Gastronomia molecolare by patrizia.martelli

Manuale di scienze chimiche, con attività pratiche di laboratorio e principi di scienze dell’alimentazione Patrizia Martelli Sec 1° gr. “D.Alighieri” Incisa V.no.Fi., a.s.2018-2019

Premessa La gastronomia molecolare è una disciplina scientifica che studia le trasformazioni che avvengono negli alimenti durante la loro preparazione, ed ha quindi fra i suoi obiettivi quello di trasformare la cucina da una disciplina empirica ad una vera e propria scienza.

Un po’ di storia…. Il nome "gastronomia molecolare" nacque inizialmente come riferimento umoristico alla biologia molecolare; tale scienza si sviluppò sul finire degli anni ottanta principalmente presso l'INRA (Institut National de la Recherche Agronomique) presso il Collège de France di Parigi ad opera di Hervé This (fisico e gastronomo) e di Pierre Gilles de Gennes (Premio Nobel per la Fisica nel 1991); studi simili sono stati intrapresi anche da Nicholas Kurti (1908-1998, ricercatore di fisica ad Oxford in Inghilterra) e da Harold McGee (chimico alimentare negli USA). In Italia lo studioso di maggior spicco è Davide Cassi, del Dipartimento di Fisica dell'Università di Parma. Nel 2003 il fisico Davide Cassi ed il cuoco Ettore Bocchia hanno redatto il "Manifesto della Cucina Molecolare Italiana", che tende a preservare i sapori tradizionali italiani. La nascita ufficiale è comunque da stabilirsi nel 1990 a seguito del primo Atelier Internazionale di Gastronomia Molecolare tenutosi ad Erice in Sicilia, da allora con cadenza annuale. La sua teorizzazione informale è comunque molto antica, andando di pari passo con le ricerche empiriche e non sistematiche degli autori e dei cultori di ambito gastronomico (da Apicio a Brillat-Savarin). ..in pratica…… In ambito applicativo, i principi propugnati dalla gastronomia molecolare hanno portato all'invenzione e sperimentazione di nuove modalità di preparazione, cottura, abbinamento e presentazione dei cibi: il congelamento attraverso l'azoto liquido, l'uso alimentare del tabacco, la "frittura" nello zucchero, l'uso del vuoto spinto per la preparazione di mousse e meringhe, ecc. Inoltre, e soprattutto, hanno portato al miglioramento della comprensione dei fenomeni alla base delle trasformazioni delle pietanze cucinate, i quali hanno portato sia alla confutazione di alcune "credenze popolari" sulla gastronomia (come l'utilizzo del cucchiaino nella bottiglia di spumante), sia al miglioramento delle tecniche di preparazione, basandosi ad esempio sul pH, sulle Reazioni di Maillard, o sulle proprietà fisiche e chimiche degli alimenti. A titolo di esempio, This ha dimostrato scientificamente che la regola (ancora molto diffusa fra chef e gastronomi) secondo cui per preparare un buon brodo bisogna mettere la carne 2

in acqua fredda prima di portarla all'ebollizione, e viceversa, per fare un buon bollito bisogna metterla nell'acqua giĂ bollente, Ă¨ una bufala.

In sintesi: La gastronomia molecolare si occupa dello studio della gastronomia con un approccio eminentemente scientifico e sperimentale, ed in particolare della cucina e della manipolazione degli alimenti dal punto di vista chimico e fisico. Si propone di fare questo per: Investigare e studiare i detti, i proverbi e le conoscenze culinarie popolari Espandere le ricette classiche ed inventarne di nuove Introdurre nuovi ingredienti, metodi, attrezzi e processi in cucina

Il ruolo delle scienze chimiche, in modo particolare della chimica organica. Premessa:le problematiche della didattica Uno degli aspetti che caratterizzano la crisi della scuola, intesa come crisi di identità, è la rigidità strutturale. Essa, infatti, presenta strutture rigide ed ancora gerarchizzate che riflettono più una società stratificata in classi che una società democratica. “L’istruzione scolastica divide la società in fazioni: laureati contro non laureati, arti contro scienze, classifica verticalmente i suoi prodotti” (W.K. Richmond). Il nostro gruppo, ha pertanto programmato un progetto didattico-educativo, improntato essenzialmente su una “logica di interazione” ed avente come argomento portante:” i principi alimentari” (vedi dvd). L’interazione educativa è stata utilizzata nell’ambito sia del tempo scolastico sia parzialmente, del tempo libero. L’interazione scolastica, sotto la direzione dell’insegnante, è elemento fondante della programmazione curricolare e costituisce una valida strategia per il raggiungimento degli obiettivi di sviluppo. Il metodo della ricerca è stato impiegato il più largamente possibile come metodologia di apprendimento.(Ciò che in psicologia è detto apprendimento per soluzioni di problemi). Tramite la metodologia scientifica e l’uso delle relative apparecchiature, i laboratori sono divenuti luoghi di produzione culturale, ove si è collegato e saldato il “bagaglio informativo” accumulato preventivamente in classe fornendo agli allievi le nozioni necessarie, frutto a loro volta di ricerche sviluppate da altri. L’apprendimento è stato organizzato dal collettivo di lavoro, sia nella preliminare fase della “programmazione” sia nelle fasi successive della “sperimentazione” e “verifica”. Il ruolo dell’insegnante è stato essenzialmente teso non alla trasmissione di una culturachimica preconfezionata, ma ha assunto un ruolo propositivo per argomenti da approfondire e correlare in itinere insieme ai discenti. Nell’ambito delle discipline scientifiche la Chimica è purtroppo, oggetto di diffidenza; la si accusa di essere estranea alla realtà, nel metodo e nel linguaggio anche rispetto alle altre discipline scientifiche. Infatti, nella maggior parte dei casi, le formule ed in genere i simboli di cui è costituito il linguaggio chimico, non sono presentati nella loro connessione con le realtà materiali che rappresentano ma come segni a sé stanti. Il nostro progetto si è proposto anche con l’ausilio di attività pratiche di laboratorio , di seguito descritte, di superare questa dimensione di criticità.

MANIFESTO DELLA CUCINA MOLECOLARE ITALIANA Il manifesto della cucina molecolare italiana è tratto dal libro Il gelato estemporaneo e altre invenzioni gastronomiche, scritto a due mani dal Professor Davide Cassi e dallo Chef Ettore Bocchia, una lettura vivamente consigliata. Il manifesto viene ripreso con lo scopo di rendere il giusto merito a chi ha ispirato ed appassionato la sottoscritta e sopratutto di informare e diffondere la cultura della gastronomia molecolare italiana.

1. Ogni novità deve ampliare la tradizione gastronomica italiana. 2. Le nuove tecniche di cottura e preparazione e i nuovi piatti sono studiati e pensati per valorizzare gli ingredienti naturali e le materie prime italiane di qualità. 3. La cucina molecolare italiana sarà attenta ai valori nutrizionali e al benessere di chi mangia. 4. La cucina molecolare italiana realizzerà i suoi scopi creando nuove testure di ingredienti scelti in base ai criteri di questo manifesto, studiando le proprietà fisiche e chimiche degli ingredienti e progettando nuove architetture microscopiche.

LA CHIMICA

E’ la scienza che studia le proprietà, la composizione e la struttura delle svariate forme di materia o sostanze, nonché le trasformazioni che tra di esse intervengono e gli scambi di energia che le accompagnano. La chimica si suddivide in numerose discipline teoriche, tra cui le principali sono: La chimica generale, che tratta i principi e le leggi fondamentali; La chimica inorganica, che studia gli elementi e le loro combinazioni; La chimica organica, che studia il carbonio, elemento che, con i suoi composti è alla base dell’architettura degli organismi viventi.

Concetti chimici di base: UNITA’ DI MASSA ATOMICA (u.m.a.)= dodicesima parte della massa dell’isotopo 12 del

carbonio,

C , pari ad una massa assoluta di 1,66.10-27 Kg.

MASSA ATOMICA RELATIVA= rapporto fra la massa atomica media di un elemento (stabilita in base all’abbondanza dei suoi isotopi) e l’unità di massa atomica.

MOLE (mol)= quantità di sostanza, che contiene tante entità di elementi (molecole, ioni, atomi etc..) quanti sono gli atomi contenuti esattamente in 12 gr di C 12, il cui numero corrisponde al Numero di Avogadro, pari al 6,02.1023. La mole è una delle sette unità fondamentali del S.I, Sistema internazionale di misura.

NUMERO DI OSSIDAZIONE= carica formale, assunta da un atomo di un elemento chimico in un composto, quando si assegna la coppia di elettroni di legame all’elemento più elettronegativo. Ad es. nell’acqua, H2O, l’ossigeno ha –2, e l’idrogeno ha +1.

