Introduzione

La chimica degli alimenti studia le caratteristiche biochimiche e chimiche degli alimenti e le loro trasformazioni. Qui di seguito vediamo alcune di queste trasformaziono:

Caratteristiche: Danni che possono subire: Chi li subisce?

Struttura < solubilità, < idrofilia, indurimento by idrolisi zuccheri / lipidi < solubilità, < idrofilia, indurimento by ossidazione lipidi rottura cellule by ammaccature = rammollimento cellule di vegetali rottura cellule by riscaldamento = rammollimento cellule di vegetali denatur. proteine by riscaldamento = rammollimento proteine

Aroma caramellizzazione (perdita di H2O by calore) zuccheri rancidità by idrolisi lipidi rancidità by ossidazione lipidi ossidazione lipidi

rottura cellule by ammaccature = rammollimento cellule di vegetali rottura cellule by riscaldamento = rammollimento cellule di vegetali

Colore imbrunimento non enzimatico (reaz. di Maillard) monosacc. + proteine rottura cellule by ammaccature = imbrunim. enzim. cellule di vegetali rottura cellule by riscaldamento = imbrunim. enzim. cellule di vegetali degradazione colori by ossigeno, per esempio pigmenti naturali degradazione colori by ossidazione lipidi

Valore nutritivo perdita by ammaccature o riscaldamento vitamine, minerali* denaturazione by calore proteine denaturazione by calore enzimi cross-links con free fatty-acids (by idrolisi di lipidi) proteine** idrolisi, ossidazione lipidi

* non si calcolano gli zuccheri, che sono non essenziali ** che essendo legate agli acidi grassi divengono non assimilabili

idrolisi di zuccheri: genera la presenza di monosaccaridi ossidazione di lipidi: genera aldeidi, chetoni, perossidi che reagiscono con varie molecole ammaccature: causano rottura delle cellule, perdita di enzimi e accesso all'ossigeno atmosferico

Interazioni chimiche tra i principali costituenti degli alimenti:

Il pool dei lipidi (trigliceridi, acidi grassi, fosfolipidi) può venir ossidato da ossigeno, da altri agenti ossidanti o da reazioni catalizzate da enzimi, a dare perossidi.

Il pool dei carboidrati (poli/oligo/mono/saccaridi) in presenza di acidi o basi forti, o calore, possono originare gruppi carbonilici reattivi. Essi, come anche i perossidi, possono danneggiare le proteine o i pigmenti naturali o le vitamine... => variazioni della struttura, del valore nutritivo, del'aroma e del colore. Altri fattori influenzanti le caratteristiche degli alimenti sono: (vedasi prossima pagina)

Temperatura: può far < l'attività enzimatica o far evaporare l'acqua, modificando così numerosi equilibri chimici. Può modificare la velocità delle reazioni o cambiare lo stato fisico del sistema. Tempo: la qualità di un alimento dura un tempo determinato, variabile da caso a caso. pH: influenza la velocità delle reazioni chimiche ed enzimatiche (es: > velocità idrolisi) nonchè la crescita dei microorganismi.

Composizione: determina il valore nutritivo e quindi anche la presenza dei substrati delle varie reazioni viste prima (lipidi, zuccheri...). La % di questi substrati muta da prodotto grezzo a prodotto finito (miscelato, cucinato...). Inoltre è possibile aggiungere delle sostanze chimiche: conservanti, coloranti... o enzimi (per esempio l'enzima glucosio-ossidasi per rimuovere il glucosio ed impedire la reazione di Maillard). La presenza di ossigeno atmosferico fa si che vengano spesso aggiunti degli antiossidanti per preservare i componenti dell'alimento.

L'Acqua

Costituisce il 60% del peso di una persona, viene scambiata liberamente tra gli ambienti intra ed extra cellulari. E' l'ambiente dove avvengono le reazioni fisiologiche, è necessaria al trasporto delle sostanze nutritive, alla termoregolazione (ha alta entalpia di evaporazione) e a tutte le funzioni vitali. L'acqua viene eliminata con le urine, fino a 1 l/die, con l'espirazione, 0,3 l/die, con l'aria espirata e con la sudorazione 0,5 l/die, il resto con le feci.

L'acqua presente in un organismo deriva da: 1) acqua preformata , da bevande (1 l/die) e alimenti (0,7 l/die). La % d'acqua preformata nei cibi dipende da molti fattori, per esempio dal tipo (frutta: 80% è acqua, cibi secchi: 20%). L'acqua preformata si divide in acqua "libera" (che può evaporare, e si può sottrarre all'alimento) ed in acqua "di cristallizzazione" (che non si può sottarre). 2) acqua metabolica (0,3 l/die) from reazioni chimiche, quali l'ossidazione dei carboidrati o da altre reazioni fisiologiche non legate agli alimenti. La % d'acqua metabolica derivante dalle molecole dei cibi dipende dalla anche loro composizione: per esempio i carboidrati come formula chimica contengono più acqua delle proteine.

La quantità d'acqua libera influenza l'attività A dell'acqua nell'alimento, definita come:

A = p / p°

Infatti una diminuzione di acqua libera causa un > della [ ] di soluto, che modifica p, secondo la:

Lex Raoult (valevole per soluzioni ideali idiluite) p tens. di vapore dell'acqua nel cibo = p° tens. di vapore dell'acqua pura * X fraz. molare dell'acqua in presenza di soluto

Nelle condizioni nelle quali vale la Lex Raoult si ha che A = p / p° = X. Quando invece tali condizioni non sussistono interviene il coefficiente di attività f, che pone: f A = X.

L'acqua libera in un alimento può facilitare le reazioni enzimatiche e chimiche di degradazione, nonchè la crescita dei microorganismi (impossibile se A * 0.75). Ciò è dovuto al fatto che una diminuzione di X causa un aumento della [ ] di soluto (n/V) e qundi di pressione osmotica * (che danneggia i microorganismi) secondo la:

* = (n/V)RT

Infatti se una cellula si trova in un ambiente acquoso con un'alta concentrazione di soluto (es: molto zucchero, come nelle marmellate, o poca acqua, come nei cibi secchi, o molto sale) l'acqua intracellulare per motivi di pressione osmotica (si può poi risalire ad un valore di attività A) tenderà a fuoriuscire verso l'esterno, facendo collassare la cellula. Se al contrario l'acqua esterna possiede meno soluti della cellula, allora l'acqua dall'ambiente esterno tenderà a entrare nella cellula, facendola esplodere. Sarebbe lo stesso dire che i soluti tendono ad entrare o uscire dalla cellula secondo il gradiente di concentrazione (tendono a "muoversi" verso il compartimento nel quale sono meno concentrati).

Nel sangue si ha una concentrazione (n/V) pari a 0,29 mol/l, il che dà * = 6 atm. Per quanto riguarda le frazioni molari di soluto (e quindi di solvente essendo Xsolv = Xtot - Xsoluto) si ricordi che gli elettroliti come l'NaCl sono dissociati, cosicchè hanno frazione molare "doppia".

Esempi di valori minimi di attività A per lo sviluppo di microorganismi:

Batteri comuni A = 0.90 Lieviti comuni 0.85 Lieviti saccarofili 0.60 Muffe comuni 0.80

Nei cibi secchi X è cosi bassa che i microorganismi non riescono a sopravvivere, mentre non sempre bastano zuccheri o sali per impedire la crescita di microorganismi (es: aspergillus flavus nei cereali mal conservati, sintetizza l'aflatossina): si ricorre allora ad additivi chimici.

Le proprietà dell'acqua, dovute alle sue caratteristiche chimico-fisiche (elettronegatività dell'idrogeno e dell'ossigeno => "molecola dipolo"), sono:

¥ capacità di formare leg. H => alte entalpie di evaporazione e di fusione => alto calore specifico (x aument. T di 1 °C) e alta tens. sup. => 0°C bassa densità, 4 °C max densità* => > 4 ° densità in diminuzione (la struttura è più disordinata)

Queste caratteristiche si notano anche nei punti di fusione e di ebollizione, che sono molto più alti di quelli degli altri idruri degli elementi del gruppo dell'ossigeno (es: se l'acqua non avesse la caratteristica di dipolo avrebbe p.d.f. ~-90 e p.d.e. ~-70).

¥ alta costante dielettrica => buon solvente per gli elettroliti scomponibili in ioni (l'acqua tende a separarli frapponendosi ad essi). Lo stesso vale per molecole con legami covalenti polari o con gruppi polari, per tensioattivi, sospensioni o soluzioni colloidali.

*Allo stato solido molti legami H intercorrono tra diverse molecole d'acqua a dare una struttura tetraedrica regolare contenente tunnel esagonali (con densità minore di quello dell'acqua). Allo stato di vapore le molecole d'acqua esistono in forma di monomeri. Allo stato liquido esistono sia molecole isolate sia molecole che, in equilibrio dinamico, formano dei "grappoli", che esistono in numero massimo a 4°C => massima densità.

Determinazione dell'acqua libera negli alimenti (o "umidità" degli alimenti). Si può effettuare con: ¥ peso dopo essicamento in stufa a 105 °C (ma possono andarsene anche altre sost. volatili!) ¥ peso dopo sottrazione dell'acqua con H2SO4CaCl2 anidro. ¥ distillazione in continuo con xilolo (metodoMarcusson). Un certo quantitativo di alimento viene immesso in una beuta con xilolo. Scaldo, evaporano sia acqua che xilolo (azeotropo), raffreddo => condenso acqua e xilolo in una beuta (acqua sotto). Lo xilolo by sifone torna nella beuta con cibo. Quando il livello d'acqua è costante lo misuro. L'Energia

Trattando i problemi nutrizionali si intende soprattutto quelli legati alla deficienza di proteine, vitamine e sali minerali, piuttosto che di grassi e glucidi. L'assunzione di "energia" tramite il cibo è regolata dall'appetito. L'energia in campo alimentare si misura ancòra in piccole calorie (c) o grandi calorie (Cal)* piuttosto che nell'unità di misura ufficiale, i Joules (1 c = 4.18 J).

* 1 c (Cal ) = energia necessaria per riscaldare un g (un kg) d'acqua da 14.5 a 15.5 °C.

Il valore energetico di un cibo può essere misurato tramite la sua combustione in eccesso di ossigeno in un ambiente chiuso (bomba calorimetrica). Nell'organismo la combustione non è totale e quindi è opportuno diminuire il risultato ottenuto di un 5% per le proteine e di un 10% per i lipidi (per esempio nella bomba calorimetrica l'azoto raggiunge la massima ossidazione, N2, mentre nell'organismo si "ferma"a NH3). In genere si considerano i valori:

1 g di glucidi o protidi 4 Cal 1 g di lipidi 9 Cal

Il Metabolismo Basale: è l'insieme dei processi fisiologici fondamentali. Si può stimare mettendo un individuo, 12 ore dopo un pasto privo di protidi, in una stanza priva di correnti d'aria e valutando il consumo di O2. Considerando che 1 mole (180 g) di glucosio C6H12O6 consuma 6 moli (134 l) di O2 per dare 6 CO2 e 6 H2O (liberando 720 Cal, vedi tabella sopra) => per ogni litro di ossigeno consumato (il che è misurabile) sappiamo che l'organismo ha ottenuto dal glucosio 720/134 = 5.3 Cal/l. Quindi, misurando quanto ossigeno l'individuo consuma possiamo stimare il metabolismo basale. In 24h è stato stimato che, nella vita normale (non solo metabolismo basale quindi) ci sia bisogno:

per un UOMO STANDARD (65 Kg, 25 anni, 8h lavoro medio): 3000 Cal per una DONNA " (55 Kg, 25 anni, lavoro leggero): 2300 Cal. Più specificatamente: + 45 Cal per Kg in più (per un uomo) + 40 Cal per Kg in più (per una donna) - 5 % (da 40 a 50 anni) - ulteriore 10 % (per ogni 10 anni in più).

Gli Zuccheri

Sono una componente fondamentale degli alimenti. Sono presenti per esempio nelle piante sottoforma di amido (un polisaccaride), riserva di energia. Es: cereali (grano, frumento, mais, riso...). Chimicamente identica all'amido, ma conservata in granuli di differenti dimensione, è la fecola (patate, tapioca, manioca....). Quando un individuo assimila lo zucchero, a meno che non sia un monosaccaride, lo scinde in monomeri e lo assimila. Se non è necessario "usarlo" subito lo zucchero può essere risintentizzato in catene di polisaccaridi (glicogeno) praticamente uguali all'amido di partenza, fatta eccezione per il fatto che il glicogeno è più ramificato. La presenza di glicogeno nella carni commestibili non riveste particolare importanza, comunque durante la macellazione si degrada. Gli zuccheri sono anche importanti per motivi strutturali (es: glicoproteine o galattolipidi) oltre che energetici.

Monosaccaridi - presenti essenzialmente in frutta e miele. Sono derivati aldeidici o chetonici di alcooli polivalenti esosi (+ importanti) o pentosi (- importanti). Possono essere aldosi o chetosi (a seconda che il gruppo carbonilico sia aldeidico o chetonico). Possono presentare uno o più (n) carbonî asimmetrici e quindi esistere in 2n stereoisomeri. Danno soluzioni otticamente attive (D o L). Per alcuni monosaccaridi esiste un equilibrio tra forma aperta e forma chiusa. Il carbonio semiacetalico C (quello che forma il nuovo centro chirale nella forma chiusa, ossia il C1) è detto carbonio anomerico. Due monosaccaridi che differiscono solo per la configurazione del C sono detti anomeri: essi possono essere alfa (gli zuccheri D alfa hanno l'OH del C verso il basso) o beta (gli zuccheri D beta hanno l'OH del C verso l'alto). R' alcool R - OH + aldeide R' CH=O => semiacetale R-O - CH -OH

monosaccaridi ESOSI: glucosio, fruttosio (chetoso), galattosio, mannosio monosaccaridi PENTOSI: ribosio, arabinosio, xilosio

Disaccaridi e polisaccaridi - una volta ingeriti vengonoi scissi velocemente: nel cavo orale dalla ptialina, nello stomaco dall'idrolisi acida e nell'intestino dalle amilasi pancreatiche ed altri enzimi (maltasi, lattasi...).

SACCAROSIO: (z. da cucina). E' presente in tutte le piante che operano la fotosintesi clorofilliana. Funge da deposito di energia. E' un dimero di alfa-D-glucosio e beta-D-fruttosio. Il C1 del glucosio è legato al C2 del fruttosio,ossia legame alfa-beta1,2. Entrambi i carbonî sono anomerici e quindi in nessuno dei due monomeri rimane un gruppo semiacetalico: quindi nessuno dei due monomeri è in equilibrio con la sua forma aperta. Non essendoci quindi gruppi aldeidici liberi il saccarosio non è riducente. Può essere idrolizzato dall'enzima invertasi (nel lievito) o tramite idrolisi acida.

LATTOSIO: è il principale zucchero presente nel latte. E' un dimero di beta-D-galattosio e alfa-D-glucosio. Viene scisso dall'enzima lattasi, attivo dalla nascita; anzi più attivo in giovane età che non negli adulti che si disabituano a bere latte. Il C(1) del galattosio è legato all'OH del C4 del glucosio, ossia legame beta-1,4. Il lattosio è anche importante per motivi strutturali (galattolipidi, necessari allo sviluppo cerebrale dei bambini) e perchè nell'intestino la % di lattosio che arriva ancora integra viene sfruttata dalla flora intestinale a dare acido lattico, il quale mantiene acido il pH delle feci. Il galattosio è presente (legato con legame alfa, inscindibile dagli enzimi umani) in radici, tuberi, legumi, latte di soia dei quali determina la parziale indigeribilità. Nel latte di soia si procede all'allontanamento di questi oligosaccaridi contenenti galattosio con legame alfa: raffinosio e stachiosio.

AMIDO: polisaccaride del beta-D-glucosio con legame lineare alfa-1,4. L'amido può essere separato in due frazioni, amilosio (polimero linare di circa 300 unità, più presente nei legumi) ed amilopectina (polimero ramificato con legami alfa - 1,6, di circa 1000 unità, più presente nel grano). L'amido ha un certo potere gelificante (es: budini)

MALTOSIO: disaccaride ottenuto per idrolisi parziale dell'amido. Per ulteriore idrolisi si ottengono due D-glucosio. Ha legame alfa-1,4.

FRUTTANI: brevi polimeri ramificati o lineari (leg. 2,1 e 2,6) del fruttosio; stanno in radici e tuberi. EMICELLULOSA, è una classe di polisaccaridi complessi (glucosio, mannosio, galattosio) che spesso si accompagnano alla cellulosa propriamente detta, nelle membrane vegetali. L'emicellulosa è idrolizzabile in acidi o basi diluiti, e quindi è assimilabile. E' molto presente nei semi di palma. ALTRI: esistono poi gli eteropolisaccaridi, poco importanti nella dieta ma presenti in tessuti e secrezioni, alle quali conferiscono viscosità. Es: acido jaluronico (N-acetil-glucosammina + acido glucuronico) o condroitin-solfato (N-acetil- fruttosammina + acido glucuronico). Le fibre - sono quei polimeri che non possiamo scindere e/o assimilare. Esse aumentando il volume del contenuto intestinale e la velocità di transito di cibi nell'intestino sono utili contro stitichezza o diverticoli, . Le fibre poi possono sequestrare gli acidi biliari e possono quindi collaborare alla diminuzione dei livelli di colesterolo: ma non tutte a questo scopo sono valide: avena e lignina "funzionano" contro il colesterolo, la crusca no. Esempi:

LIGNINA: è un polimero tridimensionale di fenilpropano, presente tra l'altro in fragole e pere; enzimi del terreno la scindono a formare gli acidi umici dell'humus. La lignina può collaborare alla diminuzione dei livelli di colesterolo.

CELLULOSA: è un polisaccaride vegetale del beta-D-glucosio con legame beta-1,4. Questo legame non è scidibile dagli enzimi umani (è scindibile dai ruminanti). La cellulosa presenta aree cristallizzate, più rigide, e aree amorfe, più elastiche e più capaci di trattenere acqua. La cellulosa è importante dal punto di vista della "dieta" in quanto assorbe acqua e provoca un aumento del volume del lume intestinale.

