Raimondo Germani Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Università di Perugia

Perugia, Aprile 2016

Piano Lauree Scientifiche

“Una qualsiasi sostanza o miscela di sostanze, diversa dagli alimenti di base, che risulti presente nell’alimento finito, pronto per il consumo, in conseguenza dei vari fattori connessi con la produzione, la lavorazione, la conservazione e il confezionamento”

“Un additivo si aggiunge in qualsiasi fase della lavorazione alla massa o superficie degli alimenti per conservare nel tempo le caratteristiche chimiche, fisiche, e fisico-chimiche per evitarne l’alterazione spontanea o, per impartire o esaltare particolari

caratteristiche di aspetto, di gusto, di odore e di consistenza.

• Gli additivi per i cibi e le bevande possono classificarsi in:

– Additivi volontari o intenzionali

• Sostanze che sono addizionate volutamente al cibo per uno scopo specifico.

• Sono soggetti a controlli per la salute. (Leggi nazionali ed internazionali sulla

natura e concentrazione dell’additivo)

– Additivi accidentali (involontari)

• Sono quelle sostanze che possono additivarsi ai cibi senza controllo durante le varie fasi di lavorazione.

– Additivi volontari o intenzionali

• Di origine naturale (esempio sale, acido acetico, acido ascorbico)

• Di origine sintetica che possono essere o non essere presenti in natura

• Migliorare o mantenere il valore nutrizionale dell’alimento

• Migliorare la qualità

• Diminuire gli sprechi

• Aumentare l’accettabilità del consumatore

• Migliorare il mantenimento della qualità

• Rendere il cibo più realmente disponibile

• Facilitare la preparazione del cibo

– Scopo degli Additivi volontari o intenzionali

Contro le alterazioni dovute ai micro organismi (alterazioni di natura microbiologica): Antisettici, Fungistatici, Battericidi, Antibiotici, Prodotti per atmosfere controllate

Contro l’irrancidimento e l’imbrunimento chimico o enzimatico di sostanze grasse: Antiossidanti, Sinergisti (sequestranti di ioni metallici)

Contro le alterazioni di tipo fisico cioè alterazioni della consistenza, della limpidità, della torbidità, della scorrevolezza, ecc.: Gelificanti, Addensanti, Emulsionanti, Stabilizzanti, Umettanti, ecc.

Dolcificanti ed Edulcoranti naturali e sintetici ad alto e basso potere dolcificante

Composti ad azione sull’aroma: Aromatizzanti ed Esaltatori dell’Aroma naturali e sintetici

Coloranti: Naturali, Identici ai Naturali o Sintetici (organici ed inorganici)

Prodotti Integratori e Nutrienti (farine, succhi di frutta, ecc.):

Sali minerali, Vitamine, Ammino acidi, o Composti per esigenze specifiche

Additivi ad azione varia: Correttori di pH, Tamponanti, Agenti Sbiancanti, Maturanti, Acidulanti, Antiagglomeranti, Agenti per la Salagione, ecc..

Diluenti e supporti per gli additivi: Composti utilizzati per una migliore e più omogenea distribuzione dell’additivo alimentare in seno alla massa dell’alimento o sulla superficie

Non sempre l’utilizzo di materie prime di ottima qualità e processi tecnologici corretti ed efficienti sono sufficienti a mantenere inalterate nel tempo le proprietà nutritive ed

organolettiche di un prodotto alimentare.

Dopo il periodo di confezionamento del cibo, cioè durante la vita commerciale del prodotto, possono insorgere vari processi di degradazione chimica ed enzimatica:

Comparsa di muffe Alterazione del valore nutritivo

Fermentazioni indesiderate Processi idrolitici

Ecc.

Il problema di conservare il cibo è un problema antico come l’uomo, fin dalla sua comparsa l’uomo si è dovuto ingegnare per conservare più a lungo possibile il cibo faticosamente conquistato. L’essicazione, l’affumicatura e la salatura del cibo sono stati i primi processi di conservazione alimentare.

Gli agenti conservanti hanno quindi la funzione di consentire al cibo di avere una vita commerciale più lunga senza modificare le proprietà

organolettiche e il suo valore nutritivo.

Esempi: Acido Acetico CH3COOH e suoi sali (Na, K, Ca) Acido Propionico e suoi sali

Acido Benzoico e derivati come sali ed Esteri Acido Sorbico e suoi sali (Na, K, Ca) CO2 e N2 (atmosfere inerti) NaNO2; NaNO3

Benzoico

E-210 Acido Propionico

E-280

Sorbico E-200

p-Idrossibenzoico

R = H, Na+, K+, Ca++, CH3, CH2-CH3 (parabeni)

O OR

O OR

OH

O

OHCH3

CH3

O

OH

• L’acido benzoico, il capostipite degli acidi carbossilici aromatici, è presente naturalmente in molti tipi di frutti di bosco, prugne e alcune spezie.