LA STRUTTURA DELL’ATOMO L’atomo è la più piccola frazione di un elemento in grado di conservare le caratteristiche chimiche e fisiche. Esso ha una struttura complessa costituita da diversi tipi di particelle: PROTONI, che portano carica positiva, NEUTRONI, elettricamente neutri, ELETTRONI, che portano una carica negativa. Protoni e neutroni, a loro volta formati da particelle elementari dette quark,sono riuniti nel nucleo intorno al quale sono distribuiti gli elettroni. I diversi elementi sono caratterizzati dal diverso numero di protoni e quindi di elettroni, in quanto allo stato fondamentale il n° di protoni deve equivalere al n° di elettroni. n° di protoni n° atomico=

n° di massa= A

SIMBOLO DELL’ELEMENTO

Z+N N=n° di neutroni Il n° di nucleoni A, determina il peso atomico, essendo gli elettroni privi di massa. Il peso atomico espresso in grammi, è il peso di un n° di Avogadro di atomi. Si definiscono ISOTOPI, gli atomi di un determinato elemento, caratterizzati dall’avere lo stesso n° di protoni ma diverso n° di neutroni. La parte centrale dell’atomo è costituita dal nucleo, dove ha sede la massa atomica. Gli elettroni sono distribuiti nel grande spazio intorno al nucleo, secondo criteri non casuali, cioè in orbitali con determinato livello energetico. Essendo l’elettrone un’onda, e come tale, privo di massa va descritto, è opportuno parlare di probabilità di trovare un dato elettrone in un istante; ci saranno quindi zone, a più alta probabilità dette appunto: orbitali. 7

IL LEGAME CHIMICO Forza attrattiva che si stabilisce tra due o più atomi, uguali o diversi, che consente loro di unirsi in molecole. Gli atomi degli elementi tendono a legarsi tra loro per conseguire una maggior stabilità energetica, cioè per conseguire una configurazione elettronica più stabile, definita: ottetto. regola dell'ottetto: un atomo di un elemento tende ad acquistare, perdere o mettere in comune con altri atomi alcuni elettroni in modo da raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile che immediatamente lo precede o lo segue nella tavola periodica. I tre tipi fondamentali di legame chimico sono: il legame ionico, il legame covalente, il legame metallico. Ci sono poi i legami deboli, responsabili dello stato fisico delle sostanze, che consistono in interazioni reciproche.

Il legame ionico, si forma fra due differenti elementi fra cui sia avvenuto uno scambio di elettroni: l’atomo che ha ceduto elettroni, si trasforma in ione positivo: CATIONE, l’atomo che ha acquistato elettroni, si trasforma in ione negativo: ANIONE. Tra i due ioni si crea pertanto una attrazione elettrostatica, ciò è tipico dei sali e di molti composti che formano cristalli. Il legame covalente si forma tra atomi di uno stesso elemento o di elementi diversi che mettono in comune una o più coppie di elettroni,(doppietti elettronici); può essere puro, polare o dativo. Il covalente puro, si stabilisce fra due atomi uguali, il covalente polare, si stabilisce fra due atomi con differente elettronegatività (proprietà delle specie atomiche di attrarre doppietti elettronici). ∂ = piccola frazione di carica elettrica.

es. H2O +∂

-∂

Il legame covalente dativo, si stabilisce quando una coppia di elettroni proviene da uno solo dei due atomi, es.: ammoniaca NH3

ione idrogeno +

H+

ione ammonio NH 4

Il legame metallico determina le proprietà dei metalli, cioè l’alta conducibilità elettrica e termica. Viene infatti interpretato come un insieme di ioni positivi immersi in un flusso di elettroni liberi di muoversi in uno spazio intorno ai cationi.

LA TAVOLA PERIODICA Schema di classificazione degli elementi chimici che li ordina in una struttura formata da caselle che individuano linee orizzontali : periodi o serie e righe verticali: gruppi o famiglie. La maggior parte dei circa 110 elementi, finora noti sono metalli, ed occupano la parte sinistra e tutta la parte centrale della tavola periodica; un numero nettamente inferiore di elementi appartiene ai non metalli, posti nella parte destra. A cavallo di una linea a scalini che separa i metalli ed i non metalli , si trovano i metalloidi di proprietà intermedie ai precedenti. Il sistema periodico fu elaborato nella seconda metà del secolo XIX (1800) in base all’osservazione che tra vari insiemi di elementi si manifestano somiglianze di comportamento. Il primo a pubblicare la classificazione fu D.Mendeleev (1869), il successo della tavola è dovuto all’efficacia dimostrata come strumento per far previsioni su elementi non ancora scoperti. Gli elementi furono ordinati secondo le masse atomiche crescenti. In seguito si adottò il criterio tuttora in uso di ordinare gli elementi in base al loro numero atomico crescente, ciò è infatti legato pure alla struttura elettronica. Il n° atomico corrisponde al n° di elettroni presenti nell’atomo neutro. La ricorrenza periodica di elementi con caratteristiche simili deriva direttamente dalla ricorrenza periodica di configurazioni elettroniche. simili dei livelli esterni. Gli elementi da IB a VIII, sono detti metalli di transizione, perché in essi si riempiono orbitali di sotto livelli inferiori rispetto a quelli di valenza.

Proprietà periodiche: Il potenziale di ionizzazione, cioè l’energia richiesta per estrarre l’elettrone da un atomo, diminuisce lungo il gruppo, all’aumentare del n°atomico, per i metalli, viceversa, aumenta per i non metalli. Lungo i periodi, l’en. di ionizzazione aumenta da sinistra verso destra(dai metalli ai non metalli). L’elettronegatività, cioè la capacità di un atomo in una molecola di attrarre gli elettroni di legame, diminuisce lungo il gruppo ed aumenta lungo il periodo. (vedi copertina posteriore)

SIMBOLOGIA PER I COMPOSTI: le formule

Abbiamo parlato di come il simbolo di un elemento sia un’espressione non solo qualitativa, ma anche quantitativa: esso infatti, preso da solo, indica un atomo dell’elemento e ne sottintende il peso. Se ad es. scriviamo H indichiamo un atomo di idrogeno.

REAZIONI ED EQUAZIONI

L’uso di simboli e formule permette di rappresentare le reazioni chimiche mediante equazioni che ne soddisfino sia l’aspetto qualitativo che quello quantitativo. Una reazione chimica è definita come un processo che trasforma alcune sostanze che chiamiamo reagenti in altre completamente differenti, per composizione, struttura e proprietà, che chiamiamo prodotti di reazione. Ogni reazione chimica può essere rappresentata da un’equazione. In matematica un’equazione è una particolare uguaglianza, lo stesso vale per un’equazione chimica. Si usano allo scopo delle notazioni matematiche adattandole alla funzione specifica di rappresentare un fenomeno naturale.

Per contro, tutti i cambiamenti dello stato dei corpi che non ne alterino la composizione sono detti :trasformazioni fisiche.

La rappresentazione delle reazioni mediante equazioni è apparsa possibile quando si sono verificate le seguenti condizioni: 1) l’uso di una simbologia semplice 2) la scoperta delle leggi fondamentali della stechiometria, che permisero lo studio dell’aspetto quantitativo delle reazioni chimiche. 3) L’esatta definizione di atomo e molecola. 10

Le leggi fondamentali della chimica, dette leggi massali, furono enunciate in un breve intervallo di tempo, tra la fine del Settecento e l’inizio dell’Ottocento, esse sono tre: I^ Legge di Lavoisier o legge della conservazione della massa: la somma delle masse delle sostanze reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti di reazione. II^ Legge di Proust o legge delle proporzioni definite: due o più elementi si combinano a formare un composto secondo rapporti in peso definiti e costanti. III^ Legge di Dalton o legge delle proporzioni multiple: differenti quantità dello stesso elemento che

si combinano con una quantità fissa di un altro elemento per formare

composti diversi, stanno fra loro in rapporti espressi da numeri interi e piccoli.

Un esempio importante di trasformazione chimica in cucina:Maillard Per reazione di Maillard si intende una serie complessa di fenomeni che avviene a seguito dell'interazione con la cottura di zuccheri e proteine. I composti che si formano con queste trasformazioni sono bruni e dal caratteristico odore di crosta di pane appena sfornato. Le reazioni sono piuttosto complesse ed eterogenee ma attraverso la formazione di un intermedio (composto di Amadori) si formano diverse sostanze quali le melanoidine dall'odore e dal colore caratteristico. Spesso è grazie a questi composti che preferiamo un prodotto da forno piuttosto che un altro: siamo attratti dal colore marrone bruno ma non tanto dal giallino/bianco che interpretiamo come non abbastanza cotto o dal marrone molto scuro/nero che interpretiamo come bruciato.

Come spesso accade nel mondo delle tecnologie alimentari, è il binomio tempo e temperatura a condizionare maggiormente l'aspetto e il gusto del prodotto. Questa reazione può essere desiderata in certi alimenti come appunto il pane ma potremmo ottenerla anche in alimenti in cui non è desiderata.

Questa prima sezione del corso ci permette di parlare di scienza in maniera un po' particolare, infatti la materia che andiamo a trattare è di natura assolutamente quotidiana, un elemento di cui proprio non potremmo fare a meno. Ci occupiamo di alimenti, in particolare della scienza che si cela tra i fornelli, in questo spazio parleremo di nuove tecniche di cottura, conosceremo le strutture molecolari dei cibi. Con qualche piccolo consiglio saremo in grado di modificare la struttura molecolare degli ingredienti così da creare anche nuovi sapori. Utilizziamo gli utili consigli che ci fornisce un esperto del settore, il professore Davide Cassi (nella foto), docente di fisica della materia all'università di Parma, ma anche buongustaio.

