2. I carboidrati: classificazione
I glucidi di interesse alimentare possono essere distinti in base
alla loro struttura chimica in:
SEMPLICI MONOSACCARIDI, DISACCARIDI e
OLIGOSACCARIDI,POLIOLI
COMPLESSI POLISACCARIDI
3. Principali carboidrati di interesse agro-alimentare
Gruppo Componenti
Monosaccaridi (DP=1) Glucosio, Fruttosio, Galattosio
Disaccaridi (DP=2) Saccarosio,lattosio, maltosio
SEMPLICI
Raffinosio, stachiosio,
Oligosaccaridi (DP=3-
fruttooligosaccaridi (FOS),
9)
galattooligosaccaridi (GOS)
Amido
(amilosio,amilopectina,amidi
COMPLESSI Polisaccaridi (DP>9) modificati)
Polisaccaridi non amidacei
(cellulosa, emicellulosa, pectine,…)
DP=grado di polimerizzazione
4. Ruoli dei carboidrati semplici
ü Ruolo energetico :i glucidi forniscono 4Kcal/g
ü Ruolo plastico: alcuno derivati dei monosaccaridi sono
costituenti di glicolipidi, glicoproteine, proteoglicani, acidi
nucleici…..
ü Forniscono la sensazione di dolce
Regolazione della glicazione non enzimatica di proteine cellulari e
ü
plasmatiche (albumina, emoglobina,lipoproteine)
ü Alcuni disaccaridi e polisaccaridi non digeribili
5. SEMPLICI
I carboidrati semplici comprendono i
MONOSACCARIDI e i DISACCARIDI
un punto di NON
DISPONIBILI
vista DISPONIBILI
O
nutrizionale O
DIGERIBILI
NON DIGERIBILI
-Monosaccardi (Xilosio)
Monosaccaridi e disaccaridi -Disaccaridi e oligosaccaridi
(lattulosio,raffinosio,
stachioso…)
6. Dolce: basi molecolari
n Quando il cibo viene ingerito, la masticazione disgrega i
componenti dei cibi in molecole che vengono disciolti nella saliva
n Queste molecole arrivano alla bottoni gustativi formazioni
incorporate in piccoli rigonfiamenti chiamate papille che rivestono
tutta la lingua, il palato molle, epiglottide e la mucosa della
guancia.
7. Ci sono 4 diversi tipi di papille DI CUI SOLO TRE contengono
recettori del gusto.
q Papille filiformi: si trovano sulla parte anteriore della lingua e
NON HANNO recettori del gusto
q Papille fungiformi: assomigliano a piccoli funghi e anche esse
sono locate nella parte anteriore della lingua. In media si
trovano 6 recettori del gusto per ogni papilla fungiforme
q Papille fogliate che si trovano ai lati della bocca e
assomigliano a piccole pieghe che contengono i recettori
q Papille a muraglioni (Papillae Circumvallate): formano una V
invertita alla base della lingua
8. • Bottoni gustativi: gruppi di
cellule recettoriali (cellule
gustative)
9. La sensibilità nei confronti dei quattro sapori fondamentali non è
uniformemente distribuita sulla lingua
10. Dolce
• Recettore T1R2/T1R3
• I recettori sono accoppiati alla proteina G:
aumento dell’AMP ciclico, attivazione proteina
kinasi A, chiusura di un canale al K+
• La depolarizzazione della membrana provoca
l’entrata del Calcio e la liberazione di
neurotrasmettitori su un neurone
postsinaptico che, a sua volta, produce
potenziali d'azione che raggiungono il cervello.
• La frequenza e la durata della
depolarizzazione sono proporzionali alla
concentrazione della sostanza.
11. “Saporous unit “ teoria di Shallenberger
Il perché una molecola sia dolce non si può affermare con certezza ma
nel 1967 Shallenberger ha individuato nelle sostanze dolci una parte
della molecola responsabile di questa caratteristica “Saporous unit”
Secondo questa teoria queste molecole devono possedere un atomo
elettronegativo , indicato con A, unito covalentemente ad un atomo di H
(AH) ed un altro atomo elettronegativo indicato B ad una distanza di
0,3nm dall’atomo di H.
Questo sistema è in grado di formare legami H sul recettore (X e YH)
portando , attraverso le modifiche di membrana , alla sensazione dolce.
E’ stata individuata una regione non polare , detta γ tale da bloccare
stereochimicamente la molecola.
12. Questa teoria è estesa anche alle molecole non “zuccherine” con
buon successo.
