio, prodotti derivati dal latte. 40. Stabilizzazione di un'emulsione Stabilizzare un'emulsione significa evitare la separazione di fase e stabilizzare lastruttura chimica. Dal punto di vista fisico è possibile prevedere e correggere l'instabilità con osservazioni a livello macroscopico per individuare eventuali separazioni di fase e oiling off e quindi il meccanismo di instabilità.
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