Proposta per un menĂš molecolare

ANTIPASTI Cagliata d'uovo in tutte le sue forme PRIMI Gnocchi molecolari SECONDI Rombo assoluto DOLCI Gelato estemporaneo all'azoto liquido

la cagliata d'uovo

Ingredienti: uova, alcool etilico Tempo di preparazione: circa 15 minuti Premessa: questo piatto non è alcolico. Perchè utilizziamo l’alcool L’alcool etilico permette di ottenere un effetto strutturale simile a quello che otterremmo con la cottura ma senza variazione dell’aroma dell’uovo. Avremo cioè un uovo “cotto” ma con il sapore di uovo crudo Ma come fa l’alcool a “cuocere” l’uovo? Il processo non è di cottura bensì di denaturazione e successiva coagulazione, simile a ciò che si verifica nella composizione del gel di amidi.L’albume dell’uovo contiene acqua e proteine. Queste ultime sono molecole complesse: lunghi filamenti composti da unità fondamentali, gli aminoacidi, uniti in sequenza come tanti anelli di una catena. Le proteine sono immerse nell’acqua che le circonda e sono avvolte su se stesse secondo un disegno ben preciso: questa configurazione si chiama stato nativo. Questa è la situazione che si presenta in un uovo crudo. Quando ci versiamo sopra l’alcool etilico, trasferiamo energia alle molecole, che iniziano a muoversi più velocemente (si muovevano anche prima, sia chiaro, nessuna molecola è ferma se non allo zero assoluto, -273,4 °C). Se la temperatura è sufficientemente elevata, il gomitolo si disfa e la proteina perde il suo stato nativo, si denatura. In natura la denaturazione ha un effetto letale per gli organismi viventi, invece in cucina è provvidenziale! I gomitoli una volta srotolati, diventano fili che si legano tra loro, intrecciandosi come nella trama di un tessuto: questo crea una struttura continua di maglie in cui l’acqua resta intrappolata e conferisce una consistenza solida di materia soffice, che è un caso particolare di gel, denominato coagulo. Le proteine si sono coagulate. Le temperature di coagulo dipendono da diversi fattori. 14

L’alcool si comporta come il calore se la concentrazione etilica è sufficientemente alta, anche a temperatura ambiente i gomitoli si svolgono e s’intrecciano, creando la coagulazione. Questo processo è molto simile a quello della formazione di gel da amidi vegetali. (..tratto da un blog di Davide Cassi)

GNOCCHI MOLECOLARI - ricetta base Ingredienti 30 gr di fecola di patate o amido di riso o amido di mais, acqua, sale. Procedura Mettete un po' d'acqua in un pentolino, aggiungete gli amidi con un cucchiaio e stemperateli in modo da formare una sospensione piuttosto torbida e densa. A questo punto, mettete il pentolino sul fornello. Noterete che il liquido diventa improvvisamente molto viscoso, fino a trasformarsi in pochi secondi in una massa gelatinosa, che ha catturato tutta l'acqua . Togliete il pentolino dal fuoco, lasciate raffreddare e poi lavorateli come gli gnocchi tradizionali, cioè tagliate il gel di amidi a piccoli tocchetti. E ora le varianti gustose:

GNOCCHI MOLECOLARI AL SEDANO RAPA Ingredienti per 2 persone 100 gr di purea di sedano rapa, 15 gr di amido di riso, 15 gr di fecola di patate, 40 gr di mascarpone, sale Procedura Aggiungete gli amidi alla purea di sedano rapa, ottenuta cuocendolo in acqua in un sacchetto da sottovuoto e frullandolo. Portate il composto a circa 65 °C per ottenere la gelificazione degli amidi. Far scendere la temperatura a 40 °C e unire il mascarpone. Formare degli gnocchi e sobbollirli in acqua salata per 3 minuti. Conditeli a piacimento, noi vi suggeriamo con una crema di piselli e per essere più chic... un cucchiaio di caviale. La stessa procedura può essere seguita se si vogliono preparare gnocchi alla zucca, alla barbabietola o alle verdure che più vi piacciono. Un'idea sfiziosa è di mescolare, in un unico piatto, questi tre tipi di gnocchi diversi per realizzare gli gnocchi tricolore. PER I PIU' PICCOLI... Con la stessa procedura ci si può sbizzarrire e, soprattutto, i bambini possono divertirsi a creare gelatine colorate e gommose, sostituendo l'acqua con i succhi di frutta o centrifugati nella ricetta di base. Provare per credere!

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LA SCIENZA CHE CI STA DIETRO...

Gli amidi sono lunghe catene composte da molecole di glucosio, uno zucchero semplice. Se la catena è solo una linea senza ramificazioni, si chiama amilosio, se presenta ramificazioni laterali si chiama amilopectina. Queste due molecole hanno proprietà diverse e si trovano, in percentuali differenti, nelle polveri estratte dai vari vegetali. Inoltre le catene non hanno tutte la stessa lunghezza, anche questo parametro dipende dal vegetale di provenienza. Se cerchiamo di sciogliere un pizzico di queste polveri in un bicchiere d'acqua fredda, noteremo che non si riesce. Mescolando il liquido diventa torbido ma poco dopo si deposita sul fondo, questo perché gli amidi sono insolubili in acqua. Si sciolgono invece in bocca perché la saliva oltre all'acqua contiene la ptialina in grado di rompere i legami delle catene, fino a liberare le molecole di zucchero. A temperature elevate però si comportano diversamente, infatti se scaldiamo l'acqua in cui abbiamo versato gli amidi, succederà quanto descritto sopra, cioè si addenseranno fino a formare un gel di amidi (le temperature del calore dipendono ancora una volta dal tipo di amido usato). Cosa è accaduto? Le catene, sotto l'azione del calore, hanno assorbito acqua e si sono srotolate, fino a legarsi le une con le altre formando la trama di un tessuto che ha conferito al sistema una struttura solida soffice, catturando fra le sue maglie le molecole d'acqua. Questo processo è molto simile a quello della coagulazione delle proteine nell'esperimento della cagliata d'uovo. n.b. di approfondimento scientifico: gli amidi: AMIDO Chimicamente è un idrato di carbonio (C6H10O5)n; è un polioside la cui grossa molecola è formata da tante molecole di glucosio α, unite fra loro. E' il prodotto fondamentale della fotosintesi clorofilliana, è quindi presente in tutti i vegetali. Dal punto di vista merceologico intendiamo per amido quello immagazzinato nei frutti amidacei: cereali, leguminose, castagne, ghiande. Con il nome di fecola intendiamo quello immagazzinato nei tuberi e nelle radici.

(N.B. in botanica, il tubero è quella parte di fusto o di radice ingrossata per abbondante sviluppo li parenchima di riserva, cioè di tessuto specifico fatto da cellule vive ed una sottile membrana non lignificata).

• La composizione chimica è identica, come dimostra la proprietà più importante dell'amido, quella di subire idrolisi. L'idrolisi (lisi ad opera di H2O) si può compiere con sistemi chimici = riscaldando con acidi dil. o con sistemi enzimatici = per azione di fermenti speciali chiamati amilasi. L'idrolisi demolisce la molecola dell'amido gradualmente: amido > destrine > maltosio> glucosio Oltre al suo grande valore nell'alimentazione, l'amido ha anche valore nell'industria dove costituisce la materia prima più importante per la preparazione delle destrine, del glucosio e quindi anche dell'alcool e bevande alcoliche.

N.B. pratica: la soluzione di I2+amido →azzurro, che scompare a caldo e ricompare a freddo con le destrine si ha colorazione rossa - vinosa.

(soluzione di Iodio + KI) H C=O HCOH HOCH HCOH

(è uno dei + isomeri)

HCOH CH2OH Glucosio Nota. di nomenclatura: il glucosio è anche detto destrosio è il più diffuso in natura, è pure presente nel sangue. I carboidrati (CH 2O)n polidrossialdeidi e polidrossichetoni.

OSSERVAZIONI PRATICHE Per verificare se la fotosintesi clorofilliana avviene solo in presenza di luce solare e per provare che il primo composto organico che si forma, si accumula sotto forma di amido, si può fare una prova con una foglia verde di una pianta. Si prende una foglia e si copre per metà con della carta stagnola, il tutto viene lasciato esposto alla luce solare per la durata di circa una settimana. In seguito la foglia verrà sezionata trasversalmente e decolorata in bagno-maria in alcool purificato. Successivamente, la sezione di foglia verrà introdotta in una provetta contenente una soluzione acquosa di reattivo di Lugol (ben agitata). La parte esposta alla luce solare assumerà il colore azzurro caratteristico dovuto all'amido, mentre la superficie della parte della foglia coperta dalla carta stagnola rimarrà incolore.

N.B2 La cellula vegetale è caratterizzata da una membrana cellulare rigida, ricca di cellulosa, con il preciso scopo di mantenere la forma della cellula, e di dare sostegno all'organismo.Spesso sono presenti vacuoli molto grandi che possono occupare tutto il citoplasma. Altra struttura caratteristica sono i plastidi.