• Come additivo è utilizzato come acido o come benzoato.

• Poiché l’acido è poco solubile in acqua spesso si usano i suoi sali, es. benzoato di sodio.

• pKa = 4.2; ottimo intervallo di pH tra 2.5 - 4.0

É un efficace agente antimicrobico usato in bevande di frutta, cibi molto acidi, sidro, sottoaceti, bibite gassate.

Viene anche usato nelle margarine, condimenti per insalata, salsa di soia, e marmellate.

O OH

Acido benzoico

O O-

Na+

Sodio benzoato E -211

Alcuni frutti di bosco

Tali processi sono legati principalmente all’azione ossidante dell’ossigeno (O2) presente nell’aria. I grassi e gli oli sono esteri della glicerina (Trigliceridi) allo stato naturale sono presenti altre sostanze che esplicano un’azione antiossidante (inibitori naturali) esempio: i tocoferoli, il gossipolo (dall’olio di cotone sostanza tossica), la lecitina ed altri. L’olio di oliva, ricco in tocoferoli, si auto-protegge dai fenomeni di ossidazione e non viene additivato da nessun antiossidante.

Per molti cibi e preparati in cui sono presenti componenti oleose e grasse è necessario usare sostanze antiossidanti. Infatti, durante le fasi di lavorazione degli oli e grassi spesso, per eliminare odori, colori, e sapori indesiderati o ridurre l’acidità si perdono quelle sostanze che esplicano un’azione antiossidante naturale.

Oltre all’azione dell’ossigeno certi cibi grassi non anidri possono essere soggetti a reazioni di idrolisi enzimatica da parte di lipasi e lipossidasi esempi: burro, margarina, grassi per la panificazione

Processi di imbrunimento si manifestano in particolare in puree e preparati a base di frutta, la presenza di ossigeno, luce o ioni metallici (es. Fe, Cu) accelerano il fenomeno. In questi casi si utilizza come agente antiossidante la Vitamina C (acido ascorbico).

Esempi: Acido Ascorbico (vitamina C) (naturale) Tocoferoli (vitamina E) (naturale) Gallati di Alchile Acido Citrico (naturale) BHT

O

O H O H

O

O H

O H

Vitamina C E-300

O H COOH

O

O H

O

O H

Acido citrico E-330

O

O H

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3 C H 3

C H 3

Vitamina E E-306

O H

O H

O H

OR O

Gallati di alchile E-311 (R = ottile)

CH3

OH CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

BHT E-321

O

O

OH

OH

OH

OH

OH

Quercetina

OH

OH

OHResveratrolo

Molti composti naturali che presentano proprietà antiossidanti sono i cosi detti polifenoli.

OH

OH CH3

Olivetolo

OH

OH

O

OH

Acido caffeico

OH

OH

O

OH

OH

Acido gallico

Gli aromatizzanti rivestono un ruolo preminente nella preparazione di alimenti e bevande, essi conferiscono l’odore ed il sapore dei cibi. Molte volte l’aromatizzazione deriva da normali processi di preparazione del cibo come la stagionatura, la salatura, la fermentazione (formaggi, insaccati, ecc.), l’invecchiamento (distillati), la tostatura (caffè) o l’affumicatura. L’aromatizzazione degli alimenti può essere realizzata anche con l’utilizzo di spezie e droghe. A livello di produzione industriale, la necessità di produrre cibi con caratteristiche aromatiche costanti e definite nel tempo ha portato all’utilizzo degli additivi aromatizzanti.

L’aromatizzazione delle sostanze alimentari può essere fatta con:

Aromi naturali Aromi sintetici

Esaltatori dell’aroma

Aromi naturali- provengono da matrici vegetali (fiori, semi, frutti, radici, corteccia, rizomi, resine) estratti con adatte tecniche. Si usano infusi, tinture, estratti, distillati, concrete, alcolati, ecc.

Aromi sintetici- sono di due tipi, composti che riproducono l’aroma di quelli naturali o composti aromatici artificiali non presenti nella composizione degli aromatizzanti naturali.

Esaltatori dell’aroma- sono composti che non posseggono un loro aroma tipico ma sono in grado di esaltare in particolare il gusto di altre sostanze presenti nel cibo (aumento sapidità).

Esempi: Acido Glutammico e suoi sali di Na e Ca Il cloruro di sodio (NaCl) Maltolo (dal malto arrostito) 3-Metossi-4-idrossibenzaldeide (vanilina) Glicina e il suo sale sodico

Vanillina

Maltolo E -636

Glicina E 640

Acido glutammico -amminoacido (E 620)

O

O

OH

CH3

O H

OH

OCH3

O

OH

H

H

NH2

OO

O-

NH3

+

OH

Sono una classe di composti organici largamente presenti in natura. Generalmente questi composti hanno odori gradevoli e molti di loro sono presenti negli aromi di molti frutti e fiori, e sono componenti di molti oli essenziali.