13. n Dolce:
q L’unico strumento per valutare la dolcezza è la lingua
q La sensazione del dolce non permettere di distinguere fra vari tipi
di dolce. Quello che si può discernere è l’intensità di quanto dolce
risulta una sostanza mangiata (es più dolce o meno dolce)
n confronta l’intensita con il saccarosio
n e.g. 1 g/l di soluzione di glucosio è dolce quanto una soluzione 0.6
g/l saccarosio
n L’intesità relativa intensity del glucosio è 0.6
Intensità relativa < 1 è meno dolce del saccarosio
Intensità relativa > 1 è dolce più del saccarosio
14. Definizioni
n Zuccheri intrinseci e estrinseci : i primi sono i carboidrati
naturalmente presente negli alimenti; i secondi sono quelli
aggiunti deliberatamente
n Zuccheri: sono definiti i monosaccaridi e disaccaridi ,
mentre con il termine “zucchero” si intende il disaccaride
saccarosio.
15. - Monosaccaridi
I più importanti monosaccaridi nell’alimentazione umana sono:
D-glucosio D-galattosio D-fruttosio
16. CH 2OH CH 2OH
- Disaccaridi
O O
O
Glucosio + glucosio
maltosio 6 CH
2OH 6 CH
2OH
5
O 5 O
4 1 O 4 1
3 2 3 2
6 CH
2OH
5 O
Galattosi + glucosio 4 1
lattosio 3 2
6 O
HOCH 2 O
5 2
CH 2OH
3 1
4
Glucosio + fruttosio
saccarosio
19. Glucosio: il più diffuso in natura, si trova sia in forma libera che
combinata in tutti gli organismi animali e vegetali.
s Costituisce la forma in cui devono essere trasformati gli altri zuccheri per
poter essere utilizzati dall’organismo umano.
s E’ fermentascibile (fermentazione alcolica :alcol etilico e anidride
carbonica).
La fermentazione alcolica è la reazione chimica responsabile di
diversi fenomeni che vediamo ogni giorno, quali la lievitazione delle
torte o la trasformazione del mosto in vino. Essa è operata da una
particolare classe di microrganismi, i Saccharomyces, dei quali il
più comune è senz'altro il cerevisiae, presente sulla buccia dell'uva
come nel lievito di birra.
C6H12O6 ? 2 C2H6O + 2 CO2
20. Fruttosio :
s contenuto nella frutta, nel miele e alcuni vegetali (cipolla, e
cicoria).
s E’ fermentascibile da parte di lieviti (fermentazione alcolica :alcol
etilico e anidride carbonica).
s Poter edulcorate superiore a quello del saccarosio (1,5)
21. Galattosio:
• non si trova quasi mai allo stato libero, si trova combinato al
glucosio e costituisce il lattosio, lo zucchero del latte. Inoltre entra
nella composizione di glucidi più complessi come
galattooligosaccaridi.
• Potere edulcorate basso (0,60)
22. Si forma in uno degli stadi dell’idrolisi dell’amido (es.amido di malto) catalizzata da
un enzima (diastasi) sviluppato durante la germinazione dell’orzo. Può essere
ottenuto per parziali idrolisi dell’amido (idrolisi acida).
Potere edulcorante 0,33
Dalla scissione si ottengono 2 molecole di glucosio (maltasi). Per tale prerogativa
trova largo impiego nella preparazione di alimenti per neonati e di bevande.
Viene usato come substrato per la fermentazione del lievito ed è importante nel
processo di produzione della birra.
23. Il SACCAROSIO
α-D-glucosio + ß-D-fruttosio
legame α-1,2-glicosidico
Il più comune zucchero usato come dolcificante per gli alimenti. Presente
in vari vegetali, in particolare la barbabietola e la canna da zucchero, da
cui viene estratto.
24. Il LATTOSIO
ß-D-galattosio + ß-D-glucosio
legame ß-1,4-glicosidico
Presente esclusivamente nel latte. Il latte materno contiene dal 2-8,5% di
lattosio e costituisce il principale nutriente glucidico per i neonati.
Rientra nei processi produzione di produzione di altri carboidrati di interesse
nutrizionale come il lattulosio, e galattooligosaccaridi.
Il lattosio non è direttamente fermentascibile, ma lo diventa quando viene scisso
nei due componenti. Tale processo può avvenire per riscaldamento con acidi o
mediante scissione enzimatica (lattasi).
Il lattosio è attaccato facilmente da numerosi microrganismi che provocano le
principali fermentazioni del latte e del formaggio (Fermentazione lattica).
26. - Oligosaccaridi-
Sono polimeri costituite da poche molecole di monosaccaridi
(3 fino a 9 monosaccaridi) unite da legame glicosidico.
Sono zuccheri per lo più non digeribili che pongono resistenza
alla digestione nel tratto gastrointestinale superiore; arrivano nel
colon immutati e qui avviene la fermentazione.