I GLICIDI

Sono composti ternari, formati da C,H,O. Sono derivati aldeidici (R-CO-H) e chetonici (R1CO-R2)di alcoli (-OH) polivalenti (più gruppi -OH). In gran parte sono di origine vegetale nel cui regno costituiscono il tessuto di riserva, di sostegno, o alimento. Nel regno animale i glicidi sono diffusi di meno, e sono presenti normalmente nelle cellule dove costituiscono il materiale di riserva; sono molto importanti in quanto la maggior parte dell'energia vitale è in diretto rapporto con la quantità di energia liberata dalla loro combustione. In base alla loro struttura chimica i glicidi vengono divisi in semplici monosaccaridi, formati cioè da una sola unità monomerica ed in composti, formati cioè da più unità monomeriche che si ripetono. A loro volta, in base al numero degli atomi di C che costituiscono la loro molecola, sono divisi in triosi (n° 3 C), tetrosi (n°=4C), pentosi (n°=5C), esosi (n°=6C), eptosi (n°=7C). I più diffusi sono gli esosi. Inoltre, se i monosaccaridi nella loro molecola contengono un gruppo aldeìdico, sono chiamati aldosi; se contengono un gruppo chetonico, sono chiamati chetosi. In natura tra gli aldoesosi vi sono il glucosio ed il galattosio; tra i chetoesosi vi è il fruttosio. I monosaccaridi o zuccheri semplici sono molecole singole di zucchero presenti nella frutta.II glucosio detto anche destrosio o zucchero d'uva, è moderatamente dolce è presente nella frutta, nel miele, nei vegetali.Legato con un'altra molecola dì un 19

monosaccaride è il componente di tutti i saccaridi, ed è l'unità strutturale di base dei polisaccaridi: l'amido e la cellulosa. Esso è anche il componente di base del glicogeno (=polisaccaride animale) sotto questa forma tutti i glicidi vengono utilizzati dalle cellule. La fermentazione del glucosio ad opera dell'enzima zimasi produce biossido di carbonio: CO2 ed alcool etilico: CH3-CH2-OH = C2H5OH. Il fruttosio. detto anche levulosio o zucchero di frutta, con il glucosio si trova nella frutta matura, in alcuni vegetali e soprattutto nel miele. È molto solubile, ed il suo (sapore dolce =) potere dolcificante supera quello di tutti gli altri zuccher semplici. Combinato con il glucosio, forma il saccarosio.

Il galattosio, si ottiene dall'idrolisi (scissione ad opera dell'H 2O) del lattosio, lo zucchero del latte, (è contenuto nell'organismo umano nei glicolipidi e nelle glicoproteine); ha scarso potere dolcificante. Il glucosio può essere trasformato in un galattosio, come fanno le ghiandole mammarie. I disaccaridi, sono formati dall'unione di due unità di esosi; un esempio ne è il saccarosio comune zucchero da tavola di canna o di barbabietola (una molecola di glucosio + una di fruttosio). È presente nella maggior parte dei vegetali e frutti. Essi si formano da due monosi con eliminazione di una molecola di H 2O. Il maltosio, o zucchero di malto, è un disaccaride formato dall'unione di due molecole di glucosio. E’ un intermedio della digestione. E’ commercializzato come derivato dell'amido. Il lattosio, o zucchero del latte è formato da una molecola di glucosio + una di galattosio. Gli oligosaccaridi, sono saccaridi che contengono da due a dieci unità di monosaccaridi, per idrolisi {scissione ad opera dell'H 2O) danno i monosaccaridi. I polisaccaridi, sono prodotti dalla polimerizzazione di glicidi semplici tenuti insieme da legami glìcosidici. E' questa una forma stabile ed efficiente di magazzinaggio di energia potenziale per piante ed animali. Le molecole contengono diverse centinaia di unità di glucosio il che determina una diminuzione di solubilità. In H 2O infatti danno sospensioni colloidali (intermedi tra solubilità ed insolubilità). Si formano dai monosaccaridi per condensazione (eliminazione di H2O).Il più rappresentativo per il mondo vegetale è l'amido, per l'animale è il glicogeno. ..ancora su l’amido Ogni granulo di amido è formato da due costituenti: l'amilosio e l'amilopectina. L’amilosìo è formato da una lunga catena di unità di glucosio con struttura lineare, queste unità formano una trama su cui si innestano le catene di amilopectina più corte.

L'amilopectina Ă¨ una molecola ramificata, che conferisce l'aspetto spugnoso al tutto, avida diH 2O gelatinizza a freddo e si scioglie a caldo (da cui la colla di amido). L'amilopectina con lo iodio dĂ colorazione rosso-violacea.

In cucina: lezione n°3 ROMBO ASSOLUTO

Ingredienti Filetti di rombo, porro , scorza d'arancia, timo

Per

la cottura Glucosio anidro in polvere Per il condimento Olio extra vergine d'oliva, verdure al vapore, fumetto di pesce (a piacere), sale grosso Procedura Tagliate i filetti di rombo trasversalmente, in forma quadrata, e disponete su ogni pezzo una scorzetta di limone e un rametto di timo. Avvolgete ognuno in due foglie di porro (precedentemente scottate in acqua bollente per ammorbidirle), perpendicolari fra loro, e fissatele con uno spago da cucina. Riempite una casseruola di glucosio in polvere (ma non aggiungete acqua, mi raccomando!). Mettete sul fuoco e fate fondere lo zucchero, mescolando con cura per non farlo caramellare. Quando raggiunge i 180 °C immergete i fagottini di rombo e porro, fate friggere, evitando che la temperatura dello zucchero fuso raggiunga i 190 °C. Con un termometro digitale a sonda, tener controllata la temperatura, al cuore dei filetti. Quando quest'ultima raggiunge i 43 °C, togliere i pezzi dallo zucchero, aprirli con forchetta e coltello e togliere il rombo che può essere servito con un filo d'olio a crudo e un pizzico di sale. Se volete potete accompagnarlo con verdure al vapore o con una salsa preparate frullando le foglie di porro e il fumetto di pesce. Ovviamente potete utilizzare per questa ricetta anche cernie, orate e il pesce che più vi piace. Provate anche la versione "carnivora" con pollo, quaglia o faraona. In conclusione, vi segnaliamo che questo tipo di cottura si addice anche alla preparazione di dolci, soprattutto quelli fritti, come bomboloni e frittelle. In questo caso non dovremo stare attenti ad avvolgere il cibo per non farlo glassare...

La novità del bombolone molecolare: avete mai visto un bombolone, che strizzato con forza, non trasuda unto?! Vi assicuriamo che il vostro pesce non sarà dolciastro e vi garantiamo che, in assoluto, è il modo migliore per cucinarlo!

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LA SCIENZA CHE CI STA DIETRO... Quando parliamo di zuccheri, parliamo al plurale perché ne esistono tantissimi. Noi qui parleremo di glucosio, fruttosio e saccarosio perché sono consoni alla cucina che stiamo sperimentando. Il glucosio e il fruttosio sono zuccheri semplici, hanno la stessa formula chimica C6H12O6, cioè carboidrati composti da sei atomi di carbonio, dodici di idrogeno e sei di ossigeno. Sono chiamati monosaccaridi, proprio perché non sono ulteriormente scomponibili, ovvero non si possono dividere in molecole analoghe più piccole. Il saccarosio, lo zucchero da cucina comune, è invece uno zucchero complesso, detto disaccaride proprio perché è composto da due zuccheri semplici uniti insieme. i suoi componenti sono proprio il glucosio (zucchero d'uva) e il fruttosio (zucchero di frutta). Questi zuccheri, pur essendo molto simili strutturalmente, presentano caratteristiche chimico-fisiche diverse: il sapore è molto diverso, ma anche la temperatura di fusione differisce per ognuno. Il fruttosio è il più dolce mentre il glucosio è quello meno dolce. Il prof. Davide Cassi, ha condotto numerosi esperimenti nei suoi laboratori e ha dimostrato che:

- Il saccarosio fonde e poi si decompone tra i 170 °C e i 180 °C. Si degrada un po' troppo presto per essere utilizzato per le nostra fritture. - Il glucosio fonde tra i 160 °C e i 190 °C, proprio l'ampiezza di questo intervallo ci permette di usare questo zucchero per le nostre ricette assolute. - Il fruttosio a 105 °C è già fuso, quindi per le fritture non è indicato. 23

In cucina: lezione n°4 il gelato all'azoto liquido

Ingredienti per il gusto CAFFE 10 tuorli d'uovo, 200 gr di zucchero, 100 gr di sciroppo di glucosio a 32 °C, 5 cucchiaini di polvere di caffè solubile, 5 cucchiaini di cacao amaro,1 litro di latte, 1/2 litro di panna, azoto liquido Procedura Montare i tuorli con lo zucchero, aggiungere metà latte cacao, caffè e glucosio. Scaldare il resto del latte e aggiungerlo montando. Raffreddare senza gelare, versando poco azoto liquido mentre si continua a mescolare, poi aggiungere la panna montata. Versare il composto in una bastardella, recipiente emisferico di acciaio con i manici (va bene anche una zuppiera, purché sia di metallo), e versare l'azoto liquido montando con una frusta metallica, avendo cura di fare movimenti dal basso verso l'alto. Quando la crema raggiunge la consistenza desiderata, interrompere l'aggiunta di azoto liquido, omogeneizzare con la frusta e servire con un dosatore per gelati. Altri gusti E' possibile realizzare il gelato estemporaneo di qualsiasi gusto, basta aggiungere il liquido che più vi piace. Vi diamo alcuni suggerimenti: - Vino moscato o passito (è davvero squisito!) - Fior di latte - Crema: basta immergere nel latte una bacca di vaniglia) - Frutta: con puree o centrifugati o succhi - Sigaro avana (si avete capito bene!): far bollire 2 litri di latte finché non si è ridotto alla metà. Versarlo in una teglia da forno sufficientemente larga, in modo che l'altezza del 24