PECTINA, o acido poli-galatturonico più o meno metilato (carica -): è un componente dei tessuti vegetali (spec. della buccia). Nelle marmellate la pectina conferisce l'aspetto di gel interagendo con il saccarosio. Nelle marmellate dietetiche si aggiungono sali di Ca++, che si legano alla pectina cosicchè occorre meno saccarosio per ottenere il gel. Nel vino e nei succhi di frutta la pectina conferisce torbidità. La pectina può legarsi a molecole cariche + (es: albumine) o può essere scissa da appositi enzimi: vedi sotto.

enzimi pectinasi - idrolizzano la pectina. Questi enzimi quindi possono rendere limpidi i succhi di frutta. Tra gli enzimi pectinasi c'è il pectin-metil-esterasi: libera metanolo (in distillati e nel vino) dalla pectina esterificata con un -CH3 ogni tanto sui COOH; questo enzima serve ad otterene pectina a basso numero di esterificazione => marmellate a basso contenuto di zuccheri.

GOMME: polisaccaridi solubili in acqua contenenti vari esosi e pentosi (galattosio, arabinosio, mannosio) o altri composti (acido arabico nella gomma arabica). Sono usati dall'industria alimentare come stabilizzanti della schiuma della birra e delle emulsioni.

MUCILLAGINI: presenti nei vegetali e specialmente nelle alghe. Es: agar (polimero del galattosio), carragenano (gel protettivo un tempo usato nell'ulcera), sono usati nei budini o in altre preparazioni come gelificanti; sono indigeribili.

Reazioni degli Zuccheri

La Reazione di Maillard (imbrunimento non enzimatico non ossidativo) - avviene in tutti gli alimenti, è facilitata da una temperatura elevata. Consiste in una reazione tra zuccheri (che possono essere sottratti alla reazione dall'enzima glucosio-ossidasi ) ed AA basici con un gruppo amminico libero, es. lisina. Così la lisina (AA essenziale) viene "persa" (es: cottura pane, sterilizzazione latte*, essicazione rosso d'uovo...), diminuendo il valore nutritivo del cibo. Meccanismo (vel. max a pH 8-9, mentre a pH < 6 la reazione non può aver luogo in quanto il gruppo amminico è protonato):

¥ attacco nucleofilo del gruppo amminico -NH2 dell'AA sul gruppo carbonilico dello zucchero si ottiene un composto di addizione (ione dipolare) e poi una glicosilammina N-sostituita che per perdita d'acqua diviene una immina (base di Shiff) ¥ l'immina subisce trasposizione di Amadori con formazione dell' 1-amino-1-deossi-2-chetozucchero, il quale conferisce al pane il suo caratteristico aroma ¥ successivament altri passaggi** portano a prodotti bruni (furfurolo*** from zuccheri pentosi, idrossimetilfurfurolo from zuccheri esosi, derivati della pirazina...) che possono polimerizzare. Gli zuccheri chetosi sono meno reattivi degli aldosi per la reazione di Maillard; anche l'acqua diminuisce la velocità di reazione (impedendo i passaggi finali), la quale dipende anche da altri fattori (temperatura, pH, ioni metallici... per quanto riguarda gli ioni metallici c'è da notare che Fe+++ aiuta la reazione, forse perchè nella fase finale ci sono delle redox).

* i danni riportati dal latte durante la sterilizzazione possono essere diagnosticati idrolizzando i derivati del furano con HCl e poi sottoponendoli a HPLC.

** ai prodotti finali si può giungere attraverso due vie sintetiche, che prevedono rispettivamente la formazione di un composto 1,2 o 2,3 dicarbonilico. Da questi "intermedî" invece che arrivare all'imbrunimento (¥ precedente) si può proseguire anche con un'altra via (degradazione di Strecker) che causa anch'essa un impoverimento del valore nutritivo. La degradazione di Strecker (usata talvolta per produrre artificialmente degli aromi sintetici, es: cioccolato, ma ciò in Italia non è ammesso! poichè forse si sviluppano delle sostanze cancerogene) presuppone la reazione del composto dicarbonilico con l'AA valina a formare dei derivati della pirazina.

*** aggiungendo ioni solfito HSO3- formo un derivato del furfurolo e blocco la possibilità del furfurolo di originare pigmenti melanoidinici (fig. 2). Comunque diminuisce il valore nutritivo.

Caramellizzazione (imbrunimento non enzimatico e ossidativo ) - combustione degli zuccheri con perdita d'acqua e rimanenza di carbonio (che quando è puro è nero).

Zuccheri a parte esiste anche l'imbrunimento enzimatico (richiede la presenza di O2 e di vari enzimi) interessa i polifenoli della frutta, che vengono ossidati a composti aromatici di colore bruno.

Analisi degli zuccheri

¥ si eliminano dall'alimento grassi ed eventuale clorofilla con etere di petrolio ¥ con H2O porto in soluzione gli zuccheri + EtOH denaturo gli enzimi evitando idrolisi non volute ¥ si elimina la torbidità, che dà problemi di analisi, dovuta a proteine e amido by: Reattivo di Carrè (ferrocianuro di K + Zn solfato) Pb acetato Cu solfato e Hg nitrato, se si è a pH > 7

¥ reaz. colorate: aldosi + H2SO4 & HCl => idrossimetil furfurolo chetosi + H2SO4 & HCl => furfurolo

(idrossimetil)furfurolo + alfa-naftolo => reaz. Molisch + resorcina => Seliwanoff + fluoroglicina => Tollens + difenilamina => Dische

¥ reaz. per riconoscere gli zuccheri riducenti o reaz. di Fehling. Gli zuccheri riducenti, a caldo (è l'unica titolazione quantitativa che si fa a caldo!) e in ambiente basico, riducono Cu++ a Cu2O (rosso) tramite le due soluzioni di Fehling, A e B.

A = 34.639 g CuSO4¥5H2O in 500 ml H2O B = 173 g tartrato sodico potassico + 51.6 g NaOH in 500 ml H2O

il titolo in rame di A è stato scelto in modo che, mescolando al momento dell'analisi (5 ml A + 5 ml B + 4 ml acqua + scaldare) il rame presente in forma complessata nei 10 ml (di colore azzurro intenso) venga completamente ridotto, a caldo a Cu2O (rosso) da 0.05 g di glucosio (0.0687 g di lattosio).

Modus Operandi - dosaggio del lattosio: 5 g latte + 50 ml acqua + gcc acido acetico. Si scalda a b.m. fino a precipitazione di caseina + grasso. Una volta eliminato il precipitato si porta a 100 ml con acqua e si filtra, la soluzione filtrata (buona anche per la determinazione polarimetrica, vedi dopo) contiene lattosio e altri componenti che non interferiscono con l'analisi.

Si portano a ebollizione i 5 ml A + 5 ml B + 4 ml H2O e si aggiunge la soluzione filtrata (è un raro caso nel quale la soluzione da titolare va aggiunta al titolante), che riduce il rame (blu di metilene indicatore). Durante la riduzione la soluzione è verde (Cu2O rosso + indicatore blu) e al p.d.equiv diviene rosso (il blu di metilene diviene incolore in seguito alla prima aggiunta di lattosio in eccesso). Dal volume di soluzione di lattosio usata si risale alla quantità di lattosio:

% lattosio = 0.0678 * 100 * 20 / ml soluzione usata

¥ titolazione con eccesso di iodio in NaOH - si avrà: RCHO (red) + I2 (ox) + 3 NaOH => RCOO-Na+ (ox) + 2 NaI (red) + 2 H2O

poi titolo lo iodio rimasto con K ferrocianuro, indicatore: salda d'amido:

2 K4Fe(CN)6 (Fe++) + I2 => K3Fe(CN)6 (Fe+++) + 2KI ¥ determinazione polarimetrica - sfrutta l'attività ottica degli zuccheri, si adopera un polarimetro. L'entità (¶) della rotazione del fascio di luce polarizzata dipende da:

lungh. d'onda - temperatura - proprietà del solvente natura e concentrazione della sostanza otticamente attiva. Potere Rotatorio Specifico (¶') = entità della rotazione data da 100 g. sost. in 100 ml soluzione. Si ha:

¶' = 100 ¶ / l c l = lungh. in dm del tubo polarimetrico c = massa di sostanza in 100 ml

Noti ¶ (dalla misura) e ¶' si può ricavare c:

c = 100 ¶ / l ¶' = 100 ¶ / 55.5 (per il lattosio)

¥ cromatografia su strato sottile o TLC - si purifica e si eliminano i metalli pesanti, si tratta con resine a scambio cat- o an-ionico non troppo drastiche (che non danneggino gli zuccheri). Si immette il supporto in un apposito eluente (es: etanolo / ac. acetico). I vari zuccheri vengono resi visibili tramite argento nitrato: il rapporto lughezza migrazione/lunghezza totale permette poi di identificare qualitativamente gli zuccheri (questo rapporto è maggiore per i monosaccaridi). Per una determinazione quantitativa si ricorre alla densitometria (un raggio di una appropriata lunghezza d'onda fatto passare attraverso il substrato della TLC viene assorbito in maniera proporzionale alla concentrazione dello zucchero attraverso il quale passa)

¥ gas-cromatografia e la HPLC.

I Lipidi

Apportano energia, acidi grassi essenziali, sciolgono le vitamine liposolubili. Sono responsabili di varie proprietà organolettiche. Cibi sorgenti di grassi sono: olio, burro, latte, carne, uova... .

TRIGLICERIDI - sono il gruppo più "numeroso" tra i lipidi. Sono il prodotto di una tripla esterificazione del glicerolo con tre acidi grassi uguali (trigliceride semplice) o diversi (trigliceride misti). Alcuni trigliceridi (es: oleico, palmitico...) si trovano in tutte le sostanze grasse naturali, altri sono presenti solo in alcune. Tutti i trigliceridi naturali, comunque, hanno una esterificazione "ordinata" e non "casuale" (es: trigliceride con acido palmitico in C2, vedi dopo).

Piccole % di lipidi possono trovarsi sottoforma di mono- o di-gliceridi: nei tessuti vivi come intermedi della sintesi che li porterà a trigliceridi, nei grassi mal conservati come prodotti della idrolisi dei trigliceridi (saponificazione). I lipidi possiedono una "frazione insaponificabile", nella quale sono sciolte le vitamine liposolubili (A, E,...), delle quali sono ricchi latte, vegetali e fegato.

ACIDI GRASSI - Gli acidi grassi naturali sono:

¥ alifatici con 2, 4, 6, 8...20 C (NB: l'acido valerianico, a 5 C, è una eccezione!) ¥ più o meno insaturi, in forma CIS e con i doppi legami non coniugati. ¥ NB: queste ultime due caratteristiche si perdono in seguito ad esterificazione artificiale di acidi grassi con glicerolo. Ciò causa differenze notevoli: per esempio l'acido oleico, C18-cis-insaturo, è il più comune in natura (lo segue il palmitico C16-saturo) ed è il più prontamente assimilabile, mentre il suo analogo artificiale C18-trans è assimilato molto più lentamente.

Gli acidi grassi possono essere solidi (di solito grassi animali) o liquidi (di solito grassi vegetali): lo stato liquido è determinato dalla presenza di poli-insaturazioni. I grassi animali quindi sono saturi oppure mono-insaturi; nell'intestino vengono liberati tramite idrolisi e danno sali di calcio o magnesio che li rendono meno digeribili.

Il fatto che il latte di donna sia facilmente digeribile, per quanto riguarda la presenza di acido palmitico (che è saturo), deriva dal fatto che questo acido è esterificato sull'OH del C2 del glicerolo, e mentre gli acidi grassi che stanno sugli OH del C1 e del C3 vengono idrolizzati, l'acido palmitico rimane sul C2 e viene assorbito dai villi intestinali assieme al glicerolo che gli resta attaccato (monogliceride), così esso no può dare sali con calcio o magnesio.

Gli acidi grassi inoltre, tramite la metabolizzazione e gli enzimi lipo-/ciclo-ossigenasi, danno origine a leucotrieni/prostaglandine (imporanti mediatori dell'infiammazione e della coagulazione, es: PGI2 anticoagulante, TXA2 aggregante piastrinico). Si è notato che dagli acidi grassi di pesce crudo (cuocendolo si alterano le insaturazioni) si sintentizzano trombossani meno attivi: questo è il motivo per il quale per esempio gli eschimesi soffrono meno di aterosclerosi. Esiste anche una certa azione degli acidi grassi (spec. dell'ac. oleico, es. from olio di oliva) su alcune lipoproteine (> HDL) e quindi sull'abbassamento dei livelli di colesterolo. Inoltre alcuni grassi (es: linoleico) sono essenziali come fattori di crescita e per la salute della pelle.

Tra gli a. grassi monoinsaturi ricordiamo l'oleico C18 già menzionato, e l'acido erucico C22 (from olio di colza, un tempo usato tra gli altri per preparare l'olio di semi) che è difficilmente metabolizzabile e si accumula nel miocardio dove determina tossicità. Tra gli a. grassi diinsaturi ricordiamo l'a. linoleico C18, con C9= et C12=, I° a. grasso essenziale. Tra gli a. grassi triinsaturi ricordiamo l'a. linolenico C18, con C9=, C12= et C15=, II° a. grasso essenziale. Tra gli a. g. poliinsaturi ricordiamo l'a. arachidonico C20, con C5=, C8=, C11= et C14= e l'olio di pesce.

Biosintesi degli acidi grassi ¥ Dall'acido linoleico, C18, con C9= et C12=, introdotto con la dieta vegetale, si passa tramite un enzima desaturasi, all'acido triinsaturo C18, con Cè=, C9 et C12= ¥ Poi una elongasi aggiunge due C dalla parte del C1 e si passa così ad un C20, con C8=, C11 et C14= ¥ Poi una desaturasi porta all'acido arachidonico C20, con C5=, C8=, C11= et C14=.

¥ Dall'acido linolenico, C18, con C9=, C12= et C15=, introdotto con la dieta animale, si passa tramite un enzima elongasi, all'acido tetrainsaturo C20, con C8=, C11=, C14= et C17=. ¥ Poi una desaturasi porta all'EPA (eicos-a-pentanoico) C20, con C5=, C8=, C11=, C14= et C17=. ¥ Poi una desaturasi porta all'olio di pesce o DHA C20, con C4=, C7=, C10=, C13=, C16= et C19= (il quale evidentemente può anche essere assunto cibandosi direttamente di pesci).

CERE (animali o vegetali) = alcool alifatico (a catena lunga) con un solo OH esterificato con un acido grasso. Hanno funzione protettiva, sono difficilmente idrolizzabili.

FOSFOLIPIDI (lecitine animali: lipidi di membrana, tuorlo d'uovo...; lecitine vegetali: nei semi delle leguminose; cefaline) = 2 OH del glicerolo esterificati con gli acidi grassi, il terzo OH esterificato con un fosfato legato alla colina (lecitine) o all'etanolammina (encefaline). La colina (che non possiamo sintetizzare ex-novo) è importante perchè evita l'accumulo dei grassi nel fegato. Le lecitine più importanti sono quella estratta dall'uovo tramite alcool assoluto (ha usi terapeutici) e quella si soia (emulsionante e antiossidante). Le lecitine animali risultano dall'esterificazione del glicerolo con acidi grassi meno insaturi di quelli che si trovano nelle lecitine vegetali.

SFINGOLIPIDI* = sono costituiti da sfingosina (composto alifatico insaturo con un gruppo amminico e due gruppi OH, di cui uno primario) sostituita. Nelle sfingomieline (presenti nel tessuto nervoso, sono gli sfingolipidi più abbondanti) si ha che: ¥ il gruppo -NH2 della sfingosina forma un ammide con un acido grasso (variabile) ¥ il gruppo -OH primario della sfingosina ha l'H sostituito con un fosfato legato alla colina

CEREBROSIDI* = sono costituiti dalla sfingosina così sostituita: ¥ il gruppo -NH2 della sfingosina forma un ammide con un acido grasso (variabile) ¥ il gruppo -OH secondario della sfingosina si lega all' OH del C1 del galattosio (o del glucosio) con perdita d'acqua (formazione di un legame C - O - C)

* fig p. 581 F&Fieser Analisi dei lipidi

ESTRAZIONE DEI LIPIDI CON METODO SOXHLET - trattasi di una estrazione (con ricircolo del solvente) che sfrutta la solubilità dei grassi nei solventi organici. Permette una estrazione totale (e quindi quantitativa) dei grassi dagli alimenti. Può essere eseguita sia in laboratorio sia su scala industriale.Modus operandi:

¥ alcuni g di cibo (spezzettato se solido) sono immessi in un ditale di carta da filtro nell'estrattore Soxhlet. Nel pallone sottostante (collegato a sua volta al refrigerante) si mette l'etere o CCl4. ¥ si scalda il pallone, il solvente evapora, il vapore sale raggiunge il refrigerante condensa e cade nel ditale, dove inizia ad estrarre i grassi. ¥ una volta raggiunta l'altezza del sifone il solvente (con i grassi estratti) ricade nel pallone sottostante, nel quale viene scaldato ricominciando così un nuovo ciclo d'estrazione.

SAPONIFICAZIONE (per analisi componenti dei grassi) - in ambiente di NaOH o KOH / EtOH (i trigliceridi sono solubili in alcool) si fa la saponificazione dei trigliceridi: dopo riscaldamento si ottengono i sali di Na+ o K+ degli acidi grassi + il glicerolo (entrambi solubili in acqua). Posso estrarre (eliminare) quindi con etere la frazione insaponificabile. Dalla fase acquosa si elimina l'alcool con lavaggio. Poi si può, tramite acidificazione, ottenere gli acidi in forma liposolubile e si può estrarli con etere separandoli così dal glicerolo.

Nel caso della saponificazione delle cere, l'acido grasso (sale) andrà nella fase acquosa, mentre l'alcool a catena lunga rimarrà insolubile in acqua. Allo stesso modo: gli steroli esterificati sottoposti a saponificazione daranno l'acido grasso sottoforma di sale idrosolubile e il colesterolo idrofobo.

ANALISI CROMATOGRAFICA - tecnica cromatografica nella quale la fase mobile è costituita da un gas inerte [gas di trasporto o vettore] che scorre sulla fase stazionaria, costituita da un adsorbente solido [ Gas Solid Chromatography] o da un liquido adsorbito su un supporto [ Gas Liquid Chromatography]. La fase stazionaria si trova in una colonna di vetro o di acciaio inox lunga 2m e larga alcuni mm. Questo metodo si può applicare all'analisi di sostanze gassose o volatili.

