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I prodotti a ridotto contenuto di grassi sono comuni nel panorama alimentare di oggi; i consumatori spesso scelgono questi prodotti per controllare o limitare l’apporto calorico o per ridurre la minaccia percepita di malattia coronarica. I messaggi incentrati sui lipidi, in particolare intorno a saturi e trans insaturi, hanno portato una grande numero di consumatori a spostare la loro dieta verso il consumo di prodotti a basso contenuto di grassi. In pratica, a
causa delle raccomandazioni di limitare i grassi saturi a non più del 10% e i grassi trans insaturi a non più dell’1% dell’energia dietetica di una persona, i consumatori spesso scelgono opzioni a basso contenuto di grassi. Sebbene esistano mandati per ridurre i grassi duri dagli alimenti, una semplice riduzione del grasso è associata a cambiamenti indesiderati nella consistenza e nella percezione sensoriale dei prodotti grassi. Fino ad ora, non è stato identificato un singolo sostituto che sia in grado di imitare le diverse funzionalità dei grassi nell’ampia gamma di alimenti, quindi i sostituti del grasso sono destinati ad applicazioni specifiche.
Gli attributi fisici che i grassi conferiscono agli alimenti sono molto diversi. Nelle emulsioni forniscono maggiore viscosità, sensazione in bocca e corpo al cibo, mentre nelle matrici di grasso solido forniscono una rete elastica essenziale per la struttura del cibo. A seconda del tipo di cibo, da quale grasso viene rimosso, ci sono numerosi sostituti del grasso che possono essere utilizzati a seconda degli attributi fisici che devono essere sostituiti. I sostituti del grasso che funzionano bene nelle emulsioni, come le proteine del siero di latte microparticolate, non funzioneranno come sostituti del grasso duro, quindi è importante identificare un sostituto del grasso adatto per l’applicazione specifica o il cibo che viene formulato. Sebbene esistano numerosi sostituti del grasso per creare opzioni a basso contenuto di grassi, ci sono pochissimi oleogelatori consentiti negli alimenti che possono strutturare efficacemente gli oli insaturi. Tuttavia, questa è un’area di ricerca in rapida crescita in quanto vi è un costante desiderio da parte dei produttori di eliminare i grassi trans riducendo al contempo la concentrazione di grassi saturi e mantenendo la concentrazione di olio insaturo.
La diversità molecolare dei carboidrati dà origine a varie proprietà strutturali e fisico-chimiche che consentono ai chimici della formulazione di adattare gli attributi fisici che devono essere sostituiti dopo la rimozione del grasso. Inoltre, sono disponibili metodi per modificare i carboidrati; Ad esempio, l’amido sostituito con octenil succinato o amidi reticolati sono comunemente usati come sostituto del grasso a causa dell’indigeribilità e dell’ulteriore riduzione calorica. Quando una frazione di grasso viene rimossa, viene più comunemente sostituita con carboidrati come amido, maltodestrina, gomme o fibre alimentari con o senza acqua aggiuntiva.
L’amido viene tipicamente utilizzato nella sua forma non gelatinizzata perché i granuli di amido sono sullo stesso ordine di grandezza dei cristalli di grasso o delle goccioline di emulsione grassa che emulano la sensazione in bocca impartita dalle goccioline lipidiche. A causa delle dimensioni e degli attributi fisici dei granuli di amido, sono comunemente incrociati per prevenire il gonfiore e la lisciviazione dell’amilosio e in numerose cause l’amilopectina è deramificata. I gel a base di amido si sono dimostrati in grado di sostituire numerosi attributi che i grassi contribuiscono tra cui, l’aumento della capacità di trattenere l’acqua, compattezza e viscosità del gel e questi cambiamenti sono spesso percepiti come un aumento della cremosità nella formulazione liquida come nei dressing a basso contenuto di grassi. L’amido può anche essere parzialmente idrolizzato usando enzimi o acido per formare maltodestrine.