liquido non superi 1 cm. Inserire la teglia nella parte alta del forno, ma senza accenderlo! In un'altra teglia disporre braci ardenti cosparse di sigaro Avana sbriciolato. Chiudere il forno e lasciare affumicare il latte ridotto per qualche minuto. Una volta terminato il processo, versare il latte affumicato nella bastardella e procedere come descritto sopra. Per fare le granite è sufficiente non aggiungere il latte o la panna e aggiungere semplicemente l'azoto al liquido prescelto. Il gelato estemporaneo ha la consistenza vellutata del gelato, con una morbidezza particolare data dai cristalli di ghiaccio più piccoli di quelli del gelato tradizionale. Rinfresca la bocca senza gelarla e senza quindi comprometterne la sensibilità. Una vera delizia! LA SCIENZA CHE CI STA DIETRO... L'azoto è un gas molto comune in natura (compone il 79% dell'atmosfera terreste) che ha un punto di ebollizione molto basso a 77,35 K, cioè -195,82 °C. Quindi se viene ridotto allo stato liquido per compressione, poi può essere trasportato sotto pressione, e quando viene liberato, assorbe grandi quantità di calore per poter evaporare, questo è il motivo del fumo bianco e pulito che produce l'azoto liquido a contatto con l'aria. Con questo sistema l'azoto liquido può essere utilizzato come potente refrigerante. Nella macinazione di numerosi alimenti l'azoto liquido viene impiegato per assorbire il calore generato dall'attrito, che potrebbe causare l'eccessivo riscaldamento del prodotto provocandone la fusione e la formazione di grumi indesiderati o la degradazione termica. L'azoto liquido viene preferito all'anidride carbonica liquida e ai metodi meccanici nella surgelazione di alimenti di piccole dimensioni per via della maggiore rapidità di raffreddamento che è in grado di garantire. Spesso noi colleghiamo l'azoto liquido con il rimedio per eliminare le verruche sotto i piedi... ecco, specifichiamo subito che gli usi sono profondamente diversi! Ci sono dei suggerimenti pratici per utilizzare l'azoto liquido, non è così pericoloso come si crede... è ovvio, va evitato il contatto prolungato con la pelle e gli occhi per prevenire le ustioni da freddo. Ma se adottate le stesse precauzioni che usate quando friggete o bollite, è praticamente impossibile che vi succeda qualcosa. L'azoto liquido su produce facilmente liquefacendo l'aria, ci sono diversi fornitori in Italia (li trovate nelle Pagine Gialle sotto la voce "gas tecnici"). Il costo non è elevato (circa 1 euro al litro), ma il prezzo si alza notevolmente per il contenitore detto Dewar, un bidone non pressurizzato a imboccatura stretta (nella foto a lato). Il prezzo varia tra 500 e 1000 euro 25

per un contenitore da circa 25 litri. Una soluzione potrebbe essere quello di chiedere ai fornitori il noleggio del contenitore. Ma se avrete pazienza, probabilmente fra qualche anno si troveranno in commercio dei contenitori molto più economici e di dimensioni ridotte.

n.b di approfondimento scientifico: i gas criogenici

Nota tecnica Per Criogenia o Criotecnica ,intendiamo lo studio del comportamento dei materiali a temperature molto basse e delle tecniche che consentono di ottenere tali temperature. Il limite superiore delle temperature criogeniche non è ben definito, ma il National Institute of Standards and Technology degli Stati Uniti ha stabilito che il termine “criogenia” riguardi tutti i fenomeni che avvengono a temperature inferiori a -150 °C. Alcuni scienziati assumono come limite superiore il punto di ebollizione dell’ossigeno (-183 °C). Le temperature criogeniche vengono raggiunte mediante l’evaporazione rapida di liquidi volatili, o mediante l’espansione di gas inizialmente confinati a pressioni di 150-200 atmosfere.

I grassi

GLI ESTERI-I LIPIDI-LE CERE. Per estere si intende comunemente un composto organico, derivato dalla reazione fra un alcool ed un acido carbossilico. Tuttavia è pur vero che gli alcoli primari , secondari e terziari ed i polioli in genere, possono reagire con gli acidi inorganici come con gli organici, formando i suddetti prodotti di condensazione (ottenuti cioè mediante eliminazione di molecole di H2O). N.B. Gli alcoli possono essere primari, secondari o terziari, e ciò dipende dal fatto che la funzione ossidrilica sia direttamente legata ad un atomo di carbonio primario, secondario o terziario. funzione alcolica primaria funzione alcolica secondaria

funzione alcolica terziaria

R R-C-OH

H-C-OH

R R

C-OH R

L’esterificazione è un processo reversibile, il meccanismo di reazione, che porta alla formazione dell’estere non è univoco: si possono infatti prospettare due possibili strade: 1) fissione del legame tra C ed OH carbossilico (detta fissione acilica) OH R-C=O 2) deprotonazione dell’acido carbossilico R-COO- H+ 27

Abbiamo già parlato di oli e grassi come componenti della nostra razione alimentare. Consideriamo adesso la complessità della composizione chimica di oli e grassi. Sono infatti formati da varie sostanze della categoria chimica dei lipidi, accompagnate da altre di natura non lipidica (che vedremo essere non saponificabile). Tra i componenti fondamentali presenti in notevole quantità troviamo i gliceridi, cioè gli esteri della glicerina con gli acidi grassi superiori.

Le cere. Le cere differiscono nella composizione chimica dai grassi perché non contengono gli esteri della glicerina, ma i loro componenti fondamentali sono gli esteri di alcoli monovalenti ( un solo gruppo funzionale, alcolico) superiori cioè ad alto numero di atomi di carbonio nella catena alifatica =R. Fra i suddetti ricordiamo l’alcool cerilico, cetilico, miricilico,etc. esterificati con acidi grassi a loro volta superiori come il palmitico, lo stearico, il cerotico etc. Es. Il palpitato di miricile, costituisce il componente fondamentale della cera d’api.

Cera degna di nota oltre alla cera d’api è la cera carnauba che essuda dalle foglie della Palma della cera, e come cere si possono considerare anche lo Spermaceti e l’Olio di spermaceti che costituiscono la sostanza oleosa che si trova sotto la pelle del capo e lungo il dorso del Capodoglio. Cere ed asfalti si possono anche ottenere come prodotto della distillazione frazionata a pressione atmosferica dei petroli grezzi, con ulteriori processi di purificazione o trattamenti particolari, si ottengono prodotti più pregiati dal punto di vista merceologico.

Come rilevare la presenza di grassi negli alimenti. I grassi contenuti negli alimenti possono essere rivelati perché lasciano una macchia traslucida (cioè che lascia passare la luce) sulla carta. La carta più adatta per eseguire il test è quella dei sacchetti marroncini per il pane, ma può andar bene anche un foglio di quaderno.

PROCEDIMENTO -Preparare alcuni quadretti di carta, di diverse tipologie,di 10*10 cm, per eseguire i test. -Strofinare su un foglio un batuffolo di cotone bagnato con acqua, H2O. -Strofinare su un altro foglio un batuffolo di cotone unto con olio. -Guardare i due fogli di carta in controluce. -Osservare subito il preparato. -Ripetere l’osservazione dopo un’ora.

OSSERVAZIONI

All’inizio si formano due macchie molto simili ma dopo un po’ di tempo l’acqua evapora e la sua macchia sparisce completamente. Il grasso contenuto nell’olio, invece, non evapora e lascia sulla carta un’area traslucida e persistente.

Verificare con il suddetto metodo se altri alimenti contengono grasso. Si consiglia allo scopo di strofinare energicamente le varie sostanze sulla carta ed osservare le macchie che si formano.

Nome di alimento

Alone- positivo

Alone- negativo

Tipo di alimento

In laboratorio: SAGGIO PER I GRASSI

Premessa: Si scioglie un po' di olio in alcol e la soluzione risultante Ă¨ versata in acqua per mostrare come si forma un'emulsione. Conoscenza preliminari: nessuna in particolare. Materiali: propan-2-olo o isopropanolo 10 cc per gruppo, olio 1 cc per gruppo Apparecchiature per gruppo: portaprovette; 4 provette; pipetta per l'olio; pennarelli indelebili; scovolini per provette.

Procedimento

a) Segnare 4 provette da 4 a 1 b) Nelle provette 1 e 2 versare circa 5 cc di alcol isopropanolo. c) In provetta 1 aggiungere una goccia di olio e agitare la provetta lateralmente, finchĂ¨ l'olio non si scioglie nell'alcol. d) Nelle provette 3 e 4 versare circa 5 cc di acqua. e) Versare il contenuto della provetta 1 nella provetta 3 e quello della 2 nella 4. Trascrivere i risultati in tabella.

Risultato dopo lâ&#x20AC;&#x2122;aggiunta di acqua Olio sciolto in alcol Solo alcol

..ancora in laboratorio: GRASSI NEGLI ALIMENTI Premessa: Campioni di cibo vengono pestati in alcol e il filtrato è poi versato in acqua per vedere se si forma un'emulsione. Conoscenze preliminari: qualche nozione sulle emulsioni. Materiali: campioni alimentari (vedi sotto), se si usano semi non metterli a inumidire; propan-2-olo o isopropanolo 40-50 cc per gruppo. Apparecchiature per gruppo: portaprovette; 8 provette; pipetta per l'olio; pennarelli indelebili; mortaio e pestello; 4 carte da filtro; imbuto da filtro; 4 vetrini da orologio; taglierina o coltellino affilato per tagliare i campioni. Procedimento a) Contrassegnare 4 provette da 4 a 1. b) Tagliare un piccolo campione di cibo, non più di 5 mm cubi. c) Pestare il campione in un mortatio asciutto, assieme a circa 10 cc di alcol (isopropanolo). d) Filtrare il miscuglio pestato in una provetta asciutta. e) Ripetere le operazioni per ciascun campione f) Versare il filtrato in una provetta contenente circa 1cc di acqua. g) Esaminare il liquido nella provetta e riportare in tabella se è limpido, opaco o leggermente torbido. h) Ripetere per ogni campione.