Il gas vettore viene immesso, con le sostanze da analizzare, nella camera di iniezione, posta prima della colonna e più calda della colonna di circa 20 °C (ciò per permettere una immediata volatilizzazione delle sostanze che non fossero gassose: già di per se la colonna è ad una temperatura adeguata* al mantenimento in fase gassosa delle sostanze volatili da analizzare). Poi la miscela del gas vettore e delle sostanze da analizzare viene immessa in colonna, così il gas trascina le sostanze, le quali si ripartiscono tra le due fasi ed "escono" dalla colonna (a tempi diversi**), dopo la quale trovano un rivelatore, un amplificatore ed un registratore grafico dei "picchi", la cui area è proporzionle alla quantità del componente relativo al picco stesso. *La colonna cromatografica può essere riscaldata fino a 220 °C, sempre che le alte temperature non danneggino le sostanze stesse.

** più lungo è il lipide più tempo sta per uscire; a parità di lunghezza gli esteri metilici dei grassi saturi vengono eluiti prima degli esteri metilici di quelli insaturi. Talvolta può accadere che diversi lipidi abbiano stesso tempo di uscita.

scelta della fase stazionaria - la scelta va fatta in funzione della caratteristiche delle sostanze da esaminare: per le sostanze apolari vanno bene fasi apolari (es: squalano), per quelle polari fasi polari (es: poliesteri, PEG). Le fasi stazionarie devono esistere allo stato solido in un ampio range di temperature, avere bassa tens. di vapore anche ad alte temperature ed essere stabili chimicamente.

preparazione degli acidi grassi dai trigliceridi - non si una la saponificazione ma la metilazione con eccesso di MeOH catalizzata da BF3, così da ottenere gli esteri metilici degli acidi grassi + glicerolo (separabile con etanolo nel quale gli esteri sono solubili e il glicerolo no).

metodo generale per il riconoscimento di un picco p-x - se un certo picco p-x è sospettato di esser dovuto ad un certo lipide l-x, allora si ripete l'eluizione aggiungendo una certa quantità di lipide l-x: se il picco che si rivelerà accresciuto sarà proprio p-x avremo dimostrato il "legame" tra lipide l-x e picco p-x.

Alterazioni (irrancidimento) dei lipidi

¥ irrancidimento enzimatico: enzimi lipasi possono idrolizzare i trigliceridi liberando composti acidi (ac. butirrico e caproico nel caso del burro irrancidito).

¥ irrancidimento chetonico: enzimi microbici, quali l'aspergillus, presenti per esempio nei vegetali conservati con troppa umidità, possono ossidare un gruppo -CH2- dell'acido grasso a -CO- chetone. Talvolta questa reazione è ricercata volontariamente (Gorgonzola, Rochefort).

¥ irrancidimento ossidativo - un grasso o un trigliceride insaturo, dopo attivazione tramite calore, luce o catalizzatori metallici, spesso può perdere un atomo di H¥ allilico (ossia appartenente al C adiacente a quello che fa il doppio legame): segue un riarrangiamento intramolecolare che può portare a 4 diversi isomeri radicali liberi o donatori tutti capaci di creare danni di per sé (magari estraendo un H¥ da un'altra molecola substrato e quindi disattivandosi creando allo stesso tempo un altro radicale) oppure di reagire con l'ossigeno a dare radicali perossido o trasportatori, dannosi per esempio per le membrane cellulari. Esiste anche la possibilità che due radicali uguali o diversi si uniscano in una molecola stabile, cessando così la reazione. Esistono molecole "scavenger" che hanno la funzione di impedire la propagazione delle reazioni radicaliche neutralizzando i radicali liberi tramite la cessione di un H¥ (es: Vit.C, tocoferoli...). Anche specifici enzimi, come il SODdismutasi (contro il radicale superossido O2¥-) collaborano alla eliminazione dei radicali liberi.

NB: la tossicità (anche cancerogena) dei grassi deriva soprattuto però dalla ossidazione degli steroli, dovuta in primis alle temperature elevate.

Analisi dei lipidi

Grassi (olii...) troppo acidi non possono essere commercializzati: un grasso troppo acido va rettificato. NB: un grasso troppo poco acido può essere sofisticato! Metodi di analisi dei grassi sono:

¥ indice di rifrazione (per determinare la qualità dei grassi). Deve essere compreso, per i grassi, tra 1.4220 e 1.4895: questo intervallo può essere riportato su una scala di gradi rifrattometrici, ponendo per convenzione 1.4220 = 0 e 1.4895 = 1.

indice di rifrazione = sen i / sen r i (r) = angolo di incid. (rifraz.) di un raggio di luce monocromatica dall'aria alla sostanza

¥ numero si acidità: espresso come nella formula sottostante è il numero di mg di KOH di Normalità nota necessari a neutralizzare gli acidi grassi liberi contenuti in 1 g di sostanza in esame. L'acidità dipende dalla quantità di acidi grassi (liberi o liberati dai trigliceridi).

numero di acidità = Vol soluz KOH (ml) * Normalità soluz (eq/ml) * Peso KOH (g/eq)

¥ g % di acido oleico: per gli olii vegetali si usa esprimere l'acidità come g % di acido oleico presente in 1 g di campione: si titola l'acido oleico (sciolto in alcool) tramite NaOH, di Normalità N (equivalenti/litro) nota.

g % di acido oleico = [Vol soluz NaOH (l) * N (eq/l) * Peso Acido Oleico (g/eq) * 100 ]

¥ Numero di saponificazione - dati x trigliceridi essi necessitano di un certo quantitativo di NaOH per essere completamente saponificati, ma x trigliceridi possono pesare di più o di meno, a seconda della lunghezza degli acidi grassi attaccati al glicerolo. Quindi, facendo il ragionamento opposto, preso dei campioni di uguale peso z di diversi tipi di trigliceridi essi richiederanno quantità diverse di NaOH per la loro completa saponificazione. L'n.d.s., prima dell'avvento della cromatografia, era un metodo per ottenere la lunghezza degli acidi grassi. Si aggiunge NaOH in quantità nota e in eccesso, si fa la saponificazione, e di titola l'NaOH rimasto con una soluzione acida. L'n.d.s. (espresso come nella formula sottostante) è il numero di grammi di NaOH necessari a neutralizzare gli acidi grassi liberati da 1 g di campione.

Vol. bianco = ml di soluzione di acido usati nella prova in bianco Vol. titolazione = ml di soluzione di acido usati nella analisi del campione Vol. bianco - Vol. titol. = ml di soluzione di acido in eccesso (equivalenti agli acidi grassi)

n° di saponificazione = Vol bianco - Vol titolazione (ml) * N (mol/ml) * Peso NaOH (g/mol)

¥ NAVS = numero di acidi grassi volatili solubili NAVI = numero di acidi grassi volatili insolubili, ossia distillabili in corrente di vapore. Trattasi di parametri che descrivono la quantità di doppi legami presenti. A tal fine si utilizzano diverse volatilità e diverse solubilità. Per esempio così si può diversificare il burro dalla margarina: il burro (ed il latte) a differenza della margarina possiede acidi grassi a catena corta, divisibili poi in solubili ed insolubili.

¥ Numero di iodio (valutazione delle insaturazioni) - si siolgono i grassi, per esempio in CCl4, e si addizionano di ICl in eccesso: lo iodio si addiziona ai doppi legami. Si aggiunge KI e si ottiene KCl e I2. Si titola I2 con tiosolfato N normale e si vede quanto ce n'era in eccesso. Il numero di iodio (espresso come nella formula sottostante) è il numero di grammi di Iodio I necessari a reagire con i doppi legami presenti in 1 g di campione.

Vol. bianco = ml di soluzione di tiosolfato usati nella prova in bianco Vol. titolazione = ml di soluzione di tiosolfato usati nella analisi del campione.

n° di iodio = Vol bianco - Vol titolazione (l) * N (eq/l) * Peso eq. dello I (g/eq)

¥ Numero di perossidi - l'andamento del numero di perossidi al passare del tempo è una gaussiana: nella zona ascendente (sn) sono in formazione, nella zona discendente (dx) si stanno degradando ad aldeidi. La prova va fatta stando lontani dal picco della gaussiana. Si scioglie 1g di campione con cloroformio in ambiente acido, si immette KI: si ha la ossidazione dello ione I-:

O2 = perossido (from H2O2) + 2 I- => 2O= + I2

Con tiosolfato N normale si titola I2 (proporzionale al perossido), così si ha:

n° di perossidi (quivalenti/g) = Vol tiosolfato (l) * N tiosolfato (eq/l) Ossia: il numero di perossidi (espresso come nella formula soprastante) è il numero di equivalenti perossido (= n° di eq. di I- = n° di eq. di tiosolfato) presenti in 1 g di campione. Poi per motivi di "comodità" si usa esprimere questo numero in millieq./Kg di campione.

Nota: la presenta di composti carbonilici può essere rivelata facendoli reagire con para-metossianilina e leggendo l'assorbanza della soluzione a 350 nm.

Le proteine

Sono costituenti strutturali dell'organismo, non privi di funzioni energetiche. Nell'adulto c'è un equilibrio dinamico tra anabolismo e catabolismo (OK 45 g prot./ die) negli individui in accrescimento l'equilibrio è spostanto verso l'anabolismo e quindi il fabbisogno è aumentato. La "qualità" delle proteine è importante, in quanto esse devono essere costituite da tutti gli AA essenziali, che sono alfa-AA con configurazione L*. Il catabolismo delle proteine produce ammoniaca e quindi urea (N non arriva all'ossidazione massima) ed acido urico (dalle purine), nonchè gruppi solfati e fosfati. Essi sono acidi, ed insieme ai sali e ai tamponi influenzano tra le altre cose il pH del sangue. Quindi gli alimenti animali sono in massima parte acidi (fa eccezione il latt che, ricco di citrati, presenta un residuo basico). Al contrario le piante sono più ricche di citrati e carbonati, e danno un residuo basico (eccezioni: cereali e leguminose).

Dei 20 AA che costituiscono le proteine (tutti indispensabili** alla crescita, ma 8 + Hys ed Arg nel bambino non sono sintetizzabili dal nostro organismo e sono detti essenziali. Essi sono:

Leu, Ile, Phe, Trp, Thr, Lys, Met, Val.

* la configurazione D è tipica di prodotti fermentati (yogurth...) nei quali ho sintesi microbiche. ** potendo passare da Phe a Tyr e da Met a Cys, si ha che Phe e Met possono sopperire a deficienze di Tyr e Cys.

Possedendo sia un gruppo acido che uno basico gli AA stanno in varie forme a seconda del pH. Il pH al quale l'AA ha carica totale zero è detto punto isoelettrico (a questo pH la solubilità dell'AA è minima ed esso, in un campo elettrico, non migra).

Analisi delle Proteine

L'analisi della struttura primaria (s. 1°) delle proteine serve a determinarne il valore nutrizionale, dato dalla presenza e dalle % dei vari AA. L'analisi delle delicate s. 2° e 3° (responsabili delle caratteristiche dell'alimento: un cibo proteico alterato ha s. 2° e 3° alterate) è importante per la valutare lo stato del cibo, mentre la s. 4° interessa la tecnologia alimentare.

Le strutture 2/3/4° possono andare incontro a denaturazione (che non implica rottura dei legami peptidici) che entro certi limiti può essere reversibile. Diverse proteine sono più o meno sensibili a divesi agenti denaturanti (es: prot. di microbi termofili). Effetti della denaturazione sono:

¥ < solubilità e > viscosità: i gruppi idrofobi non sono più nascosti "all'interno del gomitolo" ¥ perdità dell'attività biologica, enzimatica, immunologica ¥ > vulnerabilità agli enzimi proteasi essendo tutti i legami peptidici esposti ¥ neoformazione di ponti S-S tramite H2S in quanto la denaturazione può scindere i ponti disolfuro e liberare H2S. In particolare ciò è grave se di forma un ponte S-S tra l'NH2 sul C5 della Lys ed i COOH dell'ac. glutammico: questo legame è difficilmente scindibile e comporta l'impossibilità di sfruttare l'AA essenziale Lys. Quindi in questo caso la denaturazione causa una diminuzione del valore nutritivo, anche se di solito non porta a grossi decrementi di valore nutritivo.

I livelli di denaturazione possono essere valutati tramite sedimentazione in ultracentrifuga o migrazione in campo eletrico. Alcuni agenti denaturanti sono di tipo: (vedasi prossima pagina)

fisico - TEMPERATURA alta: ogni +10°C la velocità di denaturazione raddoppia, raggiunta la T critica ogni +10°C diviene 500 volte maggiore. Ciò è anche influenzato dal tipo di proteina, sua [ ], pH, attività dell'acqua, forza ionica, ioni presenti... . Esempio: la liofilizzazione porta ad una certa denaturazione, ma poi le proteine liofilizzare resistono meglio alle successive denaturazioni. fisico - TEMPERATURA bassa: può determinare (es: 0°C) denaturazione di enzimi, di proteine della soia e delle uova (> % AA apolari => > denaturazione al freddo). Al contrario gli enzimi lipasi ed ossidasi dei grassi rimangono attivi! fisico - RADIAZIONI: diverse radiazioni (es: UV assorbite dagli AA aromatici) possono far cambiare la configurazione di una proteina, rompere legami S-S, indurre ionizzazione o formazione di radicali liberi.

chimico - pH: modifica le cariche degli AA => repulsioni => denaturazioni talvolta reversibili. chimico - METALLI: alcalino-terrosi (Ca++, Mg++...) o di transizione possono formare complessi coi gruppi tiolici. La loro sottrazione diminuisce la resistenza alla denaturazione e alle proteasi. chimici - SOLVENTI ORGANICI: l'alcool muta la cst. dielettrica e le forze elettrostatiche molecolari e ciò causa denaturazione, solventi apolari penetrano nelle zone apolari della molecola modificando le interazioni idrofobe. chimici - SOSTANZE ORGANICHE: alterano le interazioni molecolari (es: ridurre ponti disolfuro).

Parametri di qualità delle proteine

La qualità tanto maggiore quanto più la proteina è simile per composizione alle proteine umane. Infatti se una proteina ha tutti gli AA "giusti" in quantità e qualità, ma è mancante (in parte o totalmente) di un solo un AA allora avrà un valore basso, in quanto l'AA mancante impedirà la corretta sintesi delle proteine. Questo problema può essere superato assumento cibi "complementari".

E' possibile misurare la qualità proteica, sui ratti giovani, o su alcuni microorganismi* tramite il

Rapporto Efficienza Proteica (REP): una misura del guadagno in peso in rapporto alla quantità di proteine ingerite in un certo tempo. Tra gli alimenti proteici il "migliore" è l'uovo (REP 3.92). Una misura più accurata, che non risente della quantità di cibo, è data dal: Rapporto Proteico Netto (RPN) come il precedente ma si include anche un gruppo di controllo con la stessa dieta ad esclusione delle proteine; un'alta valutazione è il

Valore Biologico (V.B.) test che si basa sul bilancio dell'azoto: vale la formula sottostante, correggibile con un coefficiente di digeribiltà (non indicato):

V.B. = = N trattenuto = N ingerito - N (fecale + urinario) N assorbito N ingerito - N fecale

Test Chimico = quantità di un certo AA presente nel cibo x quantità di quell'AA nell'uovo

* Tetrahymena Piriforme, possie enzimi molto simili ai nostri.

* Reazione con ninidrina: è usata nella cromatografia degli AA: un AA reagisce con due molecole di ninidrina (7 steps: perdita di acqua, CO2 e un H+) a formare una molecola di colore azzurro. Analisi delle Proteine

Reazione (qualitativa) del biureto (peptide NH2CONHCONH2): viene trattato con CuSO4 in NaoH, si ottiene il complesso viola Cu++ + Peptide.

Reazione (quantitativa) di Kjendahl ¥ dati 2-3 g di cibo pesati li si "mineralizza" (in un pallone A scaldando ad ebollizione fino ad ottenere una soluzione limpida) con 20-25 ml di H2SO4 conc. in presenza di rame (CuO) e selenio (in Na2SO4 anidro) catalizzatori; l'Na2SO4 poi innalza il p.d.e. dell'H2SO4. ¥ così l'N organico diviene ammonio* solfato. Si raffredda, si diluisce con acqua e si raccorda il pallone A ad un sistema di distillazione e ad un imbuto a rubineto contenente NaoH. ¥ aprendo il rubinetto dell'imbuto si lascia cadere nel pallone A l'NaOH, fino a basificazione della soluzione, il che causa liberazione di gas NH3 che sale nel sistema di distillazione, incontra la zona refrigerata, si condensa e cade nel pallone B.

¥ in B ci stà un volume noto (e sovrabbondante) di H2SO4. Dopo che l'ammoniaca è stata distillata (e cadendo in B avrà neutralizzato parte dell'acido) si titola l'acido rimasto. ¥ il n° di moli di acido iniziale - il n° di moli di acido finale mi dà il n° di moli di acido neutralizzati dall'ammoniaca, valore che per definizione è uguale al numero di moli di ammoniaca (e quindi di N) ottenute dal campione in esame. Ammettendo che tutto l'azoto N presente nel cibo sia di derivazione proteica, e ammettendo che l'azoto sia, in peso, il 16% della parte proteica, si ottiene:

16 g N: 100 g proteine = 1 g N : x g proteine x = 6.25 g di proteine per ogni g di azoto

Moltiplicando per i grammi di azoto risultanti dalla titolazione si ottiene il numero di g di proteine contenuti nel campione di cibo.

* durante la mineralizzazione si forma SO2, il quale impedisce all'azoto di ossidarsi oltre a NH4+ NB: se nell'alimento è presente N in uno stato più ossidato dell'ammoniaca (es: NO3- negli insaccati) è necessario ridurli, per esempio con S2O3=, affichè possano prendere parte all' analisi.

Analisi degli AA

Analizzatore di AA a scambio ionico - queste analisi servono per determinare il valore nutritivo di un cibo proteico. L'analisi degli AA viene fatta idrolizzando la proteina e analizzando gli AA con metodi cromatografici. In particolar si usa una colonna a scambio cationico tramite acido forte: ¥ si introduce il campione nella colonna, a pH 1-2 affinchè tutti gli AA si leghino. ¥ l'eluizione si ottiene con un eluente con pH crescentie (l'ordine di uscita degli AA è: acidi, neutri, basici: i basici escono per ultimi poichè mantengono la loro carica positiva fino a pH 9-11).

Questi principî si applicano al giorno d'oggi al metodo dell'autoaminoanalyzer. L'eluente quando esce con gli AA dalla colonna viene mescolato alla ninidrina* (* pag. precedente). Si scalda la miscela fino a sviluppo della colorazione, e a lambda adeguate due colorimetri rilevano la presenza degli AA, proporzionale all'intensità del colore (570 nm per tutti esclusi idrossi/prolina a 440 nm).