Le maltodestrine con equivalenti di destrosio (DE) tra 2 e 4 sono più comunemente usate come sostituti del grasso tra l’1 e il 5% in peso a causa della loro capacità di gelificare e addensare. Per esempio con l’1 al 5% in peso di maltodestrina, può essere sostituito il 25-35% in peso di grasso nei biscotti mantenendo una consistenza corposa e una sensazione in bocca desiderabile. Selezionando il DE appropriato, il punto di fusione del gel di maltodestrina può essere personalizzato per simulare le proprietà percepite della fusione del grasso. Non solo il DE influisce sulla capacità di imitare le proprietà fisiche dei grassi, ma anche la fonte della maltodestrina. La maltodestrina come sostituto del grasso è comunemente impiegata in prodotti lattiero-caseari, dolciumi, dessert surgelati, prodotti da forno a base di cereali e prodotti a base di carne perché formano gel morbidi, spalmabili e termoreversibili con proprietà di fusione in bocca. Tuttavia, le maltodestrine aumentano il carico glicemico del cibo e la glicemia post pasto, che è poco desiderabile per la salute. Oltre a ciò, ci sono anche limitazioni fisiche nella sua applicazione: a causa dell’amilopectina che ha la tendenza a retrogradare, della loro scarsa stabilità al gelo-scongelamento e della loro inaffidabile stabilità termica e agli acidi.
I polisaccaridi non digeribili possono anche essere utilizzati come sostituti del grasso. La cellulosa microcristallina (MCC) è una cellulosa parzialmente depolimerizzata sintetizzata dal precursore della cellulosa a. MCC è una forma modificata di cellulosa composta principalmente da unità di anidroglucosio con legami glicosidici β (1-4). La maggior parte dei gradi colloidali ha microcristalli di lunghezza inferiore a 0,2 mm, che quando aggiunti ad un mezzo acquoso si disperdono piuttosto che idratarsi. L’MCC viene tipicamente elaborata con coadiuvanti come la gomma di guar che fungono da “colla” per trattenere i cristalli di cellulosa insolubili in una rete 3D che essendo tixotropica, imita il corpo e la sensazione in bocca dei lipidi. Altri polisaccaridi non digeribili come pectina, β-glucano, inulina, farina di semi di carrube hanno tutti mostrato la fattibilità di poter essere utilizzati come sostituti del grasso.
La pectina è composta da una spina dorsale di unità di acido galatturonico che può essere metil-esterificata dando origine a pectina a basso e alto metossi. La pectina è in grado di gelificare e addensare gli alimenti; tuttavia, poiché forma gel forti, ci sono sfide nell’incorporare alte concentrazioni di pectina negli alimenti. La funzionalità della pectina è influenzata dalla fonte, che dà luogo a variazioni nel peso molecolare e nel grado di esterificazione metilica. Gel di pectina ad alto metossi in presenza di alte concentrazioni di zucchero in condizioni acide, mentre la pectina a basso contenuto di metossi richiede l’aggiunta di ioni bivalenti come il calcio in condizioni basiche. Esistono pectine di agrumi che, combinate con il calcio, sono in grado di sostituire fino al 100% dei grassi in una varietà di alimenti trasformati. Recenti lavori con sostituti del grasso con pectina si sono concentrati sulla riduzione della quantità di grasso nelle carni lavorate, nei condimenti per insalata e nei gelati.
L’inulina è un carboidrato oligomerico legato al fruttosil-fruttosio moderatamente solubile in acqua con un grado di polimerizzazione >10 resistente alla digestione umana. L’inulina forma una breve rete di gel quando aggiunta ad alte concentrazioni, che agisce come sostituto del grasso in creme spalmabili e ripieni, prodotti lattiero-caseari, dessert e condimenti. Nel caso di aggiunta di inulina ai muffin, solo il 50% del grasso potrebbe essere sostituito con una fermezza simile a quella della controparte piena di grassi.