Alimento

Aspetto del filtrato dopo l’aggiunta di acqua

Interpretazione

Noci Formaggio Patata Carne

Mortaio, pestello e imbuto da filtro devono essere lavati e asciugati accuratamente fra un esperimento e l'altro. 31

..necessariamente in laboratorio:

La saponificazione

Ci si procuri l'estere di un acido grasso - in questo caso useremo del semplice olio di oliva - e si proceda come segue: • • • • •

Prelevare 12 ml di olio, 12 ml di una soluzione di NaOH (soda caustica) al 20% e mettere tutto in una beuta da 250 ml. Riscaldare a bagnomaria ad una temperatura di 60°/70° per circa mezz'ora. Nel frattempo continuare a mescolare la sostanza. Dopo 30 minuti aggiungere 10 ml di acqua e mescolare per altri 60 minuti. Aggiungere poi 60 ml di acqua bollente in modo da ottenere una pasta omogenea alla quale aggiungere 15 ml di NaCl. Agitare molto bene per altri 5 minuti e lasciare decantare e raffreddare. Il sapone formatosi verrà a galla e potrà essere filtrato.

Prima della filtrazione occorre controllare che non ci sia eccesso di NaOH: ciò si verifica con 5 gocce di soluzione alcolica di fenolftaleina che in ambiente basico diventa rossa (in ambiente acido è incolore). Si aggiunga qualche goccia di soluzione di HCl in caso di basicità. La pasta di sapone si migliora aggiungendo piccole quantità di crema emoliente, gocce di profumo e tracce di colorante. ATTENZIONE!! La soda caustica è una base fortissima. In soluzione al 20% non è particolarmente pericolosa, ma pura può provocare gravi ustioni. In caso di contatto con la pelle o gli occhi, sciacquare l'area interessata con abbondante acqua e contattare un medico.

GLICERINA La glicerina (Glycerolum, glicerolo, alcol glicerico, propantriolo) è un liquido denso, sciropposo, incolore, inodore, limpido, dal sapore dolciastro, con una densità relativa superiore a 1,256, corrispondenti a una concentrazione di glicerina p/p pari al 97%. È igroscopica, solubile in acqua, alcool e acetone in qualunque proporzione, insolubile in etere, cloroformio e oli grassi. Formula grezza H8C3O3, P.M. = 92,1.

Proprietà farmacologiche La glicerina grazie alla sua igroscopicità ha la capacità di idratare la pelle, per questo motivo entra a far parte di numerose preparazioni ad uso cosmetico: creme, saponi, gelatine, oli. Ha un’azione antisettica grazie alla capacità di disidratare i batteri. E' considerata un ottimo solvente con proprietà stabilizzanti e conservanti. Somministrata per via rettale ha una azione lassativa grazie alla capacità di irritare direttamente la muscolatura liscia; rende le feci morbide e ne lubrifica il transito. Le formulazioni ad attività lassativa, contenenti glicerina, sono principalmente supposte, microclimi e clismi. Assunta per via orale è utile sia come lassativo che per diminuire la pressione intraoculare grazie alla capacità di aumentare la pressione osmatica del sangue. Effetti collaterali La glicerina utilizzata nei preparati per uso esterno è generalmente ben tollerata. Per via orale deve essere somministrata con prudenza nei diabetici, cardiopatici, e nei soggetti con insufficienza renale, epatica e nelle donne in gravidanza. Le controindicazioni sono dovute nella maggior parte dei casi alla sua azione disidratante. Per via rettale può provocare rari casi di irritazione locale. Conservazione e avvertenze

La glicerina deve essere conservata in barattoli ben chiusi ed al riparo dalla luce, perché potrebbe assorbire in quarto del suo peso in acqua. Se in contatto sostanze ossidanti o acide può formare miscele esplosive. Curiosità La glicerina fu scoperta da Scheele nel 1779; Chevreul e Braconnot , nel 1817, scoprirono che entrava a far parte della composizione degli oli e grassi; successivamente Pelouze, Wurtz e Berthelot ne stabilirono la formula. Paster, nel 1858, dimostrò che la glicerina si forma come sottoprodotto della fermentazione alcolica. Al giorno d’oggi si ottiene sia con un processo chimico (idratazione del propilene) che per estrazione dalle sostanze residue dei processi di saponificazione. Il nome glicerina deriva da una parola greca "glucos" che significa dolce. È adoperata come dolcificante nell’industria alimentare o come lubrificante di apparecchiature elettromedicali. Una grande quantità è utilizzata per preparare la nitroglicerina e quindi la dinamite. La glicerina è aggiunta nei liquidi per renderli incongelabili; si impiegata anche nella produzioni di liquori, caramelle, chewing-gum, sciroppi, conserve e nella lavorazione dei pellami.

Principali preparazioni galeniche Glicerolato d’amido (F.U.) Amido di frumento……………..…p. 7 Acqua……………………………..p. 3 Glicerina…………………………..p. 90 Si mescola l’amido, finemente polverizzato, all’acqua, si aggiunge la glicerina agitando e mantenendo il preparato ad una temperatura di 100°; la preparazione ha termine quando il composto diventa omogeneo, trasparente e gelatinoso. Preparazione secondo il manuale pratico di farmacia, 1928: Amido di frumento……………..…g. 15 Acqua……………………………..g. 15 Glicerina…………………………..g. 130 In una capsula di rame si stempera l’amido con l’acqua, si aggiunge la glicerina, riscaldata a 150-165°, mescolando di continuo sino a formazione del composto. Glicerina cosmetica Tintura di benzoino…….................g. 0,50 34

Acqua di rose…………………..…g. 4,00 Alcool………………………...…..g. 8,00 Glicerina q.b.a……………………g. 30,00

Glicerina fenica Fenolo liquido…………………….g. 1,00 Glicerina…………………………..g. 99,00 Uso esterno, gocce auricolari. Antisettico locale. Il fenolo è un potente disinfettante, con attività batteriostatica. Il recipiente deve essere tenuto al riparo della luce e dell’aria. È una preparazione velenosa se ingerita, tenere fuori dalla portata dei bambini. Lecitina e lecitina di soia

Gli integratori di lecitina sono costituiti da una miscela di varie sostanze, ottenute principalmente dai semi di soia e destinate ad individui affetti da turbe del metabolismo lipidico (colesterolo alto). La lecitina è stata scoperta nel 1850 dal ricercatore francese Maurice Gobley, che per primo la isolò dal tuorlo d’uovo. Dal punto di vista chimico si tratta di un fosfolipide, cioè di una molecola costituita da una regione lipidica (non solubile in acqua) e da un residuo di acido ortofosforico con caratteristiche opposte (idrosolubile). Grazie a tale particolarità chimica, la lecitina è in grado di tenere insieme due sostanze, come i grassi e l'acqua, normalmente non mescolabili. Questa proprietà, detta emulsionante, viene sfruttata in diversi settori industriali, che vanno dall'impiego alimentare (per la produzione di creme, salse, gelati ecc.) a quello cosmetico e salutistico. Lecitina e colesterolo (approfondimento biochimico) Nel nostro organismo la lecitina rientra nella struttura delle membrane cellulari, di cui rappresenta il principale costituente. Viene inoltre utilizzata a livello epatico per la sintesi di 35

un enzima chiamato Lecitina Colesterolo Acil Transferasi (LCAT), capace, come dice il nome, di esterificare il colesterolo secondo la seguente reazione: Il LCAT preleva l'acido grasso polinsaturo presente in posizione 2 della lecitina e lo trasferisce al colesterolo, esterificandolo. Questa reazione è molto importante poiché favorisce la distribuzione del colesterolo ai vari tessuti. La Lecitina Colesterolo Acil Transferasi facilita l'incorporazione nelle HDL del colesterolo presente in eccesso nei tessuti periferici. A loro volta, le HDL possono scambiare il loro carico lipidico con altre lipoproteine o veicolare direttamente il colesterolo al fegato. Quest'ultima funzione, conosciuta anche come "trasporto inverso del colesterolo", è particolarmente importante poiché solo in sede epatica il colesterolo in eccesso può essere allontanato dall'organismo attraverso la bile che, riversata nell'intestino, viene in parte riassorbita ed in parte eliminata con le feci. L'azione della lecitina è quindi bonariamente paragonabile ad una scopa, in grado di ripulire i vasi dai grassi che vi si depositano e di svolgere, in questo modo, un importante ruolo preventivo nei confronti dell'aterosclerosi. La lecitina rientra inoltre nella composizione della stessa bile e, insieme ai sali biliari, contribuisce a solubilizzare il colesterolo evitando che questo precipiti sottoforma di microcristalli; ha quindi un'azione preventiva sulla formazione di calcoli alla cistifellea. Effetti della lecitina Grazie alle sue particolarità biochimiche, la lecitina è un ottimo regolatore del colesterolo sanguigno. Per questo motivo è tra i complementi alimentari più comunemente prescritti dai medici quando non sono sufficienti le misure dietetiche e comportamentali (aumento dell'attività fisica). La sua efficacia ipocolesterolemizzante sembra essere addirittura superiore ai supplementi a base di acido linoleico (omega 6), a differenza dei quali abbassa il colesterolo totale mantenendo pressoché inalterati i livelli di quello buono. La lecitina viene ricavata soprattutto dalle leguminose, come la soia, o dal tuorlo d'uovo.