In alternativa gli AA possono essere rivelati con composti fluorescenti, ma sebbene questo metodo non necessiti di due rilevatori esso è meno riproducibile e conveniente. Infine alcuni analizzatori, a prescindere dal tipo di rilevazione, sono dotati di due colonne, così da velocizzare il tutto agendo una sugli AA acido o neutri e l'altra sui basici (scambio anionico).

Componenti minori degli Alimenti

Sali minerali - sono il 5% del peso corporeo, sono presenti nell'acqua minerale, carni e verdure. Co++, Cu++, Fe++, Mn++, Zn++, SiO2 sono "oligoelementi" (necessari in quantità piccole). Ca++, Na+, Cl-, SO4=, Mg++, K+, PO 43- sono "macroelementi" (nececcari in quantità elevate) più concentrati fuori delle cellule / più concentrati dentro le cellule

CALCIO - è il macroelemento più "rappresentativo" (+ di 1 Kg!), situato per il 99% in ossa e denti; è in equilibrio dinamico col Ca++ nel sangue, che è metà ionizzato e metà legato all'albumina. Questo equilibrio è regolato dalla calcitonina (plasma => ossa, et > eliminazione per via renale) e dall'ormone proteico paratormone (ossa => plasma, et < eliminazione per via renale). Una mancanza di assorbimento/deposito nelle ossa di Ca++ causa rachitismo (inadeguata mineralizzazione di ossa e cartilagini) nei bambini, osteoporosi (distruzione della matrice ossea) e osteomalacia (o "rachitismo degli adulti" = demineralizzazione delle ossa, che però mantengono integra la struttura della matrice ossea). 1 g/die di Ca++ è sufficiente in condizioni normali. Il Ca++ deriva da latte (e derivati), lenticchie, molluschi marini, acqua potabile. Nei vegetali è reso poco disponibile dalla presenza di acidi (ossalico e fitico, per esempio).

L'assorbimento intestinale del Ca++ è mediato da una proteina che per essere sintetizzata abbisogna della forma attiva della vit. D (vedi) ma è anche facilitato dalla presenza di AA, che con esso formano sali solubili facilmente assorbibili. Sali insolubili vengono invece formati coi grassi, che quindi limitano l'assorbimento del Ca++. Ca++ e P si "aiutano vicendevolmente" nell'assorbimento se sono presenti in rapporto 1:1 (es: latte)

COBALTO - stà nella B12, che già assumiamo col cibo.

FERRO - fa parte della emoglobina e nella mioglobina (Fe++). Presenta, in queste strutture, struttura esavalente con 4 legami planari e due assiali (uno per l'ossigeno e uno per la Lys della emoglobina). E' presente in fegato, milza e midollo, legato alla ferritina (dalla quale per essere mobilitato necessita del Cu). E' presente anche in molto vegetali (Fe+++) ma lì ac. ossalico e fitico ne limitano l'assorbimento. L'assorbimento del Fe++ è agevole (a differenza del Fe+++) a pH basso (OK stomaco). Ne basta 1 mg/die (di più se si è in accrescimento).

FLUORO - presente in ossa e denti (fluoroapatite): questi cristalli sono molto duri e resistenti (anche all'acido). Viene assorbito dagli alimenti ma soprattutto dall'acqua. Ideale sarebbe una [ ] in acqua pari a 1 µg/l; 10 µg/l sono già tossici e causano: macchie sui denti e malformazioni ossee. Intossicazioni ambientali da F possono derivare dalla lavorazione dell'Al (criolite AlF3): per prevenzione ai bambini si somministrano delle apposite pastiglie.

FOSFORO - situato per l'80% nelle ossa, legato al Ca++ , il restante 20% (forfati) è importante in tutto l'organismo. Il P è presente praticamente in ogni cibo e non esistono carenze alimentari di P.

IODIO - si accumula nella tiroide, organo che risponde all'ormone TSH secredo dall'ipofisi. La sua mancanza causa il gozzo (semplice) e ipotiroidismo, il suo sovradosaggio causa il gozzo (tossico) e ipertiroidismo. Viene assimilato come I- e accumulato come I2 in tiroxina e triiodotirosina.

MAGNESIO - situato in parte nell'osso, legato al Ca++, si ritrova anche nel plasma e nelle cellule, facendo parte delle clorofilla è presente in tutti i vegetali verdi, ma non solo: anche nei legumi e nei cereali (la farina raffinata contiene più ac. fitico che rende Mg meno disponibile). E' necessario al funzionamento di vari enzimi: glucosio fosforilasi, sintesi proteica...

MANGANESE - presente nell'enzima piruvato carbossilasi. MOLIBDENO - si trova nella xantina-ossidasi (enzima FAD-dipendente): purine => ac. urico. NICHEL - fa parte dell'enzima ureasi. E' tossico e cancerogeno. POTASSIO - è presente nel citosol. Con la dieta ne assumiamo ben più dei 4 g/ die necessari. Alcuni diuretici possono causarne deplezione. Si trova in tessuti sia animali che vegetali (es: banane).

RAME* - cofattore di molti enzimi (citocromo ossidasi, SODismutasi, lisina ossidasi che agisce su collagene ed elastina: se manca Cu => problemi in primis ai vasi). Libera Fe dalla ferritina! * E' presente in molti alimenti (carne, uova...). Si lega alla metallotioneina, proteina a basso P.M. che ne regola l'assorbimento. In cricolo stà legato alle proteine plasmatiche

CROMO - in forma 3valente è necessario (sta in tutti i tessuti), in forma 6valente è tossico. E' inserito nel Fattore di Tolleranza al Glucosio, che potenzia gli effetti dell'insulina: il diabete degli anziani forse è dovuto a carenza di cromo, poichè con l'invecchiamento il suo assorbimento diminuisce.

SELENIO - cofattore dell'enzima glutatione perossidasi (scavenger dei radicali liberi). 50 µg/die sono sufficienti (non esagerare con gli integratori)! In alcune zone (Cina, Nuova Zelanda...) il terreno è privo di selenio => carenza con conseguente cardiopatia di Keshow.

SILICIO - ha un pò d'importanza nella costituzione del tessuto connettivo

SODIO - è presente nei liquidi extracellulari, il cui volume dipende dal Na+ (vari diuretici funzionano eliminandolo). Con la dieta assumiamo molto più Na di quelle che ci servirebbe (5 g NaCl/ die), ma l'aldosterone provvede al suo allontanamento.

ZINCO* - cofattore di molti enzimi (alcool deidrogenasi, anidrasi carbonica, nel polipeptide gustina: se manca => < giusto, nell'enzima carbossipeptidasi, nel quale può venir sostituito dal cadmio, per il resto tossico ed inutile) stimola il GH. Nei vegetali l'ac. fitico e le fibre ne limitano la disponibilità. E' rara la sindrome da mancanza di Zn.

ZOLFO - presente in proteine ed in alcune vitamine: biotina e tiamina. Non presenta "problemi".

Analisi degli Elementi in tracce

L'analisi (spettrofotometria di assorbimento atomico) si fa sulle ceneri bianche* secche del campione (la carbonizzazione si fa stando sotto i 600 °C per evitare volatilizzazioni: solo il Cd volatilizza prima, ed evitando che si formino fumi che potrebbero portarsi via alcuni elementi). * alcuni alimenti danno ceneri alcaline che fondono, vengono adsorbite sul carbonio impedendogli di bruciare => ceneri nere. Le ceneri nere vanno lavate così da sciogliere e togliere le ceneri alcaline, e poi rimesse in stufa a divenire ceneri bianche.

Spettrofotometria di assorbimento atomico - Questa tecnica sfrutta l'emissione e l'assorbimento energetico dovuto alle transizioni degli elettroni dell'elemento in esame, che deve trovarsi in fase gassosa. Quando si somministra energia (radiazione di lunghezza d'onda appropriata) gli e- passano ad un livello eccitato, e tornando allo stato fondamentale liberano energia: ogni elemento ha uno spettro d'assorbimento e d'emissione caratteristici. L'analisi ( quali- e/o quanti-tativa) si può effettuare sia misurando il tipo e l'intensità d'emissione che d'assorbimento. L'intensità è proporzionale alla quantità di elemento presente nel campione. Un aspetto da tener presente nell'analisi quantitativa tramite emissione è che bisogna operare a temperatura costante, in quanto a parità di campione, a diverse temperature, può variare il numero di atomi in grado di emettere radiazione! Ma poichè anche alle alte temperature alle quali si deve effettuare l'analisi tramite emissione la maggior parte degli atomi è allo stato fondamentale (per il Na a 3000 Kelvin solo 1 atomo su 1500 è eccitato) risulta più conveniente eseguire un'analisi quantitativa tramite assorbimento, in quanto gli atomi allo stato fondamentale non risentono di "piccole" variazioni di temperatura.

Il capione (~ 30 µl di soluzione) viene posto in foro in un tubo (fornetto) di grafite, poi viene vaporizzato ed investito dal raggio di lambda appropriata. Gli atomi assorbono una quantità d'energia proporzionale alla loro concentrazeione L'apparecchio poi registra l'assorbimento e/o l'emissione.

Le Vitamine

Sono sostanze organiche assunte con la dieta, catalizzano varie reazioni. La loro mancanza talvolta dà patologie da carenza che possono riguardare una singola vitamina (C: scorbuto) o un pool (B: se manca una vitamina del gruppo B verranno meno anche le altre). Le vitamine possono essere suddivise in vari modi (lipo*- o idro-solubili** per esempio). * essendo liposolubili possono, in certe condizioni, dare patologie da iperdosaggio ** essendo solubili in acqua è facile che "si perdano" (lavaggio dei cibi, cottura...) => carenza

Vit. A o RETINOLO - liposolubile, si trova nei tessuti animali (latte & derivati, pesce: deidroretinolo, molto attiva, uova...) o nei vegetali, sottoforma dei precursori alfa-carotene*** o beta-carotene*** (l'alfa è un precursore che dà 1 molecola di retinolo, il beta ne dà 2; il beta carotene è piuttosto polare ed è il primo a uscire dalla cromatografia HPLC a fase inversa). La > parte degli animali può trasformare alfa- e beta-carotene in retinolo e conservarlo nel fegato.

Il retinolo, dopo essere stato ridotto ad aldeide cis RETINALE, si unisce alla proteina opsina formando il pigmento visivo rodopsina, presente nei bastoncelli della retina. L'impulso luminoso causa la scissione di tale complesso in opsina e trans RETINALE: questa trasformazione è accompagnata dalla trasmissione dell'impulso nervoso al cervello. Nel fegato e nell'occhio in assnes di luce si ha riconversione trans => cis. Il primo segno di carenza di retinolo è la miopia da crepuscolo dovuta alla bassa velocità di riconversione. Se la carenza perservare si ha congiuntivite, ulcerazioni della cornea e cecità. Il retinolo agisce anche come:

¥ in presenza di bassa pO2 (es: in molte parti dell'organismo) agisce da antiossidante. ¥ sottoforma di RETINOLFOSFATO agisce da donatore di gruppi glicosidici nella biosintesi di glicoproteine (è essenziale all'integrità delle mucose). ¥ il RETINOLO ed il suo derivato ac. RETINOICO vengono anche portati nel nucleo cellulare dove si legano alla cromatina regolando la sintesi di proteine implicate nella crescita e nel differenziamento cellulare. ¥ il RETINOLO ed il suo derivato ac. RETINOICO sono anche necessari alla transferrina, proteina trasportatrice del Ferro: la loro mancanza quindi può produrre anemie .

NB: il retinolo, presentando molte insaturazioni, è molto sensibile alla luce che ne promuove l'ossidazione. Anche la cottura, la disidratazione o l'irrancidimento (nel burro) ne diminuisce la %. L'iperdosaggio causa anoressia, prurito, perdita di capelli. La v. A è inattivata by citrale (arancia).

*** molecole simili al carotene, dette carotenoidi (tra questi xantine e xantofille) sono presenti nel mais, al quale conferiscono il colore giallo (zeaxantina).

Vit. B1 o TIAMINA - Idrosolubile, proveniente dalla parte corticale di germe di grano, crusca, legumi, nonchè lievito, fegato, latte, uova, carne... (queste sono fonti di tutto il pool B). La forma attiva (fosforilata) della vitamina è un coenzima della decarbossilazione necessario al metabolsimo dei carboidrati. La dose raccomandata è circa 0.5 mg/ 1000 Cal. Si conserva bene al secco, anche a 100 °C, in soluzione acida o neutra e al freddo; in soluzione basica è distrutta, così come in presenz di SO2 anidride solforosa (conservante nei succhi di frutta: distrugge anche la vitamica C).

L'impoverimento dei cibi in vit. B1 (frequente essendo idrosolubile) è dato anche dalla brillatura dei cereali. La carenza di B1 causa Beri-Beri, patologia centrale sia dei nervi motori che sensitivi, che può essere letale. Nelle zone endemiche si previene addizionando i cibi di B1.

Vit. B2 o RIBOFLAVINA - Idrosolubile, stabile (anche alla cottura/bollitura) ma non alla luce. Proviene da latte, carne, uova... . Nel latte esposto alla luce viene degradata conferendogli un sapore sgradevole. Fa parte degll'enzima FAD (flavin-adenin-dinucleotide, enzima deidrogenasi); interviene nel metabolismo dei carboidrati. La dose raccomandata è 1 mg/ 1 Cal. La sua mancanza da sintomi simila alla pellagra.

Vit. C o ACIDO ASCORBICO - idrosolubile, contenuto in frutta e verdura, e vegetali varii. Dopo che il vegetale è stato tolto dalla sua sede entra in azione l'enzima ac. ascorbico ossidasi che ne depaupera il contenuto in vit.C. Questa perdita può essere limitata surgelando l'alimento (ma ciò dev'essere fatto velocemente: se nò si formano cristalli di ghiaccio che danneggiano le cellule, così al disgelo si ha contatto E + S). Inoltre, essendo idrosolubile la cottura impoverisce i cibi di Vit.C.

La carenza di questa vitamina causa scorbuto: emorragie gengivali, cutanee, ecchimosi; letale per debolezza cardiaca. L'attività della vit.C è legata alla idrossilazione Vit.C - dipendente della prolina per ottenere l'idrossiprolina. L'idrossiprolina è necessaria affinchè il tessuto connettivo possa essere formato correttamente. Alcuni studiosi sostegono che la vit.C sia una molecola "endogena" della quale siamo carenti (gli animali, eccetto i primati e la cavia, la sintentizzano).

Un'altra importante azione della vit.C è quella di ridurre il Fe+++ dei vegetali facilitandone quindi l'assorbimento; nonchè quella di favorire l'idrossilazione del colesterolo, necessaria alla formazione degli acidi biliari. Infine è anche usato come antiossidante nei succhi di frutta o nelle preparazioni contenenti olii. L'acido ascorbico riesce a bloccare le reazioni a catena di vari radicali liberi cedendogli un H¥ da un -OH e divenendo esso stesso quindi un radicale (ascorbato); il vantaggio sta nel fatto che il radicale ascorbato è molto meno reattivo degli altri radicali liberi ed è più facilmente catturabile dal GSH glutatione ridotto). Quando la vit.C viene immessa in un recipiente chiuso contenente per esempio un succo è bene che l'atmosfera rimanente all'interno sia inerte, in quanto l'ossigeno ossiderebbe facilmente tutta la vitamina C (1 ml aria ox 3 mg di vit.C).

La Vit.C è un lattone acido, di forza pari ad un fenolo. E' stabile a pH < 4. Ossidandolo passa ad acido deidro-ascorbico e per ulteriore ossidazione diviene istabile e l'anello tende ad aprirsi e a formare l'acido 2,3 dichetoglutonico che in vivo non torna in forma chiusa poichè il pH è troppo elevato. L'ossidazione può proseguire fino a portare all'acido ossalico. Rame, Ferro o UV catalizzano l'ossidazione dell'acido ascorbico.

PS: assieme alla Vit.C, nella paprica e in altre piante, sono presenti delle sostanze antiossidanti (=> conseguente azione protettiva dei capillari) dette vitamine P. Si tratta di bioflavonoidi a struttura polifenolica quali la rutina nel grano saraceno e la querecetina.

Vit. D - liposolubile, presente negli stessi alimenti della A. Non si degrada con la cottura o pastorizzazione latte. E' prodotta dalla pelle in presenza di UV: dal 7-deidrocolesterolo si ottiene la D3-colecalciferolo (comune in natura: pesci, fegato, uovo); dall'ergosterolo si ottiene la D2-ergocalciferolo (meno comune, questa reazione avviene nella segale cornuta, nel lievito ). Le vit. D2 e D3 sono idrossilate in posiz. 1 una prima volta nel fegato, e poi in posizione 25 nel rene: si ottengono così i 1,25 diidrossiderivati, 1000 volte più attivi nel promuovere l'assorbimento del Ca++ nell'intestino (stimolando la sinetsi di una proteina trasportatrice di Ca++)*prossima pag.. Poi alti livelli di Ca++ stimolano a "feed-back" la produzione di 24,24 diidrossiderivati inattivi, mentre quando il livello di Ca++ scende viene ri-stimolata la sintesi del derivato 1,25.

L'iperdosaggio, possibile data l'elevata liposolubilità (es: by assunzione di olio di fegato di ipoglosso, mentre va bene il merluzzo) causa ipercalcemia con calcificazione dei vasi (letale nei bambini), dei tubuli renali e dei tessuti polmonari. La carenza di vit. D causa scarso assorbimento/deposito di Ca++ (vedi). * agendo in un sito diverso da quello di produzione ed avendo struttura steroidea può venir considerato, a tutti gli effetti, un ormone steroideo. Vit. B5 o ACIDO PANTOTENICO - è idrosolubile, presente in tutte le cellule viventi. E' un derivato dell'ac. butirrico legato alla beta-alanina; da esso origina la sua forma attiva: il CoA, che prende parte al ciclo degli acidi carbossilici. Dose raccomandata (5 mg/die).