La capacità di imitare la funzionalità dei grassi da parte delle proteine microparticolate è attribuita alla loro forma sferica e alle piccole dimensioni che sono paragonabili per dimensioni alle goccioline di olio presenti nelle emulsioni alimentari. Esistono numerosi sostituti del grasso a base di proteine microparticolate derivati dalle proteine del siero di latte, dell’uovo e della zeina (proteina contenuta nei semi dei cereali e in particolare nel mais). Spesso, la proteina microparticolata viene applicata in combinazione con un polisaccaride stabilizzante, per esempio la carbossimetilcellulosa con la zeina e lo xantano con le proteine dell’albume d’uovo. In particolare, le proteine microparticolate sostituiscono efficacemente la percezione sensoriale delle goccioline di olio in matrici alimentari liquide e semi-solide.
Le proteine del siero di latte microparticolate hanno numerose applicazioni nei prodotti a base di latte dove hanno dimostrato di fornire una sensazione in bocca liscia e cremosa in applicazioni a basso contenuto di grassi come formaggi magri, yogurt, gelati. Nel caso delle proteine del siero di latte microparticolate, gli attributi di questi ingredienti dipendono dalla dimensione delle particelle. Piccole particelle, contribuiscono alla cremosità, mentre le particelle grandi conferiscono una rugosità che sopprime la cremosità. Le proteine microparticolate inducono una sensazione orale cremosa quando vengono disperse in una fase acquosa a causa delle proprietà di lubrificazione “a sfera” delle proteine del siero di latte microparticolate in matrici alimentari liquide e semisolide. Il modello di lubrificazione “a sfere” suggerisce che la cremosità si verifica quando la proteina microparticolata viene dispersa nella fase acquosa consentendo loro di rotolare liberamente l’una sull’altra sotto agitazione. Sebbene le proteine microparticolate aumentino la cremosità riducendo l’attrito attraverso il modello “a sfera”, il meccanismo sottostante differisce considerevolmente da come le goccioline d’olio conferiscono cremosità. Queste differenze possono indurre cambiamenti nella percezione sensoriale della cremosità.
Il più comune sostituto del grasso derivato dai lipidi è l’olestra, che è una miscela di esa-, epta- e otta-esteri di saccarosio. Da sei a otto acidi grassi a catena lunga sono legati covalentemente al saccarosio mediante transesterificazione chimica. Le lipasi gastriche e le lipasi batteriche prodotte nel colon non sono in grado di scindere gli acidi grassi dall’estere del saccarosio e come tali gli acidi grassi non vengono assorbiti dai microvilli. Poiché l’olestra è lipofila, non digeribile, non assorbibile, può interferire con l’assorbimento di altri componenti lipofili nella dieta, consumati contemporaneamente. Un vantaggio dell’olestra rispetto ad altri sostituti del grasso è che le proprietà fisiche possono essere adattate a seconda degli acidi grassi esterificati in saccarosio. Ad esempio, se gli acidi grassi altamente insaturi sono esterificati a saccarosio, l’olestra risultante sarà fluida, al contrario, se vengono utilizzati acidi grassi saturi a catena lunga allora sarà solida. Olestra ha proprietà organolettiche e termiche molto simili rispetto ai trigliceridi con acidi grassi simili.
La caprenina è un trigliceride che contiene glicerolo esterificato a due acidi grassi a catena media (caprilico e caprico) e un acido grasso a catena lunga, l’acido beenico. La riduzione delle calorie avviene perché l’acido beenico viene assorbito solo parzialmente, mentre gli acidi caprico e caprilico sono prontamente metabolizzati e come tali la caprenina fornisce solo 5 kcal/g. A causa della composizione degli acidi grassi, le proprietà funzionali sono simili al burro di cacao permettendone l’utilizzo in caramelle morbide e rivestimenti dolciari. Salatrim si basa anche sul fatto che gli acidi grassi a catena corta forniscono meno calorie per unità di peso e che l’acido grasso a catena lunga, l’acido stearico, è solo parzialmente assorbito con conseguente 55% in meno di calorie rispetto ai grassi tradizionali. Salatrim è un nome generico per i trigliceridi che contengono almeno un acido grasso a catena corta e almeno un acido grasso a catena lunga, tipicamente acido stearico. Le proprietà fisiche del salatrim possono essere manipolate concatenando le quantità di acidi grassi a catena corta e a catena lunga consentendo di manipolare i punti di fusione e la durezza. È venduto come Benefat 1. La sua applicazione principale è come sostituto del burro di cacao.