Anche diversi feromoni d’insetti contengono composti aventi la funzionalità esterea. Gli esteri trovano largo impiego come aromatizzanti di cibi e bevande, e vengono usati anche nel settore dei profumi.

O

O R1

R

Formula generale di un estere

O OC7H15

-dodecalactone

O OC5H11

-decalactone

Per esempio l’odore del burro di mucca è dovuto alla presenza di questi due lattoni, due esteri ciclici

Gli esteri, derivati da acidi carbossilici di tipo alifatico a catena corta e dagli alcoli primari alifatici, rappresentano gli esteri della frutta, poiché ricordano molto il loro aroma. In realtà l’aroma percepito di un frutto è dato dalla somma di un gran numero di componenti.

Estere Formula Fragranza

Metil butirrato CH3CH2CH2COOCH3 Mela

Etil butirrato CH3CH2CH2COOCH2CH3 Ananas

Propil acetato CH3COOCH2CH2CH3 Pera

Pentil acetato CH3COOCH2CH2CH2CH2CH3 Banana

Pentil butirrato CH3(CH2)2COOCH2(CH2)3CH3 Albicocca

Ottil acetato CH3COOCH2(CH2)6CH3 Arance

Metil benzoato C6H5COOCH3 Kiwi

Etil formiato HCOOCH2CH3 Rhum

Metil salicilato HOC6H4COOCH3 Gaultheria

Benzil acetato CH3COOCH2C6H5 Gelsomino

Curiosità

Ad esempio, la tabella seguente riporta l’insieme di sostanze sia di sintesi che d’origine naturale, che riproduce l’aroma naturale d’ananas.

Esteri: Aromi & Sapori

Composizione dell’aroma artificiale d’ananas

Composti di Sintesi Oli essenziali

Capronato di allile 5% Essenza di betulla 1%

Acetato di isoamile 3% Essenza di abete rosso 2%

Isovaleriato di isoamile 3% Balsamo del Perù 4%

Acetato di etile 15% Essenza di senape 1%

Butirrato di etile 21% Essenza di Cognac 5%

Propionato di terpinile 3% Essenza di arancio 5%

Crotonato di etile 5% Essenza di vischio 2%

Acido Capronico 8% 20%

Acido butirrico 12%

Acido acetico 5%

80%

L’aggiunta di sostanze acide, come additivi alimentari, al cibo serve essenzialmente a due scopi fondamentali: Impartire un gusto particolare all’alimento (acidulo)

Conservare l’alimento (ostacolare la crescita dei microrganismi più dannosi)

Come agenti acidulanti e regolatori del pH si usano principalmente i seguenti acidi e i loro sali di Na, K o Ca:

1. Acetico (E 260)

2. Tartarico (E 334)

3. Lattico (E 270)

4. Citrico (E 330) (è il più impiegato circa il 60% )

5. Sorbico (E 200)

6. Fumarico (E 297)

7. Malico (E 296)

8. Fosforico (E 338)

9. Ascorbico (Vit. C) (E 300)

Esempi: Acido Citrico e suoi sali (Na, K, Ca) Acido Lattico e suoi sali Acido Tartarico e suoi sali Acido Fumarico e suoi sali

Acido Fosforico (abbassa il pH) E-338 A dosi elevate riduce l’assorbimento del calcio (Ca++)

H3PO4

Acido fumarico E-297

Acido L-lattico E-270

Acido L-tartarico E-334

H

H

O

OH

O

OH

HOH

CH3

O OH

HOH

CH3

OHH

CH3

L’acido propionico è principalmente usato per le sua proprietà antifungine.

Acido propionico E-280

CH3

O

OH

Gli edulcoranti sono additivi alimentari molto differenti per origine, struttura chimica ed intensità dolcificante. Si possono raggruppare nelle seguenti famiglie:

Naturali della famiglia dei carboidrati

Naturali non appartenenti alla famiglia dei carboidrati

Di sintesi completa

Da modificazione chimica di strutture naturali

A basso potere dolcificante (dolcificanti massivi)

Ad elevato potere dolcificante

In base al potere dolcificante possiamo distinguerli in:

Dolcificanti Naturali (Carboidrati)

Dolcificanti Naturali Polioli (non Carboidrati)

OH

OH

H OH

OH H

H OH

D-Xilitolo E 967

OH

OH

H OH

OH H

H OH

H OH

D-Sorbitolo

D-Fruttosio

O

OH

H

OH

OH

H

H

OH OH

D-Glucosio

O

HOH

HH

H

H

OHOH

OH

OH

N H 3

+

N H

O

C H 3

O

O -

O

O

Tutti questi composti hanno un apporto calorico trascurabile

Aspartame (L-Aspartil-L-fenilalanil metilestere)

E 951

Saccarina E 954

NH

S

O

OO

Sodio Ciclamato E 952

NH

S

O

O

O- Na

+

I coloranti usati come additivi possono essere: naturali (estratti direttamente da matrici vegetali); di sintesi di prodotti naturali; di sintesi ex novo e possono essere di natura organica o inorganica.

Curcumina

Betanina

Tartrazina

Da fonti naturali

Da sintesi

E 100 Curcumina (giallo –arancio) Componente del Curry

E 106 Sodio-5-Riboflavina fosfato (giallo) Dai Vegetali

E 140 Clorofille a e b (verde) Foglie d’ortica

E 150 Caramello (marrone) Dallo Zucchero

E 160 Carotenoidi (rosso-arancio) Carote, Paprika

E 162 Betanina (rosso-violaceo) Barbabietole rosse

E 163 Antocianine (rossi, blu, violetti) Bacche, Fiori, Frutti

Coloranti Naturali

Coloranti Sintetici

E 102 Tartrazina (giallo )

E 106 Giallo di Chinolina (giallo)

E 110 Giallo Arancio S (giallo –arancio)

E 122-E133 Coloranti sintetici (rossi o blu)

Coloranti di Natura Inorganica

E 170 Carbonato di Calcio (CaCO3) (bianco)

E 171 Biossido di Titanio (TiO2) (bianco)

E 172 Ossidi ed Idrossidi di Ferro (giallo-rosso)

E 173 Allumio (Al)

E 174 Argento (Ag) (color argento)

E 175 Oro (Au) (color oro)

Alcuni esempi

La dolcezza di un cibo è di solito associata con sostanze che hanno un valore nutritivo.

Il gusto amaro, invece, è di solito associato con sostanze che sono sgradevoli

(potenzialmente pericolose).

Il sapore salato è associato alla presenza di sodio.

Tuttavia, non vi è una perfetta connessione tra il gusto e la funzione nutritiva delle sostanze presenti nei cibi.

Il gusto è inoltre influenzato da fattori come:

Temperatura;

pH;

Concentrazione;

Presenza di altre sostanze (effetto sinergico o compensante);

Sensibilità individuale;

Umore ed età dell’individuo.

Le papille gustative sono presenti nell’epitelio della lingua, del palato, della faringe, della laringe e dell’epiglottide.

Ce ne sono circa 2000-5000 nell’uomo.

– Gli organi coinvolti nella gustazione sono: Lingua, Bocca, Palato, Faringe e Epiglottide.

Via retronasale

Le molecole odorose, rilasciate dal cibo nella cavità orale e nella faringe, possono viaggiare nella zona retronasale ed arrivare alla mucosa olfattiva.

• La lingua contiene quattro diverse morfologie di papille

– Filiformi posizionate su l’intera superficie (non coinvolte nella

gustazione), sono recettori tattili. (piccante, caldo, freddo, astringente)

– Fungiformi – si trovano ai lati ed in punta alla lingua.

– Foliate - serie di pieghe sul retro e sui lati.

– Circumvallate – nella parte più interna della lingua.

Fino a metà degli anni 1990 solo 4 sensazioni gustative erano riconosciute come Gusti Primari:

Dolce – es. Zucchero, Aspartame, Saccarina

Acido (Aspro) – es. Acido citrico, Acido fosforico (H+ )

Amaro – es. Chinina, Caffeina, Teobromina, Ca++

Salato – es. Sodio Cloruro (Sali sodici)

Una V sensazione gustativa è stata definitivamente accettata ed è detta “Umami”. Il più comune esempio di tale gusto è il mono sodio glutammato (MSG), che esalta

l’aroma della carne.

HO O

-

O

NH2

O

Na+

MSG E-621

NaCl (salato)

Chinina (amaro)

N

H3CO

OH

H

NH

HCH2

Acido (S)-Glutammico (umami)

HO O

-

O

NH3

+

O

Saccarosio (dolce)

O H

CH2OH

OH

H

H

OH

HOH2C

O

O

HOH2C

H

H

OH

OH

HH

OH H

Acido Ascorbico (aspro)

O

OHOH

OH

OH

OH

Nel 1908 Ikeda condusse una serie di esperimenti per identificare la quinta categoria del gusto “umami”.

Egli trovò nei suoi studi che il MSG era il componente attivo di un’alga la “Laminaria japponica” che veniva usata da lunghissimo tempo per migliorare il gusto di zuppe ed altri alimenti tipici del popolo giapponese.

Il termine Umami deriva dalla lingua giapponese, la sua traduzione significa "saporito" o "bontà" e quindi si applica alla sensazione di sapidità, specificamente alla rilevazione dell’aminoacido naturale, acido glutammico presente nelle carni, formaggi ed altri alimenti.

L'azione dei recettori umami spiega perché gli alimenti trattati con glutammato monosodico (MSG) spesso presentano un gusto più sapido (MSG viene usato come esaltatore del gusto).

Il glutammato ha una lunga storia in cucina, esso è presente nei cibi asiatici come la

salsa di soia e la salsa di pesce, nella cucina italiana per esempio nel parmigiano ed nelle acciughe.

L’abilità di percepire il gusto salato può variare con regimi alimentari specifici.

Per esempio dopo una dieta prolungata povera di sodio, i pasti salati in maniera adeguata sono percepiti come molto salati.

Il gusto salato è dato dai sali, in particolare il salato è associato alla natura del catione (Mn+).

Ioni alcalini come Li+ e Na+ forniscono la percezione del salato mentre ioni alcalini di dimensioni più grandi come K+, Cs+ e Rb+ e gli alcalino terrosi Mg++, Ca++ oltre alla sensazione di salato danno anche l’amaro.

In generale l’anione del sale non presenta un contributo significativo alla sensazione di salato. Alcuni anioni possono, tuttavia, mitigare (tamponare) la percezione di salato.

Il sale da cucina (NaCl) è il più importante additivo alimentare, oltre a conferire il gusto salato, svolge anche una funzione di rafforzamento del sapore del cibo (esaltatore di sapidità). Il NaCl è presente naturalmente nel nostro corpo, ogni giorno ne perdiamo circa 5 g che devono essere reintegrati tramite il cibo.

Il sale da cucina può provenire dalle seguenti fonti: Miniera (salgemma) Saline (sale per evaporazione) Per ebollizione (sale di ebollizione)

Essendo igroscopico, si aggiungono delle sostanze (0,25-2% in peso) che impediscono la formazione di grumi come per esempio: CaCO3 o MgCO3.

Per scopi alimentari esistono in commercio anche sali additivati:

Sale iodato (NaIO3) Sale fluorurato (NaF) Sali aromatizzati (spezie)

Il gusto aspro-acido è legato alla presenza di sostanze acide (H+) presenti nei cibi.

Maggiore è la forza acida, maggiore è la concentrazione degli idrogenioni [H+], minore è il pH, più alta è la percezione di aspro. (il recettore funziona come una base)

La percezione dell’acidità di un cibo è un aspetto molto importante per gli esseri viventi perché consente di non introdurre nell’organismo sostanze in grado di danneggiare i tessuti del corpo.

Nei cibi sono presenti naturalmente molte sostanze di natura acida, altre volte vengono aggiunti come additivi alimentari aventi funzione di:

acidulanti, tamponanti, conservanti, antibatterici.

H

CH2

C

OH

OOH

O OH

L(-)-Malico

L’acido malico, noto anche come acido di mela, in quanto si ritrova nelle mele ed in altri frutti.

È un additivo alimentare identificato dalla sigla E 296.

OH

CH2

CH2

O OH

O

OH

OOH

Citrico

L'acido citrico è uno acido molto diffuso negli organismi vegetali, per esempio il succo di limone ne contiene il 5-7%.

È usato come acidulante con la sigla E 330.

OHH

HOH

O

O OH

OH

L(+)-Tartarico

È presente in molte piante, specialmente nell'uva e nel tamarindo. Usato come additivo alimentare

acidulante sigla E 334.

H

CH3

C

OH

OOH

L (+)-Lattico

Presente nel latte fermentato, nello yoghurt e formaggi. Viene utilizzato come conservante, acidificante, e tamponante e come antibatterico in numerose applicazioni (E 270).

CH3

OH

O

Acetico

L'acido acetico è il secondo degli acidi carbossilici, è prodotto sia sinteticamente sia dalla fermentazione batterica. Quello

per usi alimentari proviene dalla fermentazione (E 260).

Nonostante la presenza di quasi 30 diversi recettori per l’amaro non è possibile distinguere fra le diverse tipologie di amaro.

La percezione del gusto amaro è fondamentale perché questo è il gusto di molte sostanze potenzialmente nocive e velenose.

La sensibilità all’amaro è nelle donne influenzata dai livelli ormonali, infatti si intensifica durante la gravidanza e diminuisce dopo la menopausa (funzione di protezione per il nascituro).

Anti-malarico, antipiretico e analgesico. Principale medicina contro la malaria, agisce impedendo la replicazione del DNA. È presente nell’acqua tonica o gin tonic (responsabile della fluorescenza della

soluzione).

La Chinina (un alcaloide) è una tipica sostanza dal gusto amaro, presente nella Chincona Officinalis. È un solido bianco non molto solubile in acqua.

N

H3CO

OH

H

NH

HCH2

Chinina

La limonina si forma per azione di enzimi idrolitici da precursori insapori durante il processo industriale di spremitura del succo di agrumi.

I limonoidi sono triterpeni altamente ossigenati che si ritrovano esclusivamente nei frutti delle Rutacee e delle Meliacee. Queste sostanze sono responsabili di un fenomeno chiamato “amarezza ritardata” che si manifesta durante la produzione dei succhi di agrumi.

Limonina

Il gusto amaro degli agrumi è fornito da molecole che si chiamano Limonoidi.

Tra i limonoidi la limonina è la molecola che impartisce il gusto amaro a limoni e aranci, in particolare è molto concentrata nei loro semi.

A differenza del limone e dell’arancio, il gusto amaro del pompelmo è dato particolarmente da una molecola a struttura flavonoide, la Naringina. La presenza di questo composto rende amaro anche il frutto intatto e il succo appena spremuto.

O

OH

OH

O

OH

Naringina

Succo di pompelmo

La Naringina è presente naturalmente sotto forma di glicoside

L’ingestione della Naringina o flovonoidi correlati può interferire con l’assorbimento intestinale di certi farmaci, alterando la loro concentrazione nel sangue. É quindi da evitare l’assunzione di succhi o spremute di agrumi durante l’assunzione di farmaci particolari.

La presenza di triterpenoidi limonoidici a concentrazioni > 6 ppm determina una scarsa accettabilità del prodotto commerciale da parte dei consumatori a causa della “delayed bitterness”.

Mascheramento

Modificazione chimica

ELIMINAZIONE AMAREZZA

Tra le sostanze mascheranti del gusto sono impiegate soprattutto le ciclodestrine. (Vedere seminari PLS precedenti) Queste agiscono associando (intrappolando) le molecole che impartiscono il sapore amaro, impedendone il raggiungimento dei siti recettoriali. Si formano dei complessi di inclusione Host-Guest tra la ciclodestrina (l’Ospitante) e la molecola amara (l’Ospite).

il sapore amaro può essere quindi eliminato mediante la formazione di complessi di inclusione con le CDs.

Il gusto amaro della limonina e della naringina nei succhi di agrumi può essere mascherata tramite l’inclusione nelle -ciclodestrina

Per eliminare il retrogusto untuoso e astringente della soglia si usano le ciclodestrine

Per il lento rilascio delle molecole che impartiscono il gusto di menta.

L’efficienza dipende da: Valore della costante di complessazione pH del sistema (Guest ionizzati formano complessi meno stabili) Rapporto Guest/Host (le CDs devono sempre essere in eccesso)

Il gusto Umami è il sapore dominante degli alimenti contenenti l’α-amminoacido L-glutammato, come: Il brodo di pollo; Gli estratti di carne; I formaggi stagionati (alimenti proteici); Salse a base di soia; Pasta di acciughe

Umami (delizioso) è il 5 gusto biologicamente importante. E’ una parola giapponese che definisce una sensazione gustativa piacevole, diversa dal gusto dolce, dal gusto salato, dal gusto amaro e dal gusto acido.

Il MSG è un forte esalatore di sapidità (dosi 0,2 - 0,8 %) più del

comune sale da cucina

La presenza di MSG, IMP o GMP abbassa la soglia di sensibilità dei recettori del gusto, serve meno composto target per indurre la depolarizzazione della taste-cell.

Esiste una serie di sostanze che sono in grado di stimolare i ricettori gustativi esaltando il gusto di altre sostanze pur non avendo di per sé un gusto particolare. Il cloruro di sodio NaCl, il monosodio glutammato MSG e alcune sostanze appartenenti al gruppo dei 5’-ribonucleotidi purinici.

O O

O-

OH

NH2

H

Na+

MSG Mono sodio glutammato

OO

OHOH

O-

O

PO-

N

NH

N

N

O

IMP Ionosina -5’-monofosfato

OO

OHOH

O-

O

PO- N

NH

N

N

NH2

O

GMP Guanosina-5’-monofosfato

I vari esaltatori del gusto lavorano in maniera sinergica, e nei prodotti commerciali sono spesso presenti in miscela.

Contenuto di sostanze responsabili del gusto umami in diversi alimenti (mg/100 g)

Alimento IMP MSG

Fucus (alga) 2240

Parmigiano 1200

Sardine 193 280

Tonno 188

Succo di pomodoro 260

Gamberi 92 43

Maiale 122 23

Merluzzo 44 9

Salmone 20

Latte umano 22

Latte vaccino 2

Usato come additivo 20-80

È il tipico gusto evocato dagli zuccheri semplici (mono- e disaccaridi) come: fruttosio, glucosio, saccarosio, lattosio, maltosio.

Oltre a fornire la sensazione di dolce gli zuccheri sono una fonte di energia di quasi tutti gli animali.

Cosi come accade per il gusto amaro anche per la sensazione del dolce non si possono distinguere fra vari tipi di dolce. Quello che si può percepire è solo l’intensità del dolce (se una sostanza è più dolce di un’altra).

La soglia di percezione per il dolce è la più alta tra i gusti fondamentali, venendo attivata a circa 1 parte su 200 di zucchero in soluzione.

L'amaro ha la soglia di sensibilità più bassa, 1 parte su 2 milioni di chinino in

soluzione.

Conseguenza dell’evoluzione

Merceologicamente parlando lo si trova largamente in natura, nella frutta, nel miele e in particolare nella barbabietola da zucchero e nella canna da zucchero da cui viene estratto industrialmente.

Il composto che rappresenta il gusto dolce per eccellenza è lo zucchero. Chimicamente lo zucchero (saccarosio) è un carboidrato, in particolare un disaccaride (glucosio + fruttosio) con un legame 1-2, per questo motivo è uno zucchero non riducente (legame acetalico e non

emiacetalico).

O H

O H

O H

O

O H O

O H

O H O H

O H O

1 2'

Fruttosio

Glucosio

Glicirrizina è un glicoside triterpenoide, che si estrae dalle radici di liquirizia, è circa 50 volte più dolce del saccarosio.

Alcune sostanze di origine naturale presentano un potere dolcificante nettamente superiore al saccarosio alcuni esempi sono: la Taumatina, la Stevioside, la Glicirrizina, la Neoesperidina.

Stevioside

Glicirrizina

Stevioside è un’altro glicoside di tipo diterpenoide, che si estrae dalle foglie di una pianta della famiglia dei crisantemi (Stevia rebaudiana), è circa 300 volte più dolce del saccarosio. Stabile al calore, ipocalorica non favorisce la carie dentaria

Stevia rebaudiana

Composti organici dolci, ma tossici sono ad esempio:

Non solo i carboidrati danno la sensazione di dolce, altri composti che forniscono questa sensazione sono per esempio, tra le sostanze inorganiche:

Il cloruro di Berillio BeCl2

L’acetato di Piombo (II) Pb(CH3COO-)2 L’acetato di piombo sembra aver contribuito agli avvelenamenti da piombo nell'antica Roma, infatti, all'epoca veniva preparata una bevanda, la sapa, ottenuta bollendo il vino inacidito in recipienti di piombo. In quelle condizioni si formava l’acetato di piombo solubile in soluzione acquosa per azione dell’acido acetico presente nel vino e l’ossido di piombo del contenitore.

Cl

Cl

Cl H

Cloroformio

CH2 CH2

OH OH

Glicole Etilenico

Altri composti organici dolci sono ad esempio:

CH3

OH OH

Propandiolo Xilitolo

OH OH

OHOH

OH

Eritritolo

OHOH

OH

OH

m-Nitroaniline

O

NH2

NO2

R

La sapa era un dolcificante abbondante nell’antica Roma, facile da produrre a partire da materie prima facilmente reperibili. Plinio il Vecchio (23 -79 d.C.) ci ha tramandato il metodo di preparazione della sapa. Consisteva nel far bollire, fino a completa evaporazione dei liquidi, una miscela costituita da succo di uva, vinacce e vino inacidito in contenitori di piombo. Durante questo processo il piombo dei contenitori veniva ossidato e trasformato in sali di vari acidi organici presenti (tartarico, citrico, acetico) in particolare in acetato di piombo. I cristalli di acetato di piombo hanno il sapore dolce (zucchero di piombo).

La sapa poteva contenere circa 1000 pm di Pb2+ (0,1 %).

Pb(CH3COO)2

Esistono poi molecole sintetiche ipocaloriche con proprietà dolcificanti quali : saccarina, ciclamato, acesulfame di K, sucralosio.

Il sucralosio è stato scoperto nel 1976 da Leslie Hough e da Shashikant Phadnis, scienziati del Tate & Lyle. La coppia stava facendo dei test sugli zuccheri clorurati come intermedi chimici. Il composto risulta 500-600 volte più dolce del saccarosio. È stabile ad alta temperatura.

L'acesulfame K è conosciuto anche come E 950. È stato scoperto casualmente nel 1967 dal chimico tedesco Karl Clauss. Ha un potere dolcificante pari a 200 volte quello del saccarosio; è utilizzato insieme ad altri edulcoranti, solitamente il sucralosio e l'aspartame. Essendo resistente al calore, anche in ambienti moderatamente acidi o basici, è particolarmente adatto per prodotti di pasticceria a lunga conservazione e nelle bibite gassate.

Saccarina

NH

S

O

OO

La saccarina è stato il primo dolcificante sintetico (1879) scoperto da Ira Remsen e Constantin Fahlberg della Johns Hopkins University. La saccarina ha un potere dolcificante circa 300-500 volte superiore a quello del saccarosio ma presenta un retrogusto amaro o metallico, specialmente ad alte concentrazioni. La saccarina è stabile al calore anche in ambiente acido, è inerte rispetto agli altri ingredienti alimentari e non dà problemi di conservazione (codice europeo E 954).

N-S

O

OCH3

O O

K+

Acesulfame K

Sucralosio

Il Neotame è un’altro dolcificante amminoacidico prodotto dalla NutraSweet (E 961) . É tra 8.000 -13.000 volte più dolce del saccarosio. É chimicamente molto simile all’aspartame ma è più stabile al calore, più rapidamente metabolizzato ed eliminato completamente. Essendo più efficace se ne usa molto di meno. La struttura chimica è tale che riduce la formazione della L-Fenilalanina durante il metabolismo. Per questo motivo può essere utilizzato anche da chi soffre di Fenilchetonuria.

Molecole sintetiche ipocaloriche con proprietà dolcificanti sono anche alcuni dipeptidi quali: aspartame, alitame e neotame.

Alitame è stato sviluppato dalla Pfizer nei primi anni 80 ha un potere dolcificante pari a circa 2000 volte quello del saccarosio e 10 volte quello dell'aspartame. A differenza di quest'ultimo, l'alitame può essere assunto da individui affetti da fenilchetonuria, non contenendo l'amminoacido L-Fenilalanina. Sigla europea (E 956).

NHNH

OH

ONH2

OCH3

OS

CH3CH3

CH3 CH3

Alitame

HOOC N

O

O

OCH3

HNH

CH3

CH3

CH3

Neotame

HOOC N

O

O

OCH3

HNH2

Aspartame

L'aspartame, scoperto nel 1965, è un dolcificante (E 951) a struttura dipeptidica costituito dall'acido L-aspartico e dalla L -fenilalanina, con la funzione carbossilica sotto forma di estere metilico. Il suo potere dolcificante è circa 180-200 volte maggiore del saccarosio. Le persone che soffrono di fenilchetonuria, devono controllare l'assunzione di aspartame in quanto fonte di L-fenilalanina, che viene prodotta durante il suo metabolismo.

Nome Classe Dolcezza

Lattosio Disaccaride 0,16

Maltosio Disaccaride 0,50

Glucosio Monosaccaride 0,74

Glicerina Triolo 0,80

Saccarosio Disaccaride 1,00

Xilitolo Poliolo 1,00

Fruttosio Monosaccaride 1,10

Sodio Ciclamato Sulfonato 26

Stevioside Glicoside 40-300

Aspartame Dipeptide 180

Saccarina Sulfonil 300-675

Taumatina Proteina 2000

Taumatina

Stevioside

Na+ Ciclamato

NHS

O-

OO

Na+

Xilitolo

OH OH

OH

OH

OH

Saccarina

NH

S

O

OO

Il complicato processo di percepire l’odore e degustare inizia quando molecole rilasciate dalle sostanze che ci circondano stimolano le cellule nervose del naso, della bocca o della gola. Queste cellule trasmettono messaggi al cervello, dove vengono identificati odori o sapori specifici.

Sia l’odore che il gusto di una sostanza dipendono dall’interazione delle molecole disciolte nelle cellula recettore, come una chiave entra in una serratura.

Molti sapori sono riconosciuti attraverso il senso dell'olfatto.

Le cellule deputate al riconoscimento dei sapori e degli odori sono le uniche cellule del sistema nervoso che vengono sostituite quando diventano vecchie o sono danneggiate (neuro genesi).

È la combinazione delle varie sensazioni odorose e gustative, e di altre sensazioni, che vengono elaborate dal cervello.

Le molecole presenti nel cibo possono raggiunge la mucosa olfattiva per via retronasale.

Il sapore della maggior parte delle sostanze è influenzata dall’olfatto, ma alcuni, come il MSG non lo sono.

Flavor = Taste + Smell

La prova che olfatto e gusto lavorino strettamente insieme a formare le sensazioni di sapore, è l’alterazione del sapore dei cibi dovuta alla

occlusione delle vie nasali.

La componente olfattiva fornisce informazioni sulle caratteristiche del cibo. Quella gustativa fornisce informazioni sul potere nutritivo o sulla tossicità del cibo.