Vit. B6 o PIRIDOSSINA - è idrosolubile, si trova in carne, pesce, farina integrale. Viene convertita a piridossale e piridossammina e poi forma i coenzimi piridossal-fosfato e piridossammina - fosfato, coenzimi degli enzimi transaminasi. La transaminazione è il trasferimento di un gruppo -NH2 di un alfa-AA al C-alfa di un alfa-chetoacido, per esempio per la trasformazione o sintesi di AA che per definizione saranno non-essenziali. La reazione di trasferimento dal donatore all'accettore avviene passando attraverso la molecola di coenzima. La mancanza di B6 (rara, es: bambini che bevevano latte sterilizzato) provocava attacchi epilettici. Il fabbisogno di B6 è proporzionale alla quantità di proteine assimilate (nell'adulto 2 mg/die ogni 100 g proteine)

Vit. B12 - . E' idrosolubile, è composta da un anello simile alla porfirina + un atomo di Cobalto: esso ha 4 leg. di coordinazione equatoriali coi 4 N pirrolici + 1 leg. assiale con un benzilimidazolo + 1 leg. assiale con un -CN (cianocobalamina) o un -OH (idrossicobalamina) o un -CH3 (metilcobalamina). La Vit.B12 è prodotta da microorganismi (anche della flora intestinale), mentre il suo assorbimento tramite la dieta è subordinato alla presenza del fattore intrinseco (che se manca può essere somministrato). La mancanza di B12 causa anemia perniciosa => disturbi del SNC (demielinizzazione con degenerazione midollare). E' presente nel fegato.

Vit. E - Liposolubile, è una famiglia di tocoferoli (l'alfa è il più attivo). Si trova nel germe di grano, nei cereali e nei vegetali in genere. Tra gli olii e presente in quantità utili solo nell'olio vergine di oliva (negli altri olii e nella margarina le rettifiche ne abbassano la concentrazine).

La vit.E è importante come antiossidante, per esempio protegge dalla ossidazione/perossidazione i grassi interagendo con O2 e con i radicali liberi. Promuove l'utilizzazione della Vit.A e la sintesi dell'eme (aumentando i livelli degli enzimi delta-aminolevulinico-sintetasi e deidratasi). Inoltre è usata come coadiuvante nell'aterosclerosi e nella sterilità. E' anche un noto antiabortivo.

la carenze di Vit.E negli animali causa fragilità dei globuli rossi e sintomi neurologici, oltre a distrofia muscolare. La quantità di Vit.E da assumere varia in funzione della quantità di acidi grassi insaturi assimilati.

FOLICO (acido) - Liposolubile, si trova nel germe di grano, nei cereali e nei cibi contenenti le vitamine del gruppo B (non nella carne). E'stabile solo in ambiente acido. Di per se non è attivo ma viene ridotto enzimaticamente nei tessuti ad acido tetraidrofolico, che è un coenzima attivo facente parte di una famiglia di trasportatori di gruppi metilici, formilici ed unità monocarboniose. La mancanza di ac. folico è responsabile di diminuita funzionalità midollare (produzione gl. rossi, bianchi e piastrine) => anemia e di alterazioni della mucosa gastrointestinale.

Vit. K - Liposolubile (naftochinone sostituito). La K1 si trova nell'erba medica ed in altre verdure verdi, la K2 è quella prodotta dai batteri intestinali, inoltre l'organismo è in grado bioattivare il metilnaftochinone di sintesi (K3).

La Vit.K1 (dal tedesco koagulation) è necessaria alla carbossilazione di alcuni residui di acido glutammico della protrombina per ottenere la trombina . E' necessario carbossilare i residui in quanto così essi riescono a legare il Ca++ che a sua volta fa da ponte legando la protrombina ai fosfolipidi di membrana, dove la protrombina può venir idrolizzata a trombina (responsabile della trasformazione di fibrinogeno in fibrina).

Vit. PP (PELLAGRA PREVENTING) o NIACINA - (in forma attiva: NICOTINAMIDE) - Idrosolubile, la sua mancanza è causa di pellagra endemica (dermatite, diarrea, demenza). Questa patologia colpiva le popolazioni per le quali la polenta era l'alimento predominante: nella polenta infatti (mais) la PP si trova in forma legata e quindi non disponibile. La PP è sintetizzabile in vivo partendo dal Trp (TRp => niacina => PP) ma purtroppo il mais è carente anche di Trp! La dose raccomandata è di 6 - 18 mg/die di equivalenti di niacina (ma non si è certi della dose ideale). Altre fonti di PP sono cereali, carene, pesce, legumi, birra d'orzo. La PP è la più stabile tra le vitamine: restiste alla cottura e alle ossidazioni. Oltre a ciò è vasodilatatrice e causa abbassamento della [ ] di colesterolo.

L'Analisi delle Vitamine

Metodi biologici - talvolta non è possibile dosare i vari isomeri separatamente

Metodi strumentali - si preferisce la HPLC (separa anche gli isomeri) piuttosto che la gas-cromatografia (che richiede temp. troppo elevate). L'HPLC è efficace, specialmente per le proteine liposolubili, ma complicazioni sono date dalla matrice alimentare grassa (= quello che resta del cibo oltre le vitamine): per esempio è difficoltoso estrarre dall'olio o dal fomaggio la vit.E (con etere dal formaggio si ottiene una pasta impossibile da analizzare). Una preventiva idrolisi delle molecole dell'alimento per migliorare la situazione però farebbe perdere gli esteri di tutte le vitamine (es: tocoferolo acetato), che in natura sono frequenti.

Se nell'analisi c'è una interferenza da steroli si procede alla loro precipitazione tramite digitossina.

Inoltre non tutti i solventi possono essere usati: devo limitarmi, nel caso di rivelazione delle vitamine tramite spettrofotometria, a quelli che non assorbono nel campo di lungh. d'onda degli UV (alcuni chetoni assorbono in quel campo).

Gli Enzimi

Sono proteine e hanno funzione di catalizzatori biologici: diminuiscono l'energia di attivazione e limitano l'influenza della temperatura sulla velocità di reazione. Sono più efficaci e più specifici dei catalizzatori chimici. Diversi enzimi operano in maniera ottimale a diverse temperature, e per esempio gli enzimi che ossidano i grassi funzionano anche sottozero. Tutti gli esseri viventi sono dotati di enzimi: animali, vegetali, lieviti, batteri e funghi.

Gli enzimi sono identificati da un nome che ne descrive il tipo d'azione e da 4 cifre (I°: funzione, II° tipo specifico, III° e IV°: "numero di serie"). Dal p.d.v. alimentare gli enzimi più importanti sono quelli che modificano il cibo dopo il raccolto delle piante o la morte dell'animale.

Esempi: enzimi animali - pancreatina, chimotripsina, pepsina, lipasi... enzimi vegetali - carboidrasi (orzo), papaina, bromelaina (ananas)...

Le reazioni enzimatiche (E + S <=> ES* => P + E) sono state studiate tra gli altri da Michealis- Menten => cst. omonima KM (cst. di affinità: più è piccola la cst. più è grande l'affinità di E per S). Un altro parametro è la attività molare (P formato nell'unità di tempo da una certa quantità di E). L'attibità molare dipende anche da altri fattori°°° . E' possibile anche definire l'unità di enzima (il cui valore varia da enzima ad enzima) quantità di E necessaria ad ottenere 1 µmol di P in un minuto.

°°° [E] > [E] => > velocità di reazione °°° [S] solitamente è alta, così la reazione segue una cinetica di ordine zero: dP/dt = cts. Se [S] diminuisce si ottiene una cinetica di I° ordine: dP/dt = K [St] St = [S] al passare del tempo (fraz. uguali di S vengono convertite in tempi uguali). °°° Temp. a t. "estreme" gli enzimi vengono inattivati. Il riscaldamento può essere sfruttato per inattivare gli enzimi (anche nel caso dei cibi che poi verrano surgelati: infatti il freddo talvolta non è sufficiente). La pastorizzazione e la sterilizzazione del latte non solo eliminano i microorganismi ma anche inattivano gli enzimi. NB: c'è anche la possibilità che dopo la (parziale) denaturazione alcuni enzimi si riattivino! °°° pH vale il concetto come la temp. Variazioni limitate di pH non danneggiano irreversibilmente l'enzima. °°° Attiv. attivatori sono ioni metallici (Calcio, Magnesio...) °°° Inib. inibitore competitivo: compete con S per attaccarsi ad E inibitore non competitivo: si attacca ad E in un sito diverso da quello usato da S.

Esempi: molti cibi (es. patate) contengono idrolasi che, in caso di cattiva conservazione, scindono l'amido in zuccheri conferendo ai cibi un sapore dolce. Oppure la carne o il pesce: contengono enzimi proteasi che danno morbidezza (può essere voluta o meno), enzimi che modificano colore, gusto...

LATTE - contiene molti enzimi: amilasi, perossidasi, paraamminoossidasi, lipasi, fosfatasi... . Questi ultimi due vengono distrutti dalla pastorizzazione (test della fosfatasi = controllo della pastorizzazione: le fosfatasi, se sono presenti, scindono un indicatore a formare un composto colorato. Già 2° C meno del dovuto lasciano non pastorizzato lo 0.1% del latte). Per non distruggere le xantinoossidasi si ricorre all'UHT, in quanto la sterilizzazione a 120°C le distrugge. Il latte non è opportuno che sia omogeneizzato prima della pastorizzazione poichè questo processo "aumenta la superficie dei grassi" rendendoli più sensibili alle lipasi => rancidità. Dopo la pastorizzazione invece si può fare la omogeneizzazione e poi procedere anche alla produzione del formaggio.

CARNE - Per la carne esiste un tempo (di lunghezza variabile a seconda del tipo di carne) che "deve" intercorrere tra l'uccisione dell'animale e l'uso: prima che trascorra questo tempo la carne risulta dura (fanno eccezione polli e maiali). Infatti gli enzimi peptidasi (presenti in alta conc. nel fegato, mlza reni e muscosi) durante questo tempo le conferiscono tenerezza (carne frollata).

La "velocità di intenerimento" potrebbe essere aumentata incrementando di temperatura, ma ciò non è auspicabile per motivi di conservazione (la carne deve stare al freddo per evitare la crescita microbica... a proposito: ciò costa!). Una alternativa è conservare la carne (ma non per più di 3 giorni) a 15 °C: ciò costa meno, ma è necessario tenere sotto controllo i microbi con gli UV (che purtroppo danno irrancidimento).

PESCE - come carne, solo che non occorre il tempo di frollatura. Deterioramenti di colore e aroma (spec. by ossidazioni) possono avvenire anche a basse temperature.

CEREALI - (grano, mais, orzo, riso...) tra gli enzimi ricordiamo le alfa - e beta- amilasi che devono essere in giusto equilibrio per ottenere un alimento perfetto (es: pane, meno alfa-amilasi ci sono più è duro: spesso risulta necessario addizionare alfa-amilasi). Le proteasi poi influenzano l'elasticità delle proteine del glutine formando un reticolo che trattiene la CO2 prodotta dai lieviti => lievitazione. I lieviti per produrre CO2 hanno bisogno di zuccheri, forniti dagli enzimi amilasi.

VEGETALI - La raccolta va fatta al "momento giusto" e nel modo giusto (senza danneggiare le cellule, il che metterebbe a contatto E ed S). Poichè anche dopo la raccolta le cellule continuano a respirare necessiteranno di adeguate condizioni di conservazione-maturazione. Condizioni inadeguate possono portare a secchezza o rammollimento by > attività enzimatica di:

¥ proteasi/amilasi et.al. [scissione proteine/ zuccheri ] ¥ lipasi e lipoossidasi [az. Vs lipidi, danno cambiamento di colore e odore] ¥ pectinasi [utili nel vino, inutili se danno viscosità] ¥ fenolasi* ° [imbrunimento by ossidazione idrossifenoli] * ci sono fenolasi che agiscono su fenoli con un solo -OH aggiungendogliene un altro (es: Tyr => Dopa by tirosinasi); altre fenolasi invece agiscono sui composti melanoidinici. Il problema non si pone negli agrumi poichè essi hanno pH < 5 e così le fenolasi (sempre che ci siano) non possono agire. ° patate dolci, té, tabacco... non hanno le fenolasi. Le pesche Sunray hanno tirosinasi ma non Tyr!

Surgelazione: si riscalda con vapore (blanching) che inattiva gli enzimi (ma le perossidasi possono ricostituirsi!) ma anche provoca danni, poi si raffredda con acqua fino a 15 °C e si surgela. Tutto OK con la verdura. Per la frutta quando possibile è ottima la Disidratazione: al sole. C'è pericolo però di formazione di muffe o contaminazione da aflatossine.

Utilizzo industriale degli enzimi

Dai tessuti è possibile ottenere gli enzimi spremendo i tessuti ed estraendo con l'acqua gli enzimi. Poi la soluzione va filtrata e centrifugata. Infine tramite spray-drying, saling-out o precipitazione chimica ottengo gli enzimi (impuri). Per averli puri bisogna ricorrere a trattamenti con cromatografia o dialisi. Applicazioni non farmaceutiche non necessitano di purezza elevata.

Enzimi che idrolizzano i polisaccaridi:

alfa, beta e gluco AMILASI - Alfa amilasi (from piante, funghi, batteri): scindono l'amido (legami 1,4) in punti "all'interno" della catena, a seconda della loro provenienza hanno temperature di inattivazione diverse. Per il pane le alfa amilasi ideali sono quelle proprie dei cereali, in quanto quelle batteriche sono troppo resistenti (alla temp.) e sì ritardano l'invecchiamento del pane ma lo rendono gommoso, mentre le alfa amilasi fungine si inattivano troppo presto. Le alfa amilasi batteriche, data la loro resistenza, vanno bene invece per la preparazioni di alcoolici.

Beta amilasi (solo da piante superiori): scindono unità di maltosio dall'estremità non riducente della catena dell'amido fermandosi presso i legami 1,6 di pertinenza della glucoamilasi; terzo enzima che interessa l'amido.

INVERTASI del lievito - agisce sul saccarosio dalla parte del fruttosio (=> può scindere il raffinosio fru-glu-gal) INVERTASI dei funghi - agisce sul saccarosio dalla parted del glucosio (=> non può scindere il raffinosio fru-glu-gal)

LATTASI - talvolta negli adulti va perduta, scinde il lattosio ed è usata per scindere i cristalli di lattosio che possono formarsi a basse temperature nel latte, o nel latte in polvere. Se aggiungo polvere di latte al pane è necessaria la lattasi (il lattosio non è altrimenti fermentabile) che libera glucosio per la fermentazione e galattosio per la reazione di Maillard.

CELLULASI - usati nel disinquinamento delle acque di scarico e nei digestivi. PECTINASI - vedi prima

FERMENTAZIONE ALCOOLICA by appositi enzimi (es: birra, whisky) La birra si ottiene dalla fermentazione alcoolica del malto d'orzo. La birra ha un grado alcoolico da 3° a 9° . Normalmente viene espresso il grado saccarometrico: quantità di zuccheri semplici disciolti nel mosto prima della fermentazione, per legge 3 11. Moltiplicando per 0.3 si ottiene il grado alcoolico. Esistono birre normali, speciali, doppio malto e analcoliche (– gradi saccarometrici). Le birre possono distinguersi in chiare, scure e rosse. In genere si ha un 85% acqua, 4-12 % alcool etilico. Metodo di preparazione della birra: ¥ Il malto si ottiene facendo macerare e germinare l'orzo in appositi germinatoi alla temperatura di 10-15 °C per 5-7 giorni; poi si [ ] la soluzione al punto giusto. ¥ segue la torrefazione (riscaldamento): se supera i 60 °C si otterrà il malto verde => birra chiara, se il riscaldamento supera i 150 °C si otterrà il malto torrefatto => birra scura ¥ l'enzima diastasi trasforma l'amido solubile in maltosio (saccarificazione) ¥ per decantazione si ottiene il mosto limpido al quale si aggiunge il luppolo: si riscalda fino ad ottenere la [ ] voluta, poi si raffredda ¥ si aggiunge il lievito e si fa la fermentazione primaria (maltosio => glucosio => alcool + CO2). Si usa Saccaromyces cerevisiae per ottenere birre più scure e aromatiche, per birre più chiare Saccaromyces carlsbergensis. ¥ segue la fermentazione secondaria (maturazione)

Enzimi che agiscono sulle proteine:

PEPTIDASI (o proteasi) - si dividono in endo- ed eso- (carbossi o amino)-peptidasi a seconda che agiscano "all'interno" o all'estremità della catena di AA. Diversi enzimi lavorano meglio in diverse condizioni (pH, temperatura...). In commercio esistono peptidasi di vario genere. Es: fungine o di Aspergillus Orize. Le peptidasi di quest'ultimo tipo servono a produrre, da soia o riso, il Koji, che poi si aggiunge alla soia tostata per ottenere un alimento caratteristico.

Es: chimosina, è il principio attivo presente nel caglio*, sostanza usata per far coagulare la caseina del latte insiema a Ca3(PO4)2 per poter ottenere il formaggio. All'inizio ppt la para-K-caseina, che causa poi la precipitazione delle altre frazioni di caseina. La caseina poi viene fosforilata, con l'intervendo degli ioni Ca++. Il caglio si può ottenere dal quarto stomaco di vitelli, agnelli o capretti lattanti. Non si possono usare altri enzimi (es: enzimi pancreatici) in quanto solo quelli del caglio si "fermano" una volta ottenuta la coagulazione e non proseguono a "sciogliere" la cagliata.

Meccanismo di formazione del formaggio: ¥ si aggiunge al latte, portato a 40 °C, il caglio ottenendo così la separazione della cagliata (massa bianca opaca che tiene inglobati i grassi) dal siero**. Il tutto va scaldato a – temperature a seconda del tipo di formaggio: – temperature separano più o meno cagliata e siero. ¥ Si elimina il siero trattenendo la cagliata con delle tele e si mette in "forma" per ottenere la forma di formaggio (eventualmente si sala e poi si pressa. La salatura diminuisce la possibilità di formazione di muffe). Non deve rimanere, proveniente dal siero, il lattosio che può dare fermentazione propionica (OK per emmenthal) o butirrica => bolle e sapori anomali ¥ si lascia maturare da 15 gg (stracchino) a 2 anni (parmigiano reggiano). Nella maturazione si hanno varie reazioni: proteolisi*** (by enzimi del latte, non da chimosina: man mano che la maturazione avanza si ottengono prodotti azotati più piccoli e quindi più solubili), deaminazioni (di AA a dare acidi), lipolisi , formazione di aldeidi e chetoni => aroma e gusto particolari (es: Ala = dolce, Trp = amaro...)

* al posto del caglio si può far precipitare la caseina by abbassamento di pH (non troppo se nò Ca++ va in soluzione e va via col siero). I due trattamenti possono essere usati insieme solo nella produzione di mascarpone. ** il siero contiene un po' di lattoalbumine e lattoglobuline e, se è acidificato e scaldato, dà un coagulo (ricotta). *** un indice numerico che descrive la "quantità di maturazione" è/ N solubile / N tot = coeff. maturazione.