SALATRIM A Short And Long chain Acyl TRIglyceride Molecule Salatrim è preparato mediante interesterificazione non enzimatica di triacetina, tripropionina, tributirina (trigliceridi a corta catena), o del loro miscuglio con olio idrogenato di canola, soia, semi di cotone o girasole.
I sostituti del grasso a piccole molecole vengono utilizzati per sostituire i grassi trans e saturi, mantenendo la concentrazione di oli insaturi e le proprietà fisiche originali della miscela di grassi. Questi gel di olio liquido, chiamati oleogel, gel molecolari e/o organogel, sono simili ai grassi in quanto possono subire la transizione sol-gel numerose volte semplicemente riscaldando e riraffreddando il sistema. Gli oleogelatori altamente efficaci formano gel negli oli vegetali, a concentrazioni fino allo 0,5% in peso. Gli oleogel si auto-assemblano, negli oli vegetali, attraverso interazioni non covalenti (cioè legame idrogeno, impilamento π- π, interazioni elettrostatiche e di van der Waals) formando cristalli fibrillari o piastrinici. Queste interazioni intermolecolari favoriscono la crescita fibrillare 1-dimensionale (1D) che porta alla formazione di una rete tridimensionale (3D) che è in grado di intrappolare la fase di olio liquido. Esistono poche applicazioni di oleogel negli alimenti perché è difficile identificare nuovi gelatori alimentari e poco costosi; Tuttavia, la ricerca in questo settore sta aumentando in modo esponenziale.
Sebbene numerose cere siano state studiate come potenziali oleogelatori per sostituire i grassi duri, la cera di candelilla (CDW), la cera di carnauba (CBW), la cera di crusca di riso (RBW) e la cera d’api (BW) sono di grande interesse come cere alimentari per l’uso come oleogel commestibili. Gli oleogel composti da cera e oli vegetali hanno frazioni variabili di n-alcani, alcoli grassi e acidi grassi. Gli esteri di cera hanno la tendenza a formare cristalli piastrinici o aghiformi in oli commestibili a basse concentrazioni che sono molto efficaci nel gelificare l’olio vegetale. CDW è ottenuto dalle foglie di Euphorbia cerifera e comprende n-alcani, tra 29 e 33 atomi di carbonio e strutture di cartamo e olio di canola a concentrazioni inferiori al 2% in peso. CDW forma il gel più elastico (cioè il più alto valore di durezza) mentre BW è il più basso β-Sitosterolo e Υ-orizanolo non sono in grado di gelificare l’olio vegetale se aggiunti singolarmente, tuttavia sono in grado di auto-assemblarsi in modo abbastanza efficiente da trascinare l’olio quando combinati a un 60:40% in peso Rapporto ϒ-orizanolo/β-sitosterolo. Con un rapporto 1:1 M si autoassemblano in tubuli cavi, che hanno un diametro compreso tra 67 e 80 Å, hanno uno spessore compreso tra 8 e 12 Å e hanno una lunghezza che può superare i 1000 Å, a concentrazioni fino al 2%. Il rapporto tra ϒ-orizanolo e β-sitosterolo e olio vegetale influisce sulle strutture autoassemblate che a loro volta alterano la loro capacità di intrappolare l’olio liquido. Affinché questo sistema si gelifici è necessario che le molecole formino un legame idrogeno sinergico, devono contenere un sistema ad anello e residui alchilici. Non solo il β-sitosterolo forma gel efficaci con ϒ-orizanolo, ma anche altri steroli vegetali come ergosterolo, stigmasterolo, colesterolo, colestenolo. Nell’olio di girasole, i gel sono trasparenti e modificando la concentrazione, le proprietà meccaniche e reologiche possono essere messe a punto per imitare i grassi saturi. Questi oleogel sono commestibili e i fitosteroli abbassano i livelli di colesterolo nel sangue rendendo queste alternative interessanti alle reti di cristalli di grasso colloidale.