-Raffinosio (barbabietole, miele, legumi)
-Stachioso (legumi)
-Verbascosio (legumi)
-Frutto oligosaccaridi (FOS) Si definiscono più propriamente
fruttooligosaccaridi (FOS) i derivati del fruttosio con grado di
polimerizzazione (DP) compreso tra 3 e 10, fruttani quelli con
valori di DP più elevati.
27. n Sono soprattutto presenti in alcune piante commestibili ,in
particolare nelle leguminose (porri – aglio – soia-lenticchie e
fagioli)
n I fruttani sono carboidrati di riserva accumulati negli organi
vegetativi di varie specie di piante tra le quali il tupinambur,
la cicoria, le graminacee da granella e le foraggere dei climi
temperati-freddi. Questi carboidrati sono inoltre componenti
naturali di molti alimenti, quali ad esempio carciofi, porri,
cipolle, aglio, banane, frumento
n Si possono formare in seguito a processi tecnologici
28. Zuccheri e derivati
Zucchero di barbabietola
Zucchero di canna
Zucchero liquido
Zucchero invertito
Sciroppo di glucosio
Glucosio
Fruttosio
High Fructose Corn Syrup (HFCS)
29. DOLCIFICANTi INTENSIVI E DI MASSA
NON CALORICI
Aspartame Thaumatin
Acesulphame Neohesperidine
Cyclamate Stevioside
Saccharin Glycyrrhizin
Sucralose Brazzein
Neotame
Intensivi
Alitame
Mannitol
Polialcoli
Isomalt
Maltitol
Xylitol
Sorbitol
Lactitol
Erythritol Approved in EU
31. Denominazione e definizione relativi a determinati tipi di zuccheri destinati
all’alimentazione umana
DENOMI-NAZIONE DEFINIZIONE
Zucchero di fabbrica Saccarosio depurato e cristallizzato
Zucchero raffinato o Saccarosio depurato e cristallizzato
bianco raffinato
Zucchero liquido soluzione acquosa di saccarosio
La soluzione acquosa, eventualmente cristallizzata, di
Zucchero invertito saccarosio parzialmente invertito mediante idrolisi, nella quale
il tenore di zucchero invertito deve essere superiore al 50 %
Sciroppo di glucosio Soluzione acquosa depurata e concentrata di glucidi
alimentari, ottenuta da amido/fecola e/o da inulina
Destrosio Il D-glucosio depurato e cristallizzato
Fruttosio D-fruttosio depurato e cristallizzato
Sciroppo di fruttosio Soluzione acquosa depurata e concentrata di fruttosio
32. Due grandi famiglie di zuccheri
The Starch-based family
The Sucrose-based family
Sciroppo di glucosio
Zucchero da barbabietola
Glucose/dextrose
Zucchero di canna
High Fructose Corn Syrup
Zucchero inverito
33. Industrialmente è prodotto da estrazione da barbabietola e canna da
zucchero
Barbabietole Impianto di Il sugo grezzo Il sugo denso che si forma viene
vengono estrazione con acqua viene depurato fatto cristallizzare in
spezzate e calda, dove per con calce e concentratori noti come “bolle di
lavate diffusione ,il mediante cottura”. Mediante
saccarosio viene filtrazione (sugo centrifugazione i cristalli
solubilizzato , leggero). vengono separati dallo sciroppo
arricchendo e inviati negli essiccatoi, dove
Il sugo leggero
progressivamente viene eliminata acqua residua.
subisce un
l’acqua di estrazione
processo di Il saccarosio raffreddato e
(sugo grezzo)
evaporazione per stoccato in grandi silos viene
eliminare acqua quindi confezionato.
34. Canne da Si ottiene un
zucchero vengono succo di Il succo di Lo zucchero
private delle foglie saccarosio che saccarosio viene ottenuto è di
e sfibrata contiene purificato in un colore scuro e può
meccanicamente. impurezze processo in cui subire processi di
Si ottiene una vengono realizzate decolorazione
pasta che viene anche reazioni prima della
lavata sotto acqua chimiche. cristillizzazione.
corrente La soluzione viene
filtrata e
concentrata
35. Zucchero di canna e di barbabietola
Lo zucchero che si ottiene
Lo zucchero che si ottiene
dopo la completa
dopo la completa
raffinazione èèsempre
raffinazione sempre
saccarosio
saccarosio
36. Barbabietola / canna
Processo di raffinazione e cristallizzazione
Zucchero grezzo
Molasse
Molasses
Zucchero
bianco
Zucchero liquido viene raccolato
n Molasse contengono
q Zuccheri
q Sali
q Acidi organici
Granulato Liquido q Composti aminici
q Prodotti della
reazione di Maillard
37. Zucchero liquido
n Trovano molteplici impieghi nel campo della pasticceria e della
gelateria; la loro caratteristica di essere incristallizzabili ne fanno
un ingrediente indispensabile nei prodotti dolciari da forno, o nei
gelati che conserveranno anche nel tempo.