Analisi del formaggio: ¥ determinazione % acqua (by essicamento) e delle ceneri (carbonizzazione) ¥ determinazione della sostanza grassa (metodo Gerber, vedi dopo) ¥ determinazione delle sostanze azotate solubili in acqua (tiepida per 12h) e totali ( Kjeldahl)

Il frumento

Il frumento, insieme a riso, mais, orzo, avena, segale... fa parte dei cereali (che sono un tipo di graminacee). Dei cereali come cibo si usano i frutti (cariossidi), che stanno sulla sommità della spiga. Vediamo le principali caratteristiche del frumento:

Trattasi di graminacea di genere triticum; le due specie più comuni di frumento sono il triticum vulgaris (grano tenero, per pane e dolci) ed il triticum durum (grano duro, per pasta). La composizione media % del frumento (concetti analoghi valgono per l'orzo) è:

- carboidrati (spec. amido) 70 - proteine + enzimi (amilasi, maltasi...) 12 - acqua 12 - cellulosa/lignina 2 - trigliceridi ad alta % ac. linoleico facilmente ossidabili fraz. insaponificabile (squalene, fitosteroli, tocoferoli...) lipidi complessi (fosfolipidi, galattolipidi...) - lipidi totali 2 - sali minerali nella parte esterna della cariosside: Na, K, Ca, fosfati, solfati... 2 - Vit. B & E quest'ultima veicolata dai lipidi

PROTEINE: hanno un valore % di N un po' maggiore di 16 (valore medio). Si dividono in ¥ frazione insolubile in acqua contenente sali: è composta da gliadine (solubili in acqua + alcool, conferiscono plasticità) e glutedine (solubili a pH – 7, conferiscono elasticità). La fraz. insolubile costituisce l'80% delle proteine totali, non ha un buon equilibrio tra i vari AA (manca di Lys) e rappresenta il glutine (che può essere ottenuto dalla farina lavandola con acqua così da allontanare l'amido e la frazione proteica solubile). Il glutine, idratandosi con l'acqua, da origine ad una massa tenace e appiccicosa detta glutine crudo. La sua appiccicosità è dovuta alla presenza di molti residui di acido glutammico capaci di dare legami idrogeno. Il glutine crudo può essere trattato, essicato e venduto come prodotto alimentre (contiene 80% proteine, 15% carboidrati, 5% lipidi da lipoproteine) ¥ frazione solubile in acqua rappresentata da globuline e albumine: hanno un buon equilibrio tra i vari AA. Alcune albumine sono presenti solo nel grano tenero => le si sfrutta per l'analisi.

Analisi degli Sfarinati (medodi dell'Istituto Superiore di Sanità)

Caratteri fisico-organolettici: una farina dovrebbe essere omogenea e di odore gradevole (vedi anche acidità). Un esame microscopico di una goccia di sospensione di farina in acqua rivela le forme dell'amido (che ha caratteristiche variabili da specie a specie: frumento, avena, mais...) così si può sapere se una farina è pura o è un mix di vari cereali:

frumento: amido in granuli da ø 40 µm + una < % di granuli piccoli e irregolari segale: amido in granuli da ø 40 µm (con ilo centrale) a piccoli con anche i ø intermedî. leguminose: amido in granuli di ø 40 µm, ovali con ileo marcato orzo: amido in granuli di ø 30 µm circa mais: amido in granuli di ø 20 µm, rotondeggianti con ilo centrale, globulari o poligonali. riso: amido in granuli di ø 5 µm, poliedrici e in agglomerati patate: amido in granuli * ø 150 µm, piriformi con ilo centrale a stella

Determinazione N totale - Kjeldhal

Determinazione umidità e ceneri - 10 g farina in stufa a 100 °C x 2h, e si valuta la perdita in peso = quantità d'acqua (per legge 12-15.5%: deve essere dichiarato se è > 14.5). Successivamente in forno a 550 °C e poi valuto la perdita in peso = materia organica (variabile da 0.5 a 2 % [2% nella farina integrale] da farina a farina: 0, 00, 1, 2)

Determinazione acidità libera - grado di acidità = ml di base 1N necessari a neutralizzare 100g di farina secca (4 g farina + 100 ml EtOH 50% neutralizzato, si agita si decanta e si filtra dopo 3h. Si prende metà del filtrato e si titola).

Determinazione glutine - (all'occhio esperto dà anche una indicazione qualitativa): 12.5 ml di tampone diluito* + 25 g farina = impasto lasciato a riposare 1/2ora, poi con un lavaggio col solvente NaCl 2% tolgo proteine solubili ed amido. Il glutine così ottentuto viene lasciato riposare in acqua e poi viene osservato premuto tra due vertri da orologio. Poi si essica per vedere la % d'acqua. * si fa una soluz. NaCl 2% che serve da solvente a preparare una soluz. 4% di NaH2PO4 (fosfato monosodico) ed un'altra al 4% di Na2HPO4 (fosfato bisodico): queste due si uniscono a formare una soluz. tampone pH 6.8 che viene diluita 40x con la NaCl 2%.

Determinazione cellulosa - potrebbe essere eseguito sfruttando il fatto che la cellulosa è l'unico elemento degli sfarinati insolubile in soluzione acida o basica, ma essendo la % di cellulosa proporzionale alle ceneri => basta l'analisi delle ceneri, che è più precisa.

Determinazione pentosani - (sono in % alta fino al 5% in crusca e farine integrali): trattasi di pentosi (in particolare: poliosi), sono sottoposti ad idrolisi acida ad alta temp., si ottiene il furfurolo che viene determinato in peso sottoforma di furfuralmalonitiourea da cui si risale ai pentosani.

Determinazione Vit.C - (può essere addizionato * 200 mg/kg [non di più per legge] farina per migliorare la panificabilità: inibisce le proteasi che scindono il glutine e si riduce consentendo la formazione di legami S-S che rendono la farina più adatta alla panificazione): 50 g farina + 250 ml HCl diluito per estrarre Vit.C: dopo mezz'ora dalla soluzione filtrata si prelevano 100 ml e si titola con 2,6 dicloroindofenolo fino a colorazione rosa.

Grano tenero o grano duro? ¥ Metodo TLC - solo nel g. duro ho stearato di sitosterolo (si estrae dalla fase lipidica del grano e si analizza con TLC con CCl4: se c'è è g. duro). ¥ Metodo IR - estratto lipidico viene analizzato agli infrarossi: ci sono grafici diversi ¥ Metodo Ufficiale Italiano - ammonio solfato fa ppt le albumine, che poi vengono fatte migrare su gel di poliacrilammide (il g. duro ha 4 bande, il tenero 5). ¥ Metodo Immunochimico - inoculando in coniglio del frumento (tenero, x es) si ottiene un siero anti-frumento (tenero) col quale si opera un'immunoprecipitazione: essa avviene se il grano incognito è tenero (x es.). Si effettua la prova un un gel con diversi pozzetti da riempire con siero, frumento a [ ] e tipo noto e frumento incognito.

Il Pane

Il pane si ottiene da farina di g. tenero contenente eventualmente Vit.C + acqua + lievito. Se si usa g.duro va indicato "pane di semola". Se si aggiungono altri ingredienti (olio di oliva, aromi, polvere di latte, uva passa...) va indicato "pane speciale". Preparazione:

IMPASTAMENTO (20 min.) - farina + circa 40% H2O * + lievito di birra LIEVITAZIONE (fermentazione by azione enzimatica microorg. del lievito) - si ottengono dall'amido delle destrine, maltosio e glucosio; il glucosio by saccaromiceti dà alcool + CO2 intrappolato dal glutine => rigonfiamento. Altre fermentazioni "minori" danno al pane l'aroma. COTTURA - si introduce il pane in forno caldo a 230 °C. A 50 °C muoiono i saccaromiceti, a 80 °C vengono denaturati gli enzimi. Dentro il pane (non si va oltre i 100 °C) si ha formazione di mollica (porosa grazie alla eliminazione di CO2 ed alcool, in più i granuli di amido risultano degradati ad una specie di salda d'amido, più digeribile). All'esterno le proteine vengono denaturate, l'amido si scinde e in parte caramellizza => crosta dorata.

Analisi: per verificare i requisiti di legge e per accertare la mancanza di bacillus mesentericus (batt. anaerobio del terreno => frumento => farina => pane) causa il "pane filante" in quanto le spore provocano un parziale decomposizione di amido e proteine nella mollica intermedia. Si previene aggiungendo acido acetico o lattico.

Esame microscopico (dell'amido): reso difficile da modifiche dovute a lievitazione e cottura Determin. umidità: 200 g ridotti a pezzi, in stufa a 105 °C fino a peso cst. Si conserva x altre analisi. Determin. ceneri: peso le ceneri (alle quali devo, se c'è, togliere il peso di NaCl determinato by Volhard direttamente sulle ceneri dopo che sono state pesate). Determin. acidità: (varia da 2 a 6) vedi farina Determin. grassi aggiunti: idrolisi del pane con HCl + estrazione Soxhlet e gas-cromatografia.

Le paste alimentari

Per la legge italiana la pasta (secca*) deve essere preparata (impastata per 10 min) con semola di g. duro + 25 % circa di acqua potabile + eventuali altri ingredienti (=> paste speciali, es: pasta all'uovo**), poi apposite apparecchiature danno la forma. Si effettua un graduale essicamento

* per la pasta umida (si può usare anche il g. tenero) vale quanto detto per la p. secca, in più: umidità * 30% - acidità * 6 gradi

** almeno 4 uova / Kg semola estratto alcolico+etereo 3 6.8, sul secco. Estraz by Soxhlet e si pesa estratto alcolico 3 4.0, sul secco steroli (colest. uova + steroli pasta)   3 0.15, sul secco. Analisi con metodo della Digitonina o con gas-cromatigrafia sulla fraz. insaponif.

Analisi della pasta (vale il linea di massima quanto detto per gli sfarinati). Altre prove sono:

Prova di cottura: 1/2 l H2O dist. + 2.5 g NaCl + 50 g pasta => ebollizione 15 min: l'acqua deve lasciare un residuo secco * 10%. Saggio di Romani (ricerca coloranti aggiunti, non consentiti! - se è positivo si fanno altri saggi specifici: cromatografia TLC o su carta). 25 g pasta macinata + 50 ml EtOH50° per 48h, poi filtro. Liquido filtrato + 1 ml H2O2120vol per 24h => distruzione pigmenti naturali => se rimane un colore ho pigmenti sintetici.

Filo di lana: pasta immessa in solvente estraente (EtOH) + filo di lana che adsorbe i coloranti sintetici. Non è più usato in quanto esistono ora coloranti sint. che non vengono adsorbiti!

Analisi pasta all'uovo - Metodo della DIGITONINA: ¥ 5 g pasta + 5 g HCl a caldo ¥ neutralizzazione + saponificazione frazione lipidica con KOH in EtOH (K+EtOH- + H2O) ¥ estrazione con etere della fraz. insaponificabile, purificazione ed essicamento ¥ fraz. insaponificabile secca + un pò acetone + 40 mg DIGITONINA sciolta in alcool ¥ + acqua, raffreddo, precipito i DIGITONIDI , li filtro, li lavo, li essico e li peso. Il peso moltiplicato per 0.423 dà il peso degli steroli totali. Conoscendo la % di steroli contenuti nella semola (0.5 g/Kg) e la quantità di steroli/uovo (uovo "ideale" di 50 g) => ottengo n° uova usate.

La Carne

Composizione: acqua (libera + legata): % variabile: 60 maiale, 70 vitello: + grasso => - acqua. Dipende inoltre dal metodo di conservazione: gli insaccati ne hanno poca, la carne macinata molta (assorbita). proteine: costituiscono il 18% circa della carne. Esistono proteine miofibrillari, quelle che hanno il rigor mortis (che sono le più numerose), le proteine del collagene (dosabili tramite l'idrossiprolina che è presente solo in esse: non devono superare una certa %, conferisocno tenerezza agli insaccati) e quelle del citoplasma cellulare. Il rapporto acqua/proteine totalideve essere * 4, se è > significa che è stata addizionata acqua. Composti azotati non proteici: ricordiamo creatina, carnitina, creatinina... Lipidi: sono presenti per un 10-30%. Zuccheri: (glicogeno, glucosio/6P, mucopolisaccaridi...) ci sono ma in bassa %.

ossi-emo(mio)globina: queste molecole conferisocno il colore rosso brillante della carne fresca, ma nell'animale ucciso il ferro, a contatto con l'ossigeno, viene ossidato da Fe++ a Fe+++ con formazione di metaemo(mio)globina che hanno colore marrone. Successivamente per opera di microorganismi le porfirine vengono ossidate a colorazione giallo-verde.

Nitriti (* 125 mg/Kg) + nitrati (* 75 mg/Kg): in condizioni riducenti sono ammessi come conservanti, es: Vs. Clostridium Botulinî. Purtroppo portano alla formazione di nitrosammine, cancerogene (reazione con le ammine presenti o con formaggi ingeriti contemporaneamente:

RRN-NH2 + HONO => RR-N-NO + H2O

Nonostante ciò vengono immessi, talvolta forse con troppa generosità, in quanto mantengono quel colore rosso (lo ione nitroso NO2- reagisce originando nitrosoemo(mio)globina, stabile e di colore rosso) che altrimenti diventerebbe marrone , infine contribuiscono ad esaltare aroma e sapore;

Vit.C = blocca la reazione di formazione di nitrosammine, è permesso il suo utilizzo. Le analisi di umidità, ceneri, contenuto in grassi, proteine... vengono fatti nei soliti modi.

Il Latte

E' l'alimento dei neonati di tutti i mammiferi, è facilmente digeribile ed assimilabile. E' una fine emulsione (nell'acqua si trovano gocce di trigliceridi di ~5 µm, circondate da proteine, fosfolipidi, enzimi e dalla frazione insaponificabile). E' un alimento chimicamente complesso e tuttavia stabile per un certo tempo. Alcune proprietà del latte, che dipendono dalle sostanze in soluzione (p.d.c., indice di rifraz., abbassamento crioscopico) sono costanti. Altre proprietà, che dipendono da tutti i costituenti del latte, sono variabili. Contiene nella giusta misura tutti i pricipi alimentari:

¥ acqua 88% in latte di mucca e umano, in % minore negli altri latti ¥ zuccheri: lattosio (4% latte vaccino, 7% umano), glucosio, fruttosio... . E' possibile vendere latte privato di lattosio per chi è privo di lattasi. ¥ lipidi del latte intero: mix di trigliceridi molto variabili (da C2 a C28, dis/pari, in/saturi, non/lineari...) + ac. grassi liberi quali oleico, palmitico, stearico + acidi più corti tipobutirrico.

¥ proteine del latte: (3 % latte vaccino, 1.1% latte umano). Si dividono in: caseine (alfa-, beta, gamma, kappa): 80% del tot delle proteine nel latte vaccino (30% latte umano). Sono fosfoproteine precipitabili a pH 4.6 (p.to isoelettrico) a 25 °C dal latte crudo scremato. Ricche di ac. glutammico, prolina e leucina, povere di cisteina e cistina. proteine del siero (alfa- e beta-lattoglobuline): sono quelle che rimangono nel siero dopo ppt delle caseine. Coagulano a 100 °C. La loro % nel latte materno è < che nel latte vaccino.

¥ vitamine: tutte nel latte appena munto, poi spec. A, C, riboflavina. ¥ minerali: citrati, precursori di sostanze che danno il caratteristico aroma allo yogurth, fosfati di Ca++ e Mg++. Tra gli oligoelementi ci sono in [ ] significativa Zn, Al, Si.

Latte di mucca - La sua composizione varia a seconda dell'alimentazione, del periodo, dallo stato di salute, da fattori genetici, dalla frequenza della mungitura ecc ecc. Per legge deve essere:

- peso specifico a 15°C deve essere compreso tra 1.029 e 1.034 (non posso aggiungere acqua). - residuo secco magro (= peso dei principî alimentari solidi esclusi grassi) 3 8.5 % . - pH 6.65 - 6.45: è posibile aggiungere bicarbonato per far quadrare il pH - lipidi 3 3.2%: è possibile toglierli o aggiungerli (normalizzazione per raggiungere il 3.2 %). E' ammessa la vendita di latte privato di buona parte dei lipidi (parzialmente scremato by centrifugazione: grassi 1-1.8 % o affioramento per il parmigiano reggiano, scremato).

Latte di donna - > presenza ac. linoleico. In più il latte materno possiede anticorpi ed enzimi strettamente "specifici" per il singolo neonato. Quando ai neonati umani viene dato latte di mucca esso va trattato per essere reso + simile (+ zuccheri, - proteine...). In particolare: volendo diluire le proteine totali del latte vaccino dal 3 al 1.1 % (= valore proteine totali latte umano) si pone il problema che, dati i diverso rapporti caseine/sieroproteine che ci sono nel latte vaccino ed umano, non si ottiene per semplice diluizione del latte vaccino un prodotto comparabile con quello umano. E' necessario quindi, dopo la diluizione, aggiungere albumine (e anche lattosio) per avvicinarsi di più ai valori del latte umano. Modus Operandi per ortenere albumine e lattosio da aggiungere:

¥ Dal siero di latte vaccino (lattoglobuline ed altro) elimino by centrifugazione i grassi. Poi con ¥ Ultrafiltrazione => retentato di [proteine] + un permeato, sul quale faccio una ¥ Osmosi inversa => retentato di [lattosio] + un permeato di acqua con un po' di residuo organico.

In più si può scremare parzialmente il latte di partenza, e al "finto latte materno" si può aggiungere dell'acido linoleico ed eventualmente altri acidi grassi insaturi.

Pastorizzazione: blando processo termico. Si riscalda il latte ad una temperatura <100 °C per un certo tempo. Per legge infatti conservanti chimici non sono ammessi. ¥ distrugge i comuni patogeni (salmonella, clostridi, brucelle, streptococchi...) ¥ abbatte la > parte dei micoorganismi non patogeni e inattiva gli enzimi => 3 gg conservazione.

Metodo Pasteur: (da 2 a 200 l): riscaldo latte a b.m. a 80 °C per qualche minuto (alta pastorizzazione) o un'ora (bassa pastorizzazione) e poi raffreddo velocemente. Per quantità di latte maggiori (è difficile scaldare a b.m. un recipiente che contenga 2000 l di latte, ossia ci vorrebbe moltissimo tempo per far raggiungere la temperatura voluta anche lontano dalle pareti) si usa la:

Pastorizzazione High Temperature Short Time (HTST): nell'intercapedine (1 mm) tra due tubi concentrici di inox lunghi 1 m portati a 82°C (by acqua calda) viene fatto scorrere il latte per scarsi 20 secondi. Poi illatte viene raffreddo in controcorrente tramite il latte 'freddo' che sta entrando per iniziare il trattamento, poi lo si porta a 4 °C. Questo sistema può avere anche una variante a "piastre metalliche" invece che tubi, ma il concetto è identico.