Contenuto in lecitina di diversi alimenti (mg/100g) Soia 1500 Cereali integrali

600-800

Carne 500-800 Uova 350 Va detto, peraltro, che l'assunzione di lecitina con la dieta si è notevolmente ridotta negli ultimi anni, a fronte di un'alimentazione sempre più povera di vegetali e alimenti integrali. 36

La lecitina di soia è inoltre ricca di tocoferolo (vit. E) ed è pertanto dotata di proprietà antiossidanti, particolarmente utili in campo salutistico (antinvecchiamento e antitumorale) e industriale (aumenta la conservazione dei prodotti ricchi di lipidi). Spesso la lecitina viene associata a vitamine (E, B6) e minerali (selenio) per aumentarne le proprietà terapeutiche e ricostituenti. Per le dosi di assunzione, essendoci una certa variabilità tra i vari prodotti, è bene fare affidamento ai consigli riportati in etichetta. In genere viene consigliato di assumere due o tre cucchiaini (10 grammi) di lecitina al giorno, in forma pura o aggiunta ai vari alimenti (yogurt, latte e minestre a cottura ultimata). L'utilizzo di lecitina è consigliato anche in caso di affaticamento mentale, poiché, essendo donatrice di colina (una sostanza essenziale per la funzionalità nervosa) migliora l'efficienza intellettuale e le capacità mnemoniche.

..ancora in cucina

Petto di pollo con salsa alla lecitina di soia La creazione di questa salsa è dovuta alle proprietà anfifiliche della lecitina di soia , che non è altro che un componente delle membrana cellulare della soia, in pratica essendo un fosfolipide è in grado di "star bene insieme" sia con i grassi che con l'acqua, creando delle emulsioni stabili, per questo motivo è detta per l'appunto anfifilica. Se ci pensate avviene la stessa cosa nella maionese, in effetti in questo caso chi tiene insieme l'acqua, le proteine e l'olio è, è in questo caso, la lecitina dell'uovo. Dobbiamo quindi creare l'emulsione base (acqua più lecitina) ed aggiungere il curry e un pizzico di sale. Il risultato sarà molto buono, un gusto molto delicato di curry che ben accompagnerà il petto di pollo. Per chi si chiedesse "ma che gusto ha la lecitina di soia", la risposta è semplice: praticamente nullo, le persone con papille gustative più sensibili potrebbero avvertire un delicato gusto erbacce in sottofondo, ma ce ne vuole ... per questo motivo l'emulsione base, che descrive Cassi nell'ottimo libro Il gelato estemporaneo, si presta a moltissime salse e emulsioni.

Ecco quindi la ricetta per questo semplice petto di pollo, diciamo molecolare, con salsa al curry a base di lecitina di soia e acqua. Ingrediente per due persone 300 gr di petto di pollo sale un cucchiaio di curry (sceglietene uno non troppo piccante, ma va a gusto) 40 gr di lecitina d soia granulare 37

125 cc di acqua

Preparazione della emulsione base scaldare l'acqua quindi versarne un poco sulla lecitina di soia all'interno del bicchiere da frullatore a immersione, con u cucchiaio schiacciare i grani, aggiungere quindi il resto dell'acqua e montare il tutto con il frullatore ad immersione, aggiungere il curry e un pizzico di sale ed emulsionare per bene. Tagliare e fettine il petto di pollo e farlo arrostire su una piastra in ghisa ben calda da entrambi i lati, salare sistemare quindi i petti nei piatti accompagnando con alcuni cucchiai di salsa al curry. Buon appetito! La scienza che ci sta dietro: EMULSIONE,un particolare stato di non solubilità.

Si definisce emulsione una miscela di due liquidi immiscibili = SISTEMA BIFASICO, in cui uno è disperso in forma di minutissime goccioline =FASE DISPERSA nell’altro = FASE DISPERDENTE. In genere, una delle fasi è costituita da acqua e l’altra da una sostanza organica di natura “grassa” od “oleosa”, per cui le emulsioni vengono suddivise in emulsioni olio in acqua O/A (goccioline di olio disperse in H2O ed emulsioni acqua in olio A/O (goccioline di acqua disperse in olio).

Le emulsioni sono sistemi instabili poiché le goccioline della fase dispersa tendono a riunirsi formando uno strato liquido separato dalla fase disperdente = ROTTURA DELL’EMULSIONE.

Perché un’emulsione sia stabile occorre la presenza in essa di un agente emulsionante, cioè un TENSIOATTIVO, in grado di disporsi intorno alle gocce della fase dispersa diminuendo la TENSIONE SUPERFICIALE delle due fasi in contatto (cioè aumentando l’affinità per la fase disperdente).

Le emulsioni naturali vengono stabilizzate da emulsionanti già contenuti in esse . Emulsioni naturali stabilizzate da proteine sono ad esempio il latte, il burro, ed il lattice della gomma.

Le emulsioni son largamente usate nell’industria alimentare, per la preparazione dei gelati, della maionese e delle creme.

Particolari tipi di emulsione sono i fluidi da taglio, che sono miscele di oli lubrificanti emulsionati con acqua usate nella lavorazione dei metalli in cui hanno la funzione di abbassare la temperatura dell’utensile e proteggere la superficie del pezzo appena lavorato.

Altre particolari emulsioni sono le e. fotografiche usate nelle pellicole fotografiche, nelle quali materiali fotosensibili come l’alogeruro di argento AgCl, sono dispersi in gelatina.

..in laboratorio UN’IMPORTANTE PROPRIETÀ DELLA MATERIA: LA SOLUBILITA’ SCHEDA GUIDA

SCOPO DELL’ESPERIMENTO: vogliamo stabilire la solubilità di alcune sostanze in differenti solventi, ed “esplorare” il concetto di soluzione satura.

MATERIALE OCCORRENTE: sale da cucina:NaCl-cloruro di sodio, farina, solfato di rame:CuSO4, bicarbonato di sodio:NaHCO3, alcool etilico denaturato CH3CH2OH; becher, spatola, un pentolino, un fornello, bilancia tecnica, cilindro graduato. 39

PROCEDIMENTO: (1^Fase- saggio qualitativo) Versare in un becher contenente un po’ di acqua (H2O), due punte di spatola si sale da cucina e mescolare per qualche istante. Osservare se si è sciolto. Il sale da cucina rappresenta il soluto, mentre l’acqua rappresenta il solvente.Se il sale da cucina si è sciolto potrai dire che è solubile in acqua, altrimenti sarà insolubile. Ripeti lo stesso esperimento, utilizzando sempre acqua, ma di volta in volta cambiando il soluto. Registrare in tabella ciò che si è osservato. Utilizzare quindi l’alcool come solvente e stabilire se le sostanze usate in precedenza si sciolgono in esso, registrare le osservazioni. Tabulazione dei dati:

esempi di soluti: saccarosio

cloruro di sodio

farina bicarbonato di sodio

solfato di rame

solubile in acqua solubile in alcool

CONCLUSIONI: riflettendo su quanto rilevato, spiega, secondo te, da cosa dipende la solubilità di un composto.

PROCEDIMENTO (2^ fase)- prova quantitativa. La concentrazione di una soluzione è la quantità di un soluto disciolta in un certo volume di solvente. Una soluzione si dice satura quando la concentrazione è massima, quando cioè non si può scioglie più soluto: in questa situazione un po’ di soluto si deposita e costituisce il corpo di fondo. -Per solubilità di un soluto in un determinato solvente si intende proprio la concentrazione della soluzione satura. Stabiliamo qual è la solubilità del sale da cucina in acqua, NaCl in H2O. 40

Se non abbiamo a disposizione una bilancia, ci è utile sapere che un cucchiaini contiene circa 5 grammi di cloruro di sodio. Si pesano quindi 5g di sale dopo aver fatto la tara del contenitore che usiamo per il sale. Misuriamo con un recipiente graduato 100cc di acqua che dovrà essere travasata in un vasetto di vetro. Versiamo poi nell’acqua un cucchiaino di sale pesato e mescoliamo la soluzione con l’agitatore manuale fino a che il soluto non sarà completamente sciolto. Proseguiamo allo stesso modo, sino a quando ci accorgeremo che il sale si scioglie con qualche difficoltà: a questo punto dovremo procedere con cautela, aggiungendo di volta in volta quantità minori. Quando osserveremo il formarsi di un corpo di fondo, insolubile, anche dopo ripetuta agitazione, avremo ottenuto la soluzione satura. Pesiamo adesso il sale non utilizzato e calcolare la differenza fra i 50 g iniziali e la quantità rimasta: questa quantità rappresenta il sale disciolto nella soluzione.

OSSERVAZIONI Dopo aver aggiunto alla soluzione circa…………….cucchiaini di sale noto che il sale fa fatica a sciogliersi. Quando osservo la comparsa del corpo di fondo, peso il sale rimasto:

PESO INIZIALE SALE = 50g

PESO SALE RIMASTO =…………g

PESO SALE IN SOLUZIONE = ………gr

CONCLUSIONI

SOLUBILITA’ (=concentrazione della soluzione satura) = ……………g in 100 cc di solvente.