L
n Hanno un colore trasparentissimo che permettono loro di
o
disperdersi nei liquidi, nei succhi, nelle passate e in qualsiasi altro
z
u
liquido, impasto, miscela dove è necessaria una buona solubilità
c
c
h
e
r
o
38. ZUCCHERO INVERTITO
La miscela equimolare di D-glucosio e di fruttosio che si ottiene o
mediante enzima invertasi o mediante idrolisi acida , prende
comunemente il nome di “zucchero invertito”. Lo zucchero invertito è
costituto da uno sciroppo che non cristallizza utilizzato nella preparazione
di alimenti. Esso si trova naturalmente nel miele (api secernono enzima
invertasi). Lo zucchero invertito si utilizza in sostituzione dello zucchero
nella fabbricazione di marmellate, conserve, frutta sciroppata essendo più
dolce di circa 1/4 del saccarosio
39. Due grandi famiglie di zuccheri
The Starch-based family
The Sucrose-based family
Glucose syrups
Zucchero da barbabietola
High Fructose Corn Syrup
Zucchero di canna
Zucchero inverito
40. n Nel 1811 il chimico russo G.S.C. Kirchoff scoprì un processo per
produrre glucosio e altri dolcificanti utilizzando l’amido di patata
sottoposto a una soluzione debole di acido solforico.
n Negli Stati Uniti questo metodo fu adattato all’amido di mais a
metà del 1800 e i primi impianti furono costruiti a Buffalo, New
York, nel 1866. Oltre all’acido solforico, l’amido può essere
idrolizzato anche utilizzando acido cloridrico.
n L’drolisi dell’amido di mais utilizzando acidi inorganici, proseguì
fino al 1967, quando si iniziarono ad usare anche degli enzimi.
n Gli enzimi utilizzati per idrolizzare l’amido sono diversi: l’alfa
amilasi permette di ottenere sciroppi con un contenuto di circa
10-20% di glucosio. Un ulteriore trattamento con l’enzima gluco-
amilasi porta a rese del 93-96% di glucosio.
41. Amido di
mais
Alfa-amilasi (105-110°C)
Fase di liquefazione
(Bacillus licheniformis, B. stearothermophilus o B amloliquefaciens)
Destrine
Glucoamilasi (55-60°) Fase di saccarificazione
(Aspergillus niger)
SCIROPPO DI GLUCOSIO (95%)
42. Dolcezza relativa dei sciroppi di glucosio
STARCH
MALTODEXTRIN DE 4-20
GLUCOSE SYRUP DE 30
GLUCOSE SYRUP DE 40
GLUCOSE SYRUP DE 60
GLUCOSE SYRUP DE 90
GLUCOSE /DEXTROSE DE 100
43. High Fructose Corn Syrup
n Il progredire delle tecnologie alimentari e l’uso di enzimi immobilizzati, tra
cui la glucosio isomerasi, hanno portato alla commercializzazione di
sciroppi di mais ad alto contenuto di fruttosio (HFCS).
n Il Fruttosio è del 30% più dolce del saccarosio ed è piu’ solubile.
44. Amido di
Amido di mais
mais
Alfa-amilasi (105-110°C)
Fase di liquefazione
(Bacillus licheniformis, B. stearothermophilus o B amloliquefaciens)
Destrine
Destrine
Glucoamilasi (55-60°) Fase di saccarificazione
(Aspergillus niger)
GLUCOSIO
Glucosio isomerasi (60°C)
(Streptomyces murines) Fase di isomerizzazione
F
FRUTTOSIO
(sciroppo di fruttosio)
47. n Troviamo lo sciroppo di glucosio-fruttosio in molti
prodotti alimentari (dolci, cereali, biscotti, snacks e
yogurth,sport drinks,ketchup…ecc…)
n Lo sciroppo di glucosio-fruttosio prodotto utilizzando
amido di mais e enzimi, può essere etichettato come un
dolcificante naturale?
n La battaglia che ha coinvolto raffinatori di mais da una
parte e associazioni di consumatori dall’altra, ha portato
alla decisione della Food Drug Administration (FDA).
Sebbene glucosio e fruttosio esistano in natura, la
produzione degli sciroppi a partire dall’amido, e l’ uso di
acidi inorganici e/o enzimi, ha portato la FDA ad
esprimere un parere negativo.