Sterilizzazione: poichè se è fatta in autoclave (120°C*15min) causa imbrunimento latte e perdita di valore nutritivo (fino a 80% proteine) si preferisce il procedimento Ultra High Temperature diretto o indiretto. Il latte sottoosto a UHT o pastorizzazione va anche omogeneizzato (immesso in un cilindro e forzato a uscire da un piccolo foro) affinchè le goccioline di grasso in sospensione vengano distrutti e si riformino piccolissimi => anche dopo lungo tempo a prodotto fermo si evita il raccoglimento del grasso in masse cremose poco desiderabili; particelle di grasso più piccole risultano poi più digeribili e il latte ha un sapore più gradevole.

UHT diretto (indiretto) 1¥ preriscaldo latte a 80 °C, lo immetto in un cilindro inox a contatto con vapor acqueo surriscaldato al alta T & p => latte a 140 °C per pochi secondi, poi lo porto in una: 1'¥ (indiretto) preriscaldo latte a 80 °C, lo immetto in un sistema tipo HTST a 140 °C, poi va in una: 2¥ camera di decompressione dove elimino vapor acqueo ed eventuali prodotto gassosi di degradazione del latte in seguito all'alta temperatura (es: prodotti from proteine solforate), poi 3¥ raffreddo velocemente in latte e lo confeziono asetticamente

Le Centrali del Latte ¥ arriva il latte e si ga uno screening iniziale (pH 6.4-6.8,...) ¥ centrifugazione per eliminare sostanze estranee casuali ¥ refrigerazione con acqua, 2-3 °C e stoccaggio a tale temperatura ¥ pastorizzazione HTST + omogeneizzazione + confezionamento

Latte Fresco Pastorizzato (lex '89) = latte che arriva crudo allo stabilimento di lavorazione, dove viene sottoposto ad un singolo trattamento termico entro 48h dalla mungitura. Deve presentare poi: - prova fosfatasi negativa & prova perossidasi positiva - sieroproteine solubili non denaturate 3 14% delle proteine totali. Ad ogni modo un latte che non rientra nei parametri di legge o che appaia alterato non è vendibile.

Analisi del Latte

Determinazione acidità - il pH del latte scende a causa di acido lattico che si forma. Va valutato con un pHmetro o tramite: 2 ml latte + 2 ml alcool con alizarolo => da una apposita tabella (di Morres) si ottiene il pH (lilla = 6.6 latte fresco, rosa = 6.45...). Oppure titolando con una base. Il numero di ml di NaOH 0.25N impiegati per titolare 100 ml di latte = grado di acidità del latte

Determinazione lattosio - per via polarimetrica o col metodo di Fehling. Determinazione peso specifico - determinato a 15°C, si riempie un cilndro con latte e si immerge il lattodensimetro di Quevenne. Determinazione dell'indice crioscopico - un innalzamento del punto di congelamento (pdc, che di norma vale -0.55 °C) è causato dalla sofisticazione con acqua. Vale:

% annacquamento = pdc latte puro - pdc latte annacquato x 100 / pdc latte puro

Determinazione dei lipidi - METODO GERBER ¥ 10 ml H2SO4 + 11 ml latte + 1 ml alcool amilico nel butirrometro* di Gerber a b.m. 65 °C x 10 min ¥ centrifugo 880 g/min x 5 min => ho il grasso in alcool. Rovescio la provetta e il grasso stratifica sopra. Posto 0 l'inizio della colonna di grasso nel butirrometro misuro il volume.

Determinazione dei lipidi - METODO ROSE-COTTLIEB (lab) ¥ 10 g + NH3 & EtOH + mix 50:50 etere/etere di petrolio e agito: il grasso stratifica sopra ¥ ne leggo il volume tramite il butirrometro. Per un dato più preciso ne prelevo un volume noto e facendo evaporare il solvente intrappolato ottengo un valore più preciso.

Determinazione del residuo secco totale ¥ 10 g latte => si fa evaporare in stufa a 100 °C x 2h o a b.m. => a freddo peso.

Determinazione del residuo secco magro ¥ Dal valore precedente sottraggo peso dei grassi ottenuto prima (Gerber).

Ricerca degli antibiotici - by saggi microbiologici o: ¥ 1 ml latte + 1 ml di resazzurrina sterile + 1 ml coltura strept. termophilus in provetta sterile ¥ Termostatizzo la soluzioe (colorata) 45°C x 2h => se la soluzione diviene limpida (decolorata dallo strept.) non ci sono antibiotici che abbiano eliminato lo strept.

* l'acido solforico, usato a densità 1.82, carbonizza tutti i componenti del latte, grassi esclusi, i quali vengono estratti con alcool amilico (selettivo). Nell'area di contatto latte-acido prima della miscelazione si forma un anello bruno. L'estrazione si opera con centrigufa riscaldata a 65°C, si ottengono tre fasi: - solida: sali del latte, solitamente solfati - proteica: proteine carbonizzate dall'acido solforico (colore bruno) - alcool amilico che ha estratto i grassi (colore giallo paglierino)

I derivati del latte

L. condensato - [ ] sottovuoto il latte a 1/2 del suo volume, poi + 40% zucchero (> tempo di conserv.) L. in polvere - nebulizzo il latte in camere riscaldate e sottovuoto, ma per mantenere meglio le caratteristiche organolettiche è più indicata la liofilizzazione. Yogurth - latte + [strept. termophilus + lactobacillus vulgaris (1:1)] => fermentazione lattica, dà un coagulo soffice che viene omogeneizzato e confezionato. Frutta aggiunta: per legge * 30%. Formaggio - vedi prima

Il Burro

E' un prodotto ottentuto dalla crema di latte vacino (x Lex) sbattendola: in tal modo i globuli di grasso si aggregano (burrificazione) e si separa il latticello rimanente. La crema di latte può essere ottenuta per separazione spontanea o per centrifugazione a 40 °C (risulta + grassa). Inoltre la crema può essere "dolce" (dal latte fresco) o "acida" (dal latte un po' più acido: da un burro organoletticamente migliore, sempre che non accadano reazioni indesideabili se è troppo acido!). E' frequente oggi pastorizzare la crema e poi addizionarla dei fermenti voluti, per fare si che si svluppino solo le reazioni desiderate. E' ammessa l'aggiunta di sale, alcuni antimicrobici, antiossidanti (Vit.C...), coloranti naturali (carotenoidi...) secondo la legge. Non è permessa l'aggiunta di aromatizzanti, che invece è possibile nella margarina.Modus Operandi:

¥ produzione crema, pastorizzazione, burrificazione in continuo o in discontinuo (vedi sotto) ¥ lavaggio del latticello rimanente, impastamento e confezionamento.

Metodo discontinuo: la crema va posta in "zangole" (botti disposte orizzontalmente che ruotano intorno al loro asse) fino a riempirle a metà; si fanno girare per 45 minuti a 10 °C: si forma il latticello che viene eliminato. Metodo in continuo - agitazione violenta: in un cilidro inclinato contenente una pala rotante: i granuli di grasso vengono sospinti all'impastamento (il latticello se ne va dalla parte bassa del cilindro) Metodo in discontinuo - inversione delle fasi: nel primo cilinfro di un un trasmutatore, dotato di un albero elicoidale rotante che spinge le creme sulle pareti refrigerate, le creme vengono portate alla stessa % di grasso (82%), poi nel secondo cilindro avviene l'inversione di fase: la crema (emulsione di grasso in latticello) si trasforma in burro (emulsione di latticello in grasso). Nel terzo cilindro la preparazione del burro viene completata.

Caratteristiche chimiche del burro: Grassi: 82 (min. x lex) - 85 %, molto varî, come nel latte Acqua 14 - 17 Caseina 0.8 Lattosio 0.5 Ceneri 0.2 piccole quantità di vitamine liposolubili, colesterolo, squalene, altri componenti della fraz. insaponificabile, + esteri e altre molecole che conferiscono l'odore caratteristico.

Il burro va conservato al buio, tra 0 e 5 °C per rallentare l'ossidazione/irrancidimento. Il burro anidro non ha questi problemi, ma è usato solo dall'industria alimentare.

Analisi del burro

Per valutare caratteri e stato di conservazione, % costituenti (che devono essere a norma di legge), eventuali adulterazioni (es: con margarina, che dovrebbe per legge contenere olio di sesamo).

Determin. acqua - distillazione acqua + xilolo in miscela azeotropica, Marcusson (vedi prima) Determin. lipidi - + rigorosa: metodo Soxhlet (x 10h) su burro essicato + solfato anidro - rigorosa: metodo Gerber con butirrometro Det. olio sesamo - 10 ml burro fuso + 5 ml di reattivo furfurolo in anidride acetica, + agitazione. Lascio riposare, separo con inbuto separatore: nella fase oleosa, se c'è olio di sesamo, con H2SO4 ottengo colore azzurro (reaz. di Pavolini), oppure

come reattivo: HCl conc. + furfurolo 2% in alcool: il furfurolo si unisce al sesamolo a dare colore rosso (reaz. di Villavecchia - Fabris ) Cromatografia - (a temp. variabile in 10 min. da 80 a 180 °C e non 180 fissi in quanto nel burro, a differenza dei grassi vegetali, ci sono numerosi ac. grassi volatili, che a 180° fissi verrebbero eluiti tutti assieme => picchi troppo ravvicinati). Non vale la regola tempo ritenzione proporz. n° C; il cromatogramma viene di solito valutato controllando alcuni rapporti caratteristici tra picchi:

C14/C12 3 2.8 C12/C10 = 1 C....

L'aggiunta di grassi "sballa" almeno uno dei rapporti sopracitati. Per ricercare l'adulterazione con olii vegetali idrogenati (portati dall'aggiunta di margarina) si fa la cromatografia degli steroli.

La Margarina

La margarina consiste in una emulsione molto variabile di più grassi animali o vegetali (che sia – da burro o strutto) con acqua, con % grassi 3 84%. Esiste la oleomargarina (derivante dal grasso bovino), ma più spesso è costituita da grassi vegetali raffinati per eliminare le imporezzze ed eventualmente idrogenati e rettificati (by idrogenazione catalitica: si insuffla nella massa grassa H2 su Ni* catalizzatore fino al grado di saturazione voluto [di solito p.d.f. 40 °C ]).

* preparazione: NiSO4 + Na2CO3 => ppt NiCO3, essico e riduco a Ni con H2 a 500 °C

Durante l'idrogenazione circa il 30 % dei grassi si isomerizza da cis a trans. Possono essere commercializzati (ma dev'essere umidità * 2% et ac. oleico * 1%). Ovviamente dopo idrogenezione il burro non deve contenere tracce di Ni. E' consentita l'aggiunta di antimicrobici, antiossidanti (ac. ascorbico, Vit.E...). Modus Operandi:

¥ preparazione (controllo, raffinazione, miscelazione) dei grassi ¥ emusione* + impastamento ¥ confezionamento

* in Italia è consentito solo l'uso di alcuni emulsionanti, quali esteri del glicerolo o del savccarosio con acidi acidi grassi alimentari (acetico, lattico, citrico...). Non sono ammessi tween e altri.

Analisi della margarina:

¥ composizione: % grassi - metodo Gerber + cromatografia steroli per rivelare grassi animali % olio sesamo - metodo Pavolini,... ¥ caratteri organolettici e stato di conservazione ¥ assenza di Nichel (spettrofotometria di assorbimento atomico) ¥ assenza emulsionanti vietati: si estrae 3 volte con acqua la margarina siolta in etere/etere di petrolio. Si [ ] gli estratti e si addizionano di HgCl2: in presenza di esteri poliossietilenici (= emulsionanti vietati) si forma un ppt bianco solubile in soluz. di NaCl. Nel caso di tensioattivi anionici essi formano una coppia ionica con blu di metilene, vengono estratti con cloroformio e si rivela la loro presenza con assorbanza UV.

Olio di Oliva

L'Italia è il primo paese consumatore ed il secondo produttore (primo = Spagna). Il frutto dell'olivo (oliva, che è una drupa) è composto da buccia (epicarpo), polpa contenente la > parte dei grassi (mesocarpo) e nocciolo (endocarpo) che racchiude il seme. L'olio di oliva si ottiene per frangitura e spremitura del frutto che abbia raggiunto la giusta maturazione (25% olio e 40% acqua circa). I caratteri chimico-organolettici dell'olio dipendono dalla varietà della pianta, latitudine, clima, tipo di terreno, annata, metodo di raccolta...

Raccolta - possibilmente a mano (brucatura), mai per "caduta spontanea" (dà olive troppo mature, sporcate, danneggiate dall'urto e dalla umidità del terreno: NB azione enzimi lipasi), si usa spesso la scrollatura oppure la rastrellatura dell'albero sotto il quale le olive vengono raccolte su teli.

Operazioni al frantoio - conservazione olive in zone areate in strati * 10 cm, poi lavaggio con acqua corrente in apposite macchine (si elimina terriccio ed altre impurità), successivamente: ¥ frangitura (frantumazione oliva per ottenere una poltiglia pastosa contenente l'olio) ¥ gramolatura (lento rimescolamento della poltiglia per favorire la coalescenza: fenomeno per il quale le piccole gocce di un liquido disperso in un altro tendono ad aggregarsi) ¥ pressatura = prima separazione tramite pressione dell' olio dalla pasta; rimane la "sansa", dalla quale tramite dei solventi si estrae l'olio di sansa grezzo ¥ centrifugazione = accurata eliminazione dell'acqua ¥ chiarificazione = eliminazione umidità residue e piccole impurezze in sospensione tramite sedimentazione spontanea a 14° circa. Segue imbottigliamento.

Tipi d'olio in commercio: 1 - o.d. oliva extra vergine acidità * 1 % 2 - o.d. oliva * 1.5 % - mix (= rettificazione) vergine + rettificato 3 - o.d. sansa e di oliva * 1.5 % - mix (= rettificazione) vergine + olio sansa grezzo 4 - o.d. oliva vergine * 2 % 5 - o.d. oliva vergine corrente * 3.3 % - destinato al taglio con olii rettificati 6 - o.d. oliva lampante > 3.3 % - non commestibile, va alla rettifica industriale

Composizione e caratteristiche dell'olio di oliva:

Acidi grassi - molto variabili, specialmente la frazione non saponificabile (vedi sotto). L'olio ha una buona (= alta, 80%) [ ] di ac. oleico (< HDL) e di ac. linoleico (10%, è un ac. essenziale). L'acido oleico stimola la secrezione dei succhi digestivi => alta digeribilità dell'olio.

Frazione non saponificabile: squalene, beta-carotene, idrocarburi policiclici aromatici from olive verdi, Vit.E, clorofilla (che ha funz. antiox. sinergica con la Vit.E)... . Inoltre la presenza del fitosterolo beta-sitosterolo indica che l'olio è di oliva!

NON dovrebbero esserci invece steroli in generale (=> sofisticazione con olio di semi) nè in particolare colesterolo (=> olive infettate dalle uova della mosca olearia).

Rettifica - Gli olii di semi e gli olii di oliva non extra/vergine devono sempre essere rettificati prima di passare in commercio. La rettifica consta di:

DEACIDIFICAZIONE degli acidi grassi liberi in eccesso tramite: ¥ neutralizzazione diretta con basi: olio a 65 °C, in agitazione + NaOH 4N => formazione saponi insolubili, separati per decantazione/centrifugazione, tracce rimaste sono lavate con H2O. ¥ neutralizzazione con basi in presenza di solventi (metodo De Smet) ¥ distillazione sotto vuoto

DECOLORAZIONE (del colore sgradevole dovuto a carotenoidi, clorofilla e a prodotti vari di degradazione) - adsorbimento con terre attive [ bentoniti attivate con ac. solforico poi asportato con lavaggio con acqua ] o carbone attivo (+ costoso). Si ha una lieve autoossidazione degli a. grassi poliinsaturi (rilevabile agli UV: se esiste nell'olio di oliva => è stato sofisticato) forse dovuta alla azione catalitica delle terre attive.

DEODORAZIONE - sostanze volatili sgradevoli (aldeidi e chetoni formate da autoossidazione dei grassi, per esempio) vengono eliminate tramite distillazione in corrente di vapore. DEMARGARINAZIONE - cristallizzazione, tramite repentino e persistente raffreddamento a 5 °C, di trigliceridi altamente saturi.

Analisi dell'Olio di Oliva

Saggio Bellier - Carocci - Buzi (c'è olio di arachidi? o olio di sansa?) ¥ 1g olio + 5g (naOH + ac. Acetico) + b.m. x 5 min => saponificazione ¥ + 1.5 ml ac. Acetico dil. + 3 gocce ac. Acetico glaciale => acidi grassi liberi ¥ + 50 ml EtOH 70°, caldi a 45 °C => olio di arachidi o sansa = torbidità da acidi poco solubili

Rilevamento aggiunta olî rettificati - gli olii di oliva ottenuti solo per pressione non contengono, a differenza degli olii rettificati, doppi legami coniugati => la presenza di questo tipo di legami, e quindi degli olî sofisticanti si rivela con assorbanza (A) a determinati valori UV.

As = Assorbanza specifica = A ad una certa lambda / c * l

Nel caso di miscele è utile sapere l'altezza relativa H del picco principale dei sofisticanti (268 nm), che si esprime così (262 e 274 sono le lambda dei picchi laterali al principale):

H = As 268nm - [(As 262 nm + As 274 nm)/2]

Determinazione 2-monogliceridi negli olî di oliva "naturali" - nell'olio di oliva non trattato in posizione C2 del glicerolo troviamo soprattutto (98%) ac. grassi insaturi (oleico / linoleico), cosa che non avviene invece negli olî trattati. La lipasi pancreatica idrolizza il glicerolo più velocemente nelle posizioni 1 e 3 piuttosto che nella 2 => inattivandolo dopo un certo tempo (by < pH) ed estraendo con etere etilico ottengo una grossa frazione di 2-monogliceridi separabile ulteriormente dai di- e tri-gliceridi tramite TLC. Poi analizzo la banda dei monogliceridi con gas-cromatografia.

Cromatografia della frazione insaponificabile - possibilità di frode usando olî "anormali" di semi spingono all'analisi della frazione insaponificabile (spec. steroli, in quanto caratterizzanti numerose sostanze, ma anche eritrodiolo, alcooli alifatici). Modus Operandi: ¥ preparazione fraz. insaponificabile (separazione grossolana + cromatografia su colonna) ¥ separazione componenti della fraz. insaponificabile tramite TLC ¥ silanizzazione delle singole bande => si ottengono i corrispondenti trimetilsilileteri ¥ li si analizza con gas-cromatografia (280 °C, 2ml/min per gli steroli)

Gli Olî di Semi

Per scopi alimentari vengono usati i semi di girasole, mais, arachide, colza, soia, sesamo, cotone... . L'estrazione può avvenire per pressatura o estrazione con solvente (se la % d'olio è bassa). E' obbligatoria la rettificazione e l'addizionea del 5% di olio di sesamo. Se serviranno alla produzione di margarina andranno anche idrogenati. Inoltre non è ammessa:

¥ aggiunta di coloranti ¥ presenza di difetti organolettici ¥ acidità (ac. oleico) > 0.5 % ed una [ acido erucico ] > 5 % (x olio di semi vari e margarine)

O.d. arachide: ha buone caratteristiche organolettiche e di composizione (alta % di ac. oleico e di beta-sitosterolo). E' identificabile dalla presenza di ac. arachico C20 ed ac. lignorinico C24. La rettifica distrugge le eventuali aflatossine presenti (da aspergillus flavus).

O.d. sesamo: e' l'unico grasso che contenga una sostanza fenolica (sesamolo => colore rosso, vedi prima). Quest'olio è aggiunto quindi quale "rivelatore" in tutti gli olii di semi e nella margarina).

O.d. soia - ha elevato numero di iodio (=> viene rivelato così quando è un sofisticante), elevata [ ] di ac. grassi poliinsaturi e di ac. oleico. Può essere rivelato anche con l'analisi dei suoi steroli (campesterolo, stigmasterolo...).

O.d. colza - ha tantissimo ac. erucico (50%!), acido che non si trova negli altri olî. Esiste anche una varietà priva di ac. erucico => ha > % di ac. oleico e linoleico. In questo secondo caso la sua aggiunta come sofisticante va rilevata con gas-cromatografia dei suoi steroli.

Prima di addentrarci nelle modalità della analisi della frazione lipidica insaponificabile degli olî alimentari vegetali, è utile presentare alcune delle caratteristiche dell'olio di oliva vergine. Quest'olio è l'unico grasso vegetale che può essere consumato in seguito ad una lavorazione esclusivamente meccanica, ossia priva di interventi chimici.

Gli altri olî invece devono (per legge) essere sottoposti anche a trattamenti diversi dall'estrazione meccanica (subiscono cioè procedimenti di estrazione con solventi, rettificazione, taglio...). L'olio di oliva vergine, per essere venduto come tale nelle sue quattro diverse "sottoclassi", oltre a non subire estrazioni o "correzioni" chimiche nemmeno deve essere addizionato di altri prodotti o di altri olî. Da molto tempo quindi si è studiato il modo di rivelare le sofisticazioni, e molte soluzioni sono state trovate. Il progredire delle conoscenze però, come ha facilitato la ricerca delle sostanze aggiunte di frodo, così ha anche permesso di eseguire nuovi tipi di sofisticazioni, più difficilmente scopribili. Alcuni saggi classici, usati anche per più di un secolo, sono diventati quindi inefficaci (parzialmente o totalmente) ed è stato necessario sostituirli o affiancarli con nuove procedure, tra le quali una delle più efficaci è l'analisi gas-cromatografica degli steroli, i quali sono una delle componenti della frazione insaponificabile degli olî vegetali.

Uno degli esami più "classici", nato nel 1899, per rilevare l'aggiunta di olî diversi da quello di oliva vergine è il saggio di Bellier (modificato intorno al 1920 da Carocci Buzi ) per la ricerca dell'olio di arachide e/o dell'olio di sansa. Il metodo si basa sulla separazione (in alcool a 70°) di di composti che non ci sono nell'olio di oliva vergine. Tra questi ricordiamo l'acido arachico (C20), lignocerinico (C24) e/o di cere, le quali caratterizzano gli olî di estrazione quali l'olio di sansa. Accade però che gli oliî di sansa "moderni" sfuggano a tale saggio per via delle loro caratteristiche conseguenti a nuovi processi di produzione: è necessario in tal caso ricorrere alla analisi della frazione insaponificabile (vedasi prossimi paragrafi) in quanto la loro ricerca con il saggio di Bellier Carocci Buzi darebbe esito negativo anche in loro presenza.

L'aggiunta di olî di rettifica all'olio di oliva vergine viene rilevata invece con analisi ai raggi UltraVioletti (gli olî naturali di pressione non contengono doppi legami coniugati, che invece risultano presenti dopo la rettifica) e/o con la gas-cromatografia isoterma sugli esteri metilici dei grassi.

L'analisi della presenza eventuale di olî esterificati artificialmente si effettua al giorno d'oggi tramite gli enzimi pancreatici lipasi con successiva TLC (questo metodo ha soppiantato il precedente che prevedeva la ricerca dell'acido elaidinico, che però non si trova solo negli olî esterificati ma anche in quelli rettificati, il cui uso è talvolta permesso, e ciò rende pressochè inutile la sua ricerca in quanto non si può affermare che l'olio trovato sia esterificato).

Analisi della Frazione Insaponificabile

Questo tipo di analisi è utile al giorno d'oggi per almeno due motivi. Innanzitutto poichè l'avanzare della scienza ha reso possibili alcuni trattamenti, nella fase finale della rettifica degli olî di sansa, capaci di rendere questi olî "invisibili" agli altri saggi anti-sofisticazione. Poi perchè ultimamente, grazie alle biotecnologie, sono state ottenute delle varietà di piante che presentano una composizione in acidi grassi molto simile all'olio di oliva, così la frazione insaponificabile rimane una delle (poche) caratteristiche inequivocabilmente distintive di un certo prodotto. Tra tutti i componenti della frazione insaponificabile si studiano principalmente gli steroli (ma anche eritrodiolo e alcooli alifatici superiori) essendo queste sostanze che caraterizzano qualitativamente e quantitativamente le differenti sostanze grasse.

Gas-cromatografia degli steroli

Diverse tecniche cromatografiche danno diversi risultati: i metodi Ufficiali non sono i più precisi possibile (non separano il delta5-avenasterolo dal picco principale del beta-sitosterolo) ma sono comunque sufficienti a dare risultati utili alla rivelazione di olî sofisticanti. Il modus operandi riguardante il Metodo Ufficiale (modificato per accrescerne il potere risolutivo) è il seguente:

¥ preparazione frazione insaponificabile ¥ purificazione frazione insaponificabile con cromatografia su colonna ¥ separazione dei costituenti tramite cromatografia su strato sottile (TLC) ¥ asportazione della banda degli steroli e loro silanizzazione (=> TMSE) ¥ gas-cromatografia dei TMSE ¥ identificazione e valutazione del contenuto dei vari steroli.

Preparazione frazione insaponificabile - 10g di sostanza da analizzare vengono posti in una beuta con 100ml di KOH 2N in EtOH e portati ad ebollizione per un ora. Successivamente si raffredda fino a 30-35 °C, si lava con acqua distillata ed etere etilico e si immette in un imbuto separatore. Si agita e poi si lascia riposare. Dopo separazione sulla fase acquosa si effettuano due ulteriori estrazioni con 50ml di etere etilico; si riuniscono gli estratti in un imbuto separatore e si lavano con 50 ml di acqua per due o tre volte.

Purificazione frazione insaponificabile con cromatografia su colonna - dopo essicamento tramite Na2SO4 anidro si distilla l'etere fino ad ottenere un volume non superiore a 4 ml. Si prepara nel frattempo una colonna cromatografica impaccandola con una sospensione uniforme di allumina (10g) ed etere etilico (50ml). Successivamente si versano nella colonna la soluzione di etere contenente la frazione insaponificabile, e si lava il contenitore con qualche ml di etere etilico. Lavando la colonna con 200 ml di etere etilico otteniamo la frazione insaponificabile, mentre eventuali acidi grassi liberi rimangono adsorbiti nella colonna. Per distillazione (sotto vuoto per gli ultimi ml) si elimina l'etere. Separazione dei costituenti tramite cromatografia su strato sottile (TLC) - una lastra di vetro di 20x20 cm viene ricoperta da una sospensione omogenea di 40 g di silice in 80 g di acqua, alta 0.25 mm. Dopo che la lastra è asciutta (all'aria per un'ora ed in stufa a 120 °C per due ore) la si può conservare in un apposito essicatore. Nel frattempo si prepara una soluzione al 5% della frazione insaponificabile in cloroformio. 0.3 ml di codesta soluzione vengono strisciati con una microsiringa a 2 cm dal bordo della lastra cromatografica (linea di partenza). La corsa si ottiene in solvente esano : etere = 1: 1 fino a 1 cm dal bordo superiore della lastra. Una volta che l'analisi TLC si è completata si asciuga la lastra e la si bagna conl sale sodico di 2,7-diClfluorescina O.1% in EtOH (fluorescente nel giallo). Si otterrà una cromatografia di questo tipo:

fronte + carotenoidi

idrocarburi

tocoferoli

alcooli superiori e triterpenici

steroli

eritrodiolo e uvaolo

start

Asportazione della banda degli steroli e loro silanizzazione (=> TMSE) - la banda degli steroli viene asportata con una spatola e viene aggiunta di 25ml di etere etilico. Dopo qualche ora di riposo si filtra e a b.m. a 60 °C si evapora cautamente. Infine si seccano gli steroli in stufa a 100 °C per 10 min. Poichè gli steroli non sono adatti ad essere sottoposti direttamente ad una analisi cromatografica, è più opportuno trasformarli nei loro trimetilsilileteri (TMSE) facendoli reagire con 0.2 ml di metilformammide, 0.2 ml di esametildisilazano e 0.2 ml di trimetilclorosilano (a temp. ambiente per mezz'ora)

Gas-cromatografia dei TMSE - L'apparecchio usato è un gas-cromatografo ad alta risoluzione con fase fissa costituita da polimetilfenilsilossano (OV17) al 3% su supporto inerte di Chromosorb W 80-100 mesh, largo internamente 3.5 mm circa e lungo da 2 a 3 metri. Non esiste, data la variabilità delle colonne, un protocollo standard (per esempio si può operare con una camera d'iniezione a 280 °C e con una colonna a 240 °C). L'analisi di un olio di oliva genuino deve dare i seguenti valor di steroli:

¥ beta-sitosterolo + delta5-avenasterolo 3 94 % ¥ campesterolo 3 2.5 % * 4 % ¥ stigmasterolo 3 1 % * 2.5 % ¥ delta7-stigmasterolo * 1 % ¥ colesterolo = 0 % tracce

NB: nell'olio di sansa la % riferita a beta-sitosterolo + delta5-avenasterolo dev'essere 3 93% (con colonne a maggiore potere risolutivo si può notare che lo sterolodela5-avenasterolo rappresenta circa il 14% degli steroli totali).

Ricerca degli olî di sansa modificati

Ossia di quegli olî che, privati della loro componente di cere, sfuggono al saggio Belleri - Carocci Buzi. Ci sono due analisi possibili, uno Ufficiale ed uno no; li vedremo entrambi.

Metodo Ufficiale - o metodo dell'eritrodiolo, è utile per rilevare la sofisticazione con olio di sansa modificato. L'eritrodiolo e l'uvaolo sono presenti in quantità notevole negli olî di sansa, anche in quelli decerati; nell'olio di oliva vergine o rettificato invece sono presenti in piccola percentuale. L'analisi procede in modo identico alla precedente, solo che dalla lastra TLC asciugata si asporta non solo la linea degli steroli ma anche di quella sottostante dell'eritrodiolo e dell'uvaolo. La silanizzazione procede in modo indentico. Dopo aver ottenuto i picchi dall'analisi cromatografica la percentuale di eritrodiolo e di uvaolo si ottiene dalla espressione sottostante:

c % = 100 (E1 + E2)/ E1 + E2 + ES

E1 = area in mmquadrati del picco dell'eritrodiolo E2 = area in mmquadrati del picco dell'uvaolo ES = area in mmquadrati dei vari picchi degli steroli

Se c è > 5% significa che c'è stata un'aggiunta di olio di sansa.

Metodo basato sul rapporto degli alcooli superiori - Introduzione: quando si allontanano le cere dall'olio di sansa, questo allontanamento avviene più efficacemente per le cere costituite da esteri di alcooli di peso elevato. Negli olî non decerati il rapporto tra un alcool C26 (cerilico) ed uno C24 (lignocerilico) è circa 1, mentre negli olî decerati, poichè l'alcool più lungo viene eliminato con resa più alta, il rapporto scende a 0.3 circa. Ciò permette di stbilire se un olio decerato è stato aggiunto ad uno naturale. Modus operandi:

¥ preparazione frazione insaponificabile ¥ purificazione frazione insaponificabile con cromatografia su colonna ¥ separazione dei costituenti tramite cromatografia su strato sottile (TLC) ¥ asportazione della banda degli alcooli superiori e degli alcooli triterpenici e loro silanizzazione ¥ gas-cromatografia dei silanizzati ¥ identificazione e valutazione dei rapporti tra le aree dell'alcool cerilico e dell'alcool lignocerilico.

Preparazione frazione insaponificabile - 10g di sostanza da analizzare vengono posti in una beuta con 100ml di KOH 2N in EtOH e portati ad ebollizione per un ora. Successivamente si raffredda fino a 30-35 °C, si lava con acqua distillata ed etere etilico... (vedasi trattazione frazione sterolica). Purificazione frazione insaponificabile con cromatografia su colonna - dopo essicamento tramite Na2SO4 anidro si distilla l'etere fino ad ottenere un volume non superiore a 4 ml. Si prepara nel frattempo una colonna cromatografica impaccandola con una sospensione... (vedasi trattazione frazione sterolica).

Separazione dei costituenti tramite cromatografia su strato sottile (TLC) - una lastra di vetro di 20x20 cm viene ricoperta da una sospensione omogenea di 40 g di silice in 80 g di acqua, alta 0.25 mm. Dopo che la lastra è asciutta... (vedasi trattazione frazione sterolica).

Asportazione della banda degli alcooli superiori e degli alcooli triterpenici e loro silanizzazione - la banda degli alcooli superiori e degli alcooli triterpenici viene asportata con una spatola e viene aggiunta di 6ml circa di etere etilico. Dopo circa 12 ore di riposo si filtra e in corrente d'azoto si evapora cautamente. Infine si essica in stufa a 100 °C per 10 min. Poichè questi alcooli non sono adatti ad essere sottoposti direttamente ad una analisi cromatografica, è più opportuno trasformarli nei loro trimetilsilileteri (TMSE) facendoli reagire con 0.2 ml di metilformammide, 0.2 ml di esametildisilazano e 0.2 ml di trimetilclorosilano (a temp. ambiente per mezz'ora).

Gas-cromatografia - L'apparecchio usato è un gas-cromatografo ad alta risoluzione con fase fissa costituita da polimetilfenilsilossano (OV17) al 3% su supporto inerte di Chromosorb W 80-100 mesh... (vedasi trattazione frazione sterolica).

Una volta ottenuti i picchi si confronta l'area relativa all'alcool cerilico e quella dell'alcool lignocerilico: valori C26/C24 < 0.9 rivelano la presenza di olio di sansa.

Altri valori medî relativi al rapporto C26/C24 sono: Olio di pressione: 1.3 Olî rettificati 1.12 Olî di sansa normali 0.98 Olî di sansa decerati 0.30

Introduzione - gli Olî di Semi

Presentiamo ora brevemente alcune delle caratteristiche degli olî di semi. tutti i semi contengono una certa percentuale di lipidi, ma nel campo alimentare vengono usati prevalentemente olî derivanti da semi di:

arachide, colza soia, sesamo girasole mais cartamo cotone thè

L'olio di semi viene estratto per pressatura o per estrazione chimica con solvente (di solito si tratta di esano). Gli olî di semi vanno sempre e comunque rettificati prima di poter essere immessi in commercio. In più devono rispettare numerosi parametri, non solo organoletici. Dall'analisi quali- quanti-tativa dei componenti degli olî di semi si nota che essi non permettono sempre un'efficace analisi cromatografica anti-sofisticazione della frazione lipidica, in quanto essa può non differire sufficientemente da quella dell'olio di oliva. Anche in questo caso ci viene in aiuto la frazione insaponificabile, ed in particolare quella sterolica. Per esempio le sofisticazioni con olio di semi di thè dovevano essere smascherate tramite la reazione di Fitelson, la quale si basava su un saggio cromatico caratteristico, dovuto al contenuto molto elevato di delta7-stigmastenolo presente in questo tipo di olio.

La reazione di Fitelson in uso nei tempi passati ora non è più in uso poichè è stata superata da altre analisi più sicure. Essa si basava sull'aggiunta, all'olio, di cloroformio, anidride acetica ed H2SO4 concentrato. In presenza di deta7-stigmastenolo si produce una colorazione fluorescente che diventa variabile al rosso se si aggiunge etere etilico. Altri due esempi di sofisticazioni che possono essere svelate tramite opportune analisi della frazione sterolica sono quella con l'olio di cartamo invertito e di colza-zero erucico.

Analisi della Frazione Insaponificabile

Gas-cromatografia degli steroli

Olio di soia - dal punto di vista dell'analisi degli steroli l'olio di soia presenta un elevato contenuto di: campesterolo 15 - 20 % stigmastenolo 18 % delta7-stigmastenolo 3.5 - 4.5 %

Questi steroli sono presenti anche nell'olio di oliva, ma in percentuale molto minore, cosicchè un analisi di queste molecole può confermare la presenza di olio di soia, peraltro identificabile anche con altre procedure.

Olio di colza zero erucico - può essere rivelata la sua presenza tramite l'analisi degli steroli, che risulta invariata in confronto all'olio di colza "classico". Ovviamente non è necessario analizzare la frazione insaponificabile per rilevare la presenza di olio di colza contenente acido erucico.

Olio di cartamo invertito - può essere rivelata la sua presenza tramite l'analisi degli steroli, che risulta invariata in confronto all'olio di cartamo "classico". Ovviamente non è necessario analizzare la frazione insaponificabile per rilevare la presenza di olio di cartamo contenente la naturale proporzione tra acido oleico e linoleico.

Conclusione

Al giorno d'oggi, per quanto rigurda l'analisi degli olî vegetali, è indispensabile l'analisi della frazione sterolica. I motivi, come accennato prima, sono da ricercarsi nel fatto che la frazione sterolica non è influenzabile da variazioni genetiche che invece possono mutare radicalmente la componente saponificabile e quella degli acidi grassi.

Per ulteriori informazioni: O3389 347519

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