3^ Fase: PROCEDIMENTO

Vogliamo dimostrare chela solubilità dipende dalla temperatura. Allo scopo dobbiamo pesare 100 g di sale. Prendere poi la soluzione satura preparata in precedenza e versarla in un becher od in un pentolini che verrà disposto sul fuoco. Osservare con attenzione il corpo di fondo durante il riscaldamento! Quando l’acqua inizierà a bollire, spengere la fiamma e ricominciare ad aggiungere il sale mescolando con continuità. Continuare a questo punto come nella seconda fase, fino alla comparsa del corpo di fondo. Calcolare la nuova concentrazione della soluzione. Lasciare raffreddare ed osservare cosa accade.

OSSERVAZIONI Quando la soluzione viene riscaldata il corpo di fondo………………………………………………. Quando l’acqua bolle, aggiungo il sale.

SALE PESATO=………..g; SALE RIMASTO=……….g. SALE UTILIZZATO=……….g; SALE IN SOLUZIONE=….g+(sale contenuto nella soluzione a freddo)………g=……….g.

Quando la soluzione si è raffreddata completamente ho osservato………………………………. -

La soluzione risulta satura a caldo ad una conc. di….g in 100 cc di solvente.

La solubilità di un soluto varia in funzione della temperatura, infatti ho sperimentato che a caldo…. Questa proprietà è confermata dal fatto che, quando una soluzione satura a caldo si raffredda,……..

Metabolismo e vita Tutti i processi dell’organismo che richiedono produzione, consumo o accumulo di energia e che ci mantengono in vita sono detti nel loro complesso metabolismo, quando i processi metabolici si arrestano, il corpo muore. Il metabolismo si può suddividere in anabolismo e catabolismo. L’anabolismo comprende tutti i processi che usano energia per far accrescere, mantenere e riparare l’organismo. Il catabolismo comprende tutti i processi in cui vengono demolite delle sostanze per liberare energia. Processi anabolici e catabolici avvengono costantemente. Le sostanze alimentari che costituiscono il nostro nutrimento si dividono in tre categorie principali: CARBOIDRATI, GRASSI e PROTEINE. Carboidrati, grassi e proteine sono costituiti da minuscole particelle, le molecole, a loro volta formate di particelle ancora più piccole, gli atomi: nei legami che tengono uniti gli atomi nella molecola è imprigionata energia. Nel metabolismo si ha quindi un passaggio di energia dagli alimenti all’organismo. I carboidrati formati da grandi molecole, come l’amido, non possono passare direttamente dall’apparato digerente al sangue, ma devono essere prima demoliti e ridotti a carboidrati con molecole più piccole: ciò avviene durante il processo della digestione. Nel corso di essa i carboidrati complessi vengono scissi e ridotti a Glucosio, che è uno zucchero semplice, solubile. Il Glucosio viene portato dal sangue alle cellule ed è nelle cellule che, mediante la rottura dei legami chimici delle molecole di Glucosio, si libera energia. Per operare questa demolizione è necessario l’ossigeno, portato alle cellule dal sangue. Il processo di assunzione e utilizzazione dell’ossigeno per produrre energia dagli zuccheri è detto respirazione. La reazione chimica di ossidazione con la quale viene demolito il Glucosio può essere espressa così: Glucosio più Ossigeno = Anidride Carbonica più Acqua più Energia. Ciò non avviene in un solo passaggio; questo schema considera soltanto i prodotti iniziali e finali della reazione. Il Glucosio si trasforma prima in un composto chimico detto acido citrico; questo poi subisce una serie di trasformazioni, che nel loro insieme costituiscono il ciclo dell’acido citrico o CICLO DI KREBS. Nel ciclo dell’acido citrico viene liberata una certa quantità di energia, e contemporaneamente si libera anche anidride carbonica, acqua e Idrogeno: successivamente l’ossigeno si combina con l’idrogeno con formazione di altra acqua e liberazione di altra energia. 43

Al termine del processo ben il 60% circa dell’energia contenuta inizialmente nella molecola di Glucosio è messa a disposizione dell’organismo come energia utile. Rimane solo anidride carbonica, che passa dalle cellule al sangue per poi essere eliminata dai polmoni con l’espirazione, poiché il suo accumulo altererebbe l’equilibrio chimico del sangue con conseguenze deleterie. Dopo un pasto la quantità di Glucosio nell’organismo aumenta. In parte esso passa nelle cellule per fornire energia, in parte viene trasformato in Glicogeno e accumulato nel fegato e nei muscoli. Quando il tasso di Glucosio nel sangue diminuisce, un po’ di Glicogeno viene ritrasformato in Glucosio, che passa nel sangue riportandolo a una glicemia normale. Il cervello ricava la sua energia soltanto dal Glucosio, motivo per cui è importante che il sangue ne porti al cervello una quantità sufficiente. Se nella trasformazione del Glucosio in energia, l’ossigeno scarseggia, si forma l’acido lattico, composto chimico tossico per le cellule che provoca la sensazione della fatica muscolare. Nei movimenti moderati, come il camminare, si può immettere con la normale respirazione una quantità di ossigeno sufficiente a distruggere l’acido lattico, mentre negli esercizi pesanti, come la corsa, l’acido lattico viene prodotto in abbondanza e per distruggerlo bisogna accelerare il ritmo respiratorio: infatti correndo si ansima, in modo da immettere nell’organismo una maggiore quantità di ossigeno. Gli atleti si allenano, appunto, per sviluppare la respirazione e per poter assumere ossigeno in quantità maggiore; quando hanno raggiunto la forma, sono in grado di prolungare notevolmente l’attività fisica, prima di avvertire la stanchezza. I carboidrati contenuti negli alimenti vengono utilizzati in tre modi: -per produrre energia; -per alimentare la riserva di Glicogeno nel fegato e nei muscoli; -come riserva di grasso (i carboidrati eccedenti infatti vengono trasformati in grassi) da utilizzare in caso di necessità. Durante la digestione i grassi ingeriti con gli alimenti vengono scisse in molecole più piccole (glicerina e acidi grassi) che passano nel sangue sotto forma di minuscole gocce. Si gli acidi grassi, che la glicerina, possono subire il CICLO DI KREBS per produrre energia: la completa ossidazione di un grammo di grassi produce circa 9 calorie (kilocalorie). I grassi non utilizzati per la produzione di energia vengono assimilati nel tessuto adiposo e accumulati.

Le proteine inserite con il cibo vengono scisse durante il processo della digestione in molecole più piccole dette aminoacidi, che passano nel sangue e vengono assunte dalle cellule. Nelle molecole degli aminoacidi c’è una parte che contiene azoto, quando gli aminoacidi sono usati per produrre energia, l’azoto viene liberato e può avvelenare l’organismo se non viene eliminato. Il sangue provvede pertanto a trasportare l’azoto al fegato, dove è trasformato in urea, che a sua volta viene trasportata ai reni, per poi essere espulsa con l’urina. Eliminata la frazione azotata, gli aminoacidi possono partecipare al ciclo di Krebs e produrre energia, oppure, come il glucosio, essere trasformati in glicogeno. Ma, l’organismo necessita di aminoacidi anzitutto per la produzione delle proprie proteine da utilizzare nell’accrescimento e per rimpiazzare cellule danneggiate o distrutte: questa è la funzione principale delle proteine, e quindi demolirle per produrre energia è uno spreco. Per tutti i processi metabolici sono necessari gli ENZIMI, sostanze chimiche di natura proteica, che influenzano la velocità delle reazioni chimiche: senza di essi i processi metabolici sarebbero lentissimi o non avverrebbero affatto. Tutti gli enzimi sono specifici, agiscono cioè solo per una determinata reazione o per un gruppo di reazioni strettamente affini e pertanto per un corretto funzionamento dell’organismo occorrono migliaia di enzimi diversi; alcuni di essi agiscono solo in presenza di sostanze dette COENZIMI (le vitamine spesso svolgono la funzione di coenzimi).I processi metabolici sono inoltre attivati da ORMONI (messaggeri chimici), che provocano l’instaurarsi di un determinato processo o inibiscono un processo in atto. L’ormone Tiroideo, la Tiroxina, fa accelerare il metabolismo. Una persona affetta da esagerata produzione di questo ormone é nervosa, ha una sudorazione eccessiva ed una elevata temperatura corporea; al contrario, se l’ormone è prodotto in scarsità, il metabolismo rallenta, si avverte freddo e se tale insufficienza si protrae per anni, l’accrescimento, senza le cure appropriate, sarà ridotto.

La storia delle piramidi

Nel 1992 il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti diffuse la ormai famosa piramide degli alimenti, che aveva lo scopo di aiutare il pubblico americano a fare scelte dietetiche in grado di mantenere un buono stato di salute e ridurre il rischio di malattie croniche. A partire dal 1992, ulteriori ricerche hanno confermato che tale piramide aveva molti difetti. Promuovendo il consumo di tutti i carboidrati complessi ed escludendo grassi e oli, la piramide offre una guida ingannevole. Non tutti I grassi sono nocivi ne tutti i carboidrati complessi giovano alla salute.

Willet e Stampfer propongonono una nuova piramide, che meglio riflette le conoscenze sulle relazioni tra dieta e salute e che, come indicano alcuni studi, puĂ˛ ridurre il rischio di malattie cardiovascolari in entrambi i sessi.

PiĂš equilibrata risulta la piramide italiana che ha alla base frutta e verdura invece che i cibi farinacei vedi figura

Un modello di alimentazione alternativo alla piramide Ă¨ il tempio greco proposto da Alberti - Fidanza

In laboratorio, un importante aroma alimentare sintetico: