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GLI STABILIZZANTI

nelle Emulsioni

Addensanti, Gelificanti, Agenti di Ponderazione, Acidificanti, Agenti Sequestranti, Antiossidanti, Conservanti

Abbiamo già anticipato che ogni costituente delle emulsioni svolge uno o più ruoli specifici nel determinare le proprietà complessive di un’emulsione alimentare e questi ruoli sono spesso influenzati dalla presenza degli altri componenti. Questo discorso, se è possibile, vale ancora di più quando parliamo di Stabilizzanti. È quindi importante identificare il ruolo o i ruoli multipli che ciascun stabilizzante svolge all’interno di una particolare emulsione alimentare e capire come questi ruoli sono influenzati dalla presenza di altri costituenti. Questa conoscenza faciliterà una selezione più consapevole per ottenere le proprietà fisico-chimiche e sensoriali desiderate del prodotto finale.

Nell’articolo sugli Ingredienti delle Emulsioni, abbiamo parlato dei macroingredienti, come i grassi e l’acqua, ma anche degli aromi e dei colori focalizzandoci sulle loro funzioni nelle emulsioni. In questo articolo, entreremo più nel dettaglio di tutti quei microingredienti (in proporzione se ne usano molto meno) che vedremo essere altrettanto fondamentali per la stabilità e la riuscita delle emulsioni.

Abbiamo già ampiamente anticipato, che per formare emulsioni che siano cineticamente stabili per un periodo di tempo ragionevole (alcuni giorni, settimane, mesi o anni), è necessario includere sostanze note come Stabilizzanti. Uno stabilizzante è un qualsiasi ingrediente e/o additivo che può essere utilizzato per migliorare la stabilità cinetica di un’emulsione e può essere classificato a seconda della sua modalità di azione in:

⊃ Emulsionante,

⊃ Modificatore di consistenza (texturizzante)

⊃ Agente di ponderazione

GLI EMULSIONANTI

Il termine “emulsionante” è usato per descrivere qualsiasi sostanza tensioattiva in grado di adsorbire un’interfaccia olio-acqua e proteggere le goccioline di emulsione dall’aggregazione (flocculazione e/o coalescenza). Gli emulsionanti più comunemente usati nell’industria alimentare sono tensioattivi a piccole molecole, fosfolipidi, biopolimeri anfifilici e alcuni tipi di particolato. Questi emulsionanti variano ampiamente nella loro capacità di formare e stabilizzare emulsioni a seconda delle loro caratteristiche molecolari e fisico-chimiche. Idealmente, un emulsionante dovrebbe assorbire rapidamente l’interfaccia olio-acqua durante l’omogeneizzazione, ridurre la tensione interfacciale di una quantità apprezzabile e prevenire la coalescenza delle goccioline durante l’omogeneizzazione. Inoltre, di solito è importante che l’emulsionante formi uno strato interfacciale che impedisca l’aggregazione di goccioline nelle condizioni ambientali che il prodotto sperimenta durante la produzione, il trasporto, lo stoccaggio e l’utilizzo. 

Agli emulsionanti non potevamo non dedicare un’attenzione particolare. Nell’approfondimento dedicato esamineremo i principali tipi di emulsionanti utilizzati nei prodotti alimentari, ma soprattutto vedremo come lavorano, come sono fatti e, alcuni dei fattori “chiave” che ci potranno aiutare a selezionare l’emulsionante con maggiore cognizione di causa.

MODIFICATORI DI CONSISTENZA (TEXTURE)

Un certo numero di ingredienti sono comunemente usati nelle emulsioni alimentari per la loro capacità di modificare la consistenza della fase continua (di solito la fase acquosa delle emulsioni O→W). Questi ingredienti  possono essere opportunamente suddivisi in “addensanti” e “agenti gelificanti” a seconda dell’origine molecolare e delle loro caratteristiche funzionali. Gli addensanti sono ingredienti, per lo più additivi E.Number le  cui  caratteristiche  funzionali  sono  dovute  alla  loro conformazione molecolare altamente estesa in soluzione, mentre gli agenti gelificanti sono quegli ingredienti le cui caratteristiche funzionali sono dovute alla loro capacità di associarsi tra loro attraverso legami incrociati intermolecolari e formare quello che comunemente chiamiamo “gel”. Nella pratica però, non esiste una chiara distinzione tra queste due diverse categorie di modificatori di consistenza, poiché anche gli agenti addensanti possono formare gel se usati a concentrazioni sufficientemente elevate. Allo stesso modo gli agenti gelificanti possono anche solo aumentare la viscosità delle soluzioni acquose, quindi senza formare un gel, se usati a concentrazioni abbastanza basse. Inoltre, un particolare tipo di biopolimero può agire come agente addensante in alcune condizioni, e come agente gelificante in altre, per esempio a  temperature, pH o forza ionica diversi. I ruoli principali dei modificatori di consistenza nelle emulsioni alimentari sono di fornire al prodotto caratteristiche strutturali e gustative desiderabili, e di migliorare la stabilità dell’emulsione, riducendo la velocità con cui si muove il particolato presente, come le goccioline di olio, le erbe, le spezie e le bolle d’aria.

I modificatori di texture più comunemente usati sono  biopolimeri: POLISACCARIDI e PROTEINE, che vengono aggiunti alla fase acquosa delle emulsioni olio-in-acqua.

ADDENSANTI

La funzione principale degli addensanti nelle emulsioni alimentari è quella di aumentare la viscosità della fase acquosa delle emulsioni O→W. Questo incremento della viscosità, modifica la consistenza e la sensazione in bocca dei prodotti alimentari (“ispessimento”), oltre a ridurre la velocità con cui le particelle sedimentano o affiorano (“stabilizzazione”). La loro capacità di aumentare la viscosità di una soluzione dipende principalmente dal loro peso molecolare, dal grado di ramificazione, dalla conformazione e dalla flessibilità della loro struttura

GELIFICANTI

I biopolimeri sono utilizzati come ingredienti funzionali in molte emulsioni alimentari a causa della loro capacità di causare la gelificazione della fase acquosa, ad esempio yogurt, formaggi, dessert, uova e prodotti a base di carne. La formazione di gel spesso conferisce attributi strutturali e sensoriali desiderabili, oltre a prevenire la crema o la sedimentazione delle goccioline e di altre particelle. Un gel biopolimerico è costituito da una rete tridimensionale di biopolimeri aggregati o Impigliato che intrappola un grande volume di acqua, conferendo all’intera struttura alcune caratteristiche “solide”.

ADDENSANTI & GELIFICANTI

POLISACCARIDI

Carragenine

Le carragenine sono idrocolloidi naturali estratti da alcune specie di alghe rosse. Sono polisaccaridi solfatati lineari costituiti da residui di galattosio legati al β(1→3) e al α(1→4)-legati. Esistono tre tipi principali di carragenina, che differiscono principalmente per il numero e la posizione dei gruppi estere solfato sui residui di galattosio: kappa (κ), iota (ι) e lambda (λ). 

Queste differenze nella struttura primaria hanno una grande influenza sulle caratteristiche funzionali delle diverse carragenine, per esempio solubilità, ispessimento, gelificazione, sensibilità ambientale e compatibilità con altri ingredienti. La λ-carragenina è comunemente usata come agente addensante, mentre le κ- e ι-carragenine sono solitamente utilizzate come agenti gelificanti reversibili a freddo. Gli ingredienti della carragenina sono disponibili in una varietà di forme diverse con diversi attributi funzionali, ad esempio pesi molecolari, sali e miscele. Tipicamente, sono venduti come sali (Na, K e Ca) e hanno pesi molecolari medi numerici compresi tra 200 e 400 kDa. Le carragenine di solito hanno una conformazione casuale della bobina a temperature relativamente elevate, ma subiscono una transizione elicoidale-bobina quando vengono raffreddate al di sotto di una temperatura di transizione (da ∼30°C a 70°C). La temperatura di transizione dipende dalla struttura della carragenina, dal tipo e dalla concentrazione di sale e dalla presenza di zuccheri. In presenza di quantità sufficientemente elevate di sale, le regioni elicoidali di carragenine gelificanti (κ e ι) possono associarsi tra loro per formare zone di giunzione legate all’idrogeno che promuovono la formazione di gel. La conoscenza della temperatura di transizione è importante quando si utilizzano carragenine negli alimenti poiché determina la temperatura al di sopra della quale devono essere riscaldate per disperderle e solubilizzarle adeguatamente in acqua, e la temperatura che devono essere raffreddate al di sotto, per formare gel. La carragenina è ampiamente utilizzata in emulsioni alimentari come frullati, creme per caffè, gelati e dessert. Tuttavia, in molte di queste applicazioni  viene utilizzata come stabilizzante (formando un rivestimento protettivo attorno alle goccioline  d’olio), piuttosto che come agente gelificante. La carragenina è spesso  utilizzata in miscele con altri polisaccaridi (ad esempio, carruba, konjac o amido) per migliorare le  caratteristiche funzionali come la capacità di trattenere l’acqua, l’ispessimento e la gelificazione.  Le molecole di carragenina caricate negativamente possono anche interagire con gruppi caricati positivamente

sulle proteine in determinate circostanze, ad esempio pH, forza ionica e temperatura. Queste interazioni sono state utilizzate per migliorare le proprietà stabilizzanti, addensanti, gelificanti e di ritenzione idrica di vari prodotti alimentari.

 

Agar Agar

L’agar è un idrocolloide naturale estratto da alcune specie di alghe rosse. E’ un polisaccaride lineare costituito principalmente da unità di galattosio alternate legate β(1→3) e α(1→4).  L’agar può essere approssimativamente diviso in due frazioni: agarosio, un polisaccaride non ionico che gelifica; e agaropectina, un polisaccaride leggermente  caricato  negativamente  che  non  gelifica.  La  frazione  caricata negativa-

mente contiene sostituenti anionici (di solito solfati) lungo la sua spina dorsale. Gli agar commerciali variano nelle proporzioni relative delle frazioni non ioniche e ioniche presenti. L’agar di solito richiede il riscaldamento in soluzioni acquose per essere dissolto. Quando il sistema viene raffreddato forma una soluzione viscosa, che gelifica nel tempo senza la necessità di additivi specifici (per esempio, ioni o zuccheri polivalenti). L’agar è insolito in quanto le sua temperature di gelificazione al raffreddamento (30°C – 40°C) sono di solito considerevolmente inferiori alla sua temperature di fusione al riscaldamento (85°C – 95°C). Il suo meccanismo di gelificazione è stato attribuito alla transizione di una parte apprezzabile delle molecole di agar da una bobina casuale a una struttura elicoidale al raffreddamento, e alla successiva associazione delle regioni elicoidali per formare zone di giunzione separate da regioni di catena flessibili abbastanza irregolari. L’agar forma un gel termoreversibile a freddo.

Alginati

Gli alginati sono idrocolloidi naturali solitamente estratti da alcune specie di alghe brune. Gli alginati sono copolimeri lineari dell’acido D-mannuronico (M) e degli acidi l-guluronico (G), che possono essere distribuiti come blocchi di M, blocchi di G o blocchi di residui alternati di M e G. I blocchi M tendono ad avere una conformazione flessibile, i blocchi G tendono ad avere una conformazione relativamente inflessibile e i blocchi MG tendono 

ad averla intermedia tra questi due estremi. Gli alginati variano nei loro pesi molecolari (tipicamente tra 32 e 200 kDa) e nelle proporzioni e distribuzioni dei gruppi M e G lungo la catena, il che porta a differenze apprezzabili nelle loro caratteristiche funzionali. L’acido alginico estratto dalle alghe brune viene solitamente fatto reagire con basi per produrre sali di sodio, potassio, calcio o alginato di ammonio. In alternativa, può essere fatto reagire con ossido di propilene per produrre alginato di glicole propilenico (PGA), in cui si verifica una parziale esterificazione dei gruppi acidi carbossilici sui residui di acido uronico. I sali monovalenti dell’alginato tendono ad avere una buona solubilità in acqua, mentre l’acido alginico e i sali polivalenti dell’alginato tendono ad avere una solubilità in acqua abbastanza scarsa. Spesso è necessaria una cura speciale per disperdere e sciogliere adeguatamente gli alginati durante la preparazione per l’uso nei prodotti alimentari. In assenza di ioni polivalenti, l’alginato tende a formare soluzioni viscose poiché c’è poca reticolazione intermolecolare. Al contrario, in presenza di cationi polivalenti gli alginati tendono a formare gel termo-irreversibile a freddo perché gli ioni caricati positivamente formano ponti elettrostatici tra polisaccaridi caricati negativamente. Si ritiene che le zone di giunzione siano tra regioni relativamente rigide del blocco G su diverse molecole di alginato. Le caratteristiche di gelificazione di un particolare alginato dipendono quindi fortemente dal numero e dalla lunghezza dei blocchi G. Gli alginati vengono utilizzati come agenti addensanti, agenti gelificanti e stabilizzanti in una varietà di emulsioni alimentari. Per esempio, sono stati utilizzati come agenti addensanti in gelati, zuppe, salse, condimenti, maionese e bevande e come agenti gelificanti in dessert e panna montata. Gli attributi funzionali sono principalmente dovuti alle loro caratteristiche di modifica della trama, ma ci possono anche essere ulteriori contributi derivanti dalle loro interazioni con altri componenti, ad esempio altri polisaccaridi, proteine e goccioline di grasso. PGA è ampiamente usato come stabilizzante e addensante in emulsioni alimentari, come condimenti e bevande alla frutta.

Pectine

Le pectine sono idrocolloidi naturali che si trovano nelle pareti cellulari e nelle regioni intercellulari delle piante alte. La maggior parte delle pectine commerciali utilizzate nell’industria alimentare sono estratte da agrumi o vinacce di mela e vendute in polvere. Il termine “pectina” si riferisce in realtà a una vasta gamma di diverse specie molecolari. In generale, le molecole di pectina tendono ad essere costituite da regioni lineari “lisce” 

costituite da acidi d-galatturonici legati α(1→4) separati da regioni ramificate “pelose” costituite da vari zuccheri. I gruppi dell’acido galatturonico possono essere in parte esterificati dai gruppi metilici e in parte neutralizzati dalle basi. La frazione di gruppi galatturonici esterificati è uno dei principali fattori che influenzano le caratteristiche funzionali delle pectine commerciali. Le pectine sono solitamente classificate come pectine ad alto metossile (HM) o a basso metossile (LM) a seconda che il loro grado di metilazione (DM) sia maggiore o inferiore al 50%, rispettivamente. Le pectine HM formano gel in condizioni acide ad alto contenuto di zucchero, che è attribuito alla riduzione della repulsione elettrostatica tra le catene a basso pH e all’aumentata attrazione osmotica ad alto contenuto di zucchero. I gel formati da pectine HM sono gel termo-irreversibili a freddo. Si ritiene che le zone di giunzione siano legami idrogeno e attrazione idrofobica tra regioni elicoidali formate nelle regioni lisce lineari delle molecole. Le pectine LM formano gel in presenza di calcio, che è attribuito alla capacità degli ioni calcio caricati positivamente di formare ponti elettrostatici tra le regioni lisce lineari delle molecole di pectina caricate negativamente. I gel formati da pectine LM sono gel termoreversibili a freddo. Le precise caratteristiche di gelificazione di una particolare pectina dipendono dalla sua struttura molecolare (ad esempio, DE, amidazione, peso molecolare e ramificazione) e dalle condizioni ambientali prevalenti (ad esempio, pH, forza ionica e contenuto di zucchero). Le pectine sono solubili in acqua, ma di solito devono essere disperse in acqua calda prima dell’uso per garantire una corretta dissoluzione. Le pectine sono relativamente stabili al riscaldamento a pH basso (3-5), ma possono degradarsi a causa dell’idrolisi a valori di pH più alti o più bassi, con effetti più pronunciati quanto più alto è il DM. Tipicamente, il peso molecolare medio delle pectine è compreso tra 50 e 150 kDa. La viscosità delle soluzioni di pectina dipende dalla concentrazione e dal tipo di pectina utilizzata, nonché dalle condizioni della soluzione come pH, forza ionica e temperatura. Tipicamente, il valore di pKa dei gruppi acidi sulla pectina è di circa 3,5, in modo che inizi a perdere la sua carica negativa quando il pH si abbassa intorno e al di sotto di questo valore. Le pectine sono utilizzate come stabilizzanti, addensanti e agenti gelificanti in una varietà di diverse emulsioni alimentari, ad esempio yogurt bevibili, condimenti, maionese, bevande e gelati.

Galattomannani (Guar, Farina di Carruba e Tara)

Un certo numero di modificatori di texture polisaccaridici vengono estratti dai semi di vari cespugli, alberi e piante, come la farina di carrube, la gomma di guar e la gomma di tara. Questi polisaccaridi sono principalmente polisaccaridi lineari non ionici noti come galattomannani (∼103 kDa), che consistono in  residui di d-mannosio legati all’β(1→4) con singoli residui di  α-d-galattosio  legati  alla  catena  principale.  Una  delle  principali 

differenze tra i galattomannani provenienti da fonti diverse è il grado di sostituzione del galattosio, con rapporti galattosio-mannosio di 1: 4,5 per carruga, 1: 3 per gomma di tara e 1: 2 per gomma di guar. Le catene laterali del galattosio tendono a inibire le associazioni molecolari e quindi queste differenze nel contenuto di galattosio portano a differenze nelle proprietà funzionali dei diversi galattomannani, come solubilità, ispessimento e gelificazione. Per esempio, la gomma di guar può essere sciolta in acqua fredda, mentre la carruba e la gomma di tara richiedono acqua calda per la dissoluzione. A temperatura ambiente, i galattomannani tendono ad esistere come singole molecole in soluzioni acquose perché le strette associazioni intermolecolari sono inibite dalla presenza dei sostituenti del galattosio. Per questo motivo, le gomme da seme sono utilizzate principalmente come agenti addensanti, piuttosto che come agenti gelificanti. Tuttavia, la carruba ha dimostrato di formare gel irreversibili dopo il congelamento, che è stato attribuito all’auto-associazione di regioni non sostituite lungo la spina dorsale del mannosio. Le soluzioni dei galattomannani tendono ad essere altamente viscose, pseudoplastiche e tissotropiche e le loro caratteristiche reologiche non sono fortemente influenzate dal pH o dalla forza ionica perché sono biopolimeri non ionici. I galattomannani sono sensibili alla degradazione termica in soluzioni acide (pH < 4,5), e questo ne limita l’applicazione in alcuni alimenti. La gomma di guar e la carruba sono ampiamente utilizzate come agenti addensanti nelle emulsioni alimentari, come condimenti, maionese, salse e dessert. Le proprietà funzionali della gomma da seme sono spesso migliorate utilizzandole in combinazione con altri tipi di polisaccaridi, come lo xantano o la carragenina. 

 

Gomma Arabica, Gomma Adragante, Gomma Karaya

Una varietà di polisaccaridi può essere estratta dagli essudati di alcuni alberi, ad esempio gomma arabica, gomma adragante e gomma karaya. La gomma arabica è l’essudato di gomma arborea più utilizzato nell’industria alimentare, ma è utilizzato principalmente come emulsionante nelle emulsioni per bevande. La gomma adragante è un essudato raccolto dagli arbusti della specie Astragalus. È un  polisaccaride  eterogeneo  complesso con un alto peso molecolare che ha porzioni proteiche attaccate. Contiene una varietà di diversi tipi di zuccheri ed è acido. Viene utilizzato negli alimenti per fornire alta viscosità e proprietà pseudoplastiche. È stato anche segnalato per essere tensioattivo e in grado di stabilizzare le emulsioni. La gomma adragante ha una buona stabilità in condizioni acide, il che la rende adatta per l’applicazione in condimenti per insalata e altri prodotti a basso pH. 

 

Gomma Xantano

La gomma xantano è il nome banale dato ai polisaccaridi extracellulari secreti dai batteri del genere Xanthanomonas. Generalmente, gli ingredienti della gomma xantano utilizzati nell’industria alimentare sono polisaccaridi molecolari a peso molecolare relativamente alto prodotti commercialmente da Xanthomonas campestris. La struttura primaria della gomma xantano  consiste in una  spina dorsale  β-(1→4)-d-glucosio che viene sostituita 

con catene laterali trisaccaridiche nelle posizioni C-3 di residui di glucosio alternati. Le catene trisaccaridiche di solito sono costituite da mannosio-acido glucuronico-mannosio, con una percentuale relativamente alta delle unità terminali di mannosio contenenti residui di piruvato o acetato. Di conseguenza, le catene laterali delle molecole di xantano tendono ad avere una carica negativa apprezzabile. In soluzioni acquose a temperature relativamente basse, si ritiene che la gomma xantano esista come molecole estese rigide con una struttura in gran parte elicoidale, ma a temperature più elevate esiste come molecole di bobina più casuali. La temperatura di transizione elica-bobina è altamente sensibile alla forza ionica e può variare da circa 40°C a > 90°C.  In condizioni di soluzione appropriate, le regioni elicoidali su diverse molecole di xantano possono associarsi tra loro, il che porta alla formazione di un gel debole. Gli ingredienti della gomma xantano sono facilmente solubili sia in acqua calda che fredda e sono stabili in una vasta gamma di soluzioni e condizioni ambientali, ad esempio pH, forza ionica, riscaldamento, ciclo di congelamento-disgelo e miscelazione. Gli ingredienti della gomma xantano sono disponibili in una gamma di pesi molecolari, in genere intorno ai 1000 kDa. La gomma xantano forma soluzioni altamente viscose a concentrazioni relativamente basse perché è una molecola abbastanza rigida che è altamente estesa in soluzioni acquose. Inoltre, le soluzioni di gomma xantano mostrano un pronunciato comportamento reversibile di assottigliamento del taglio, ad esempio, la viscosità di una soluzione allo 0,5% ha dimostrato di diminuire di oltre tre ordini di grandezza da basse ad alte velocità di taglio applicate. Ad alte concentrazioni di sale, la reologia delle soluzioni di gomma xantana è relativamente insensibile alla temperatura. Le caratteristiche reologiche uniche delle soluzioni di gomma xantano sono ampiamente utilizzate nella formulazione di emulsioni alimentari come condimenti, salse, bevande, dessert e pastelle per torte. Lo xantano può interagire sinergicamente con una varietà di altri polisaccaridi, portando a una migliore viscosità o caratteristiche di gelificazione. In particolare, la gomma xantano viene spesso utilizzata nelle emulsioni alimentari in combinazione con galattomannani, come la gomma di guar e LBG. La combinazione gomma xantano-galattomannano può essere utilizzata per fornire un profilo reologico (viscosità rispetto allo sforzo di taglio) che offre una migliore stabilità, consistenza e sensazione in bocca dell’emulsione rispetto alla sola gomma xantano. La gomma xantana ha anche un’interazione sinergica con altri galattomannani, con formazione di gel termoreversibili.

Gomma di Gellano

La gomma di gellano è un polisaccaride extracellulare prodotto commercialmente come prodotto di fermentazione del batterio Pseudomonas elodea. È un etero-polisaccaride anionico lineare con un peso molecolare di circa 500 kDa. La catena lineare consiste in un’unità ripetuta di quattro saccaridi, glucosio, acido glucuronico, glucosio e ramnosio. In natura, ci sono circa 1,5 sostituenti per unità ripetitiva, costituita principalmente da 

glicerato o acetato. Questi sostituenti ostacolano l’associazione intermolecolare e quindi influenzano le caratteristiche gelificanti delle gomme di gellano. Due sono le forme di gomma di gellano comunemente prodotte commercialmente; hanno proprietà funzionali diverse: una forma a basso acilato che produce forti gel fragili non elastici e una forma altamente acilata che produce gel elastici morbidi non fragili. Le gomme di gellano possono essere sciolte a temperatura ambiente a condizione che non siano presenti quantità significative di ioni bivalenti, altrimenti devono essere riscaldate. Danno soluzioni altamente viscose e pseudoplastiche. La viscosità della soluzione diminuisce vertiginosamente con l’aumentare della temperatura a causa di una transizione reversibile elico-bobina che si verifica al momento del riscaldamento (circa 25°C -50°C). Le gomme di Gellano hanno una buona stabilità al calore a pH neutro, ma sono suscettibili alla degradazione termica in condizioni acide. Formano gel quando vengono raffreddati da alte temperature a causa della formazione di regioni elicoidali che possono associarsi tra loro e formare zone di giunzione. Poiché sono caricati elettricamente, le loro proprietà addensanti e gelificanti sono altamente sensibili al tipo e alla concentrazione di sale. Gli ioni bivalenti di solito promuovono la gelificazione formando ponti salini tra regioni elicoidali caricate negativamente. I gel formati in presenza di ioni monovalenti sono solitamente termo-reversibili, mentre quelli formati in presenza di ioni polivalenti possono essere termoirreversibili. Una varietà di caratteristiche del gel può essere ottenuta alterando il grado di esterificazione della gomma gellana e la composizione minerale. Le gomme di Gellano possono essere utilizzate nelle emulsioni alimentari come addensanti o gelificanti.

Amido e suoi derivati

L’amido è uno dei polisaccaridi naturali più abbondanti, che si trova nelle radici, negli steli, nei semi e nei frutti di tutte le piante a foglia verde. L’amido viene estratto da un’ampia varietà di fonti con i più comuni mais, patate, grano, tapioca e riso. Ci sono due frazioni principali nell’amido: amilosio e amilopectina. L’amilosio è principalmente una catena lineare (MW ∼ 106) di unità di glucosio legate all’α-d-(1→4), sebbene  possa  esserci un 

numero limitato  (<0,5%) di ramificazioni collegate a α-d-(1→6). 

L’amilopectina è una molecola altamente ramificata molto grande (MW=107−5×108), costituita principalmente da unità di glucosio legate all’α-d-(1→4), ma con una frazione molto più elevata di ramificazioni legate a α-d-(1→6). Le fonti naturali di amido variano sensibilmente nel rapporto tra amilosio e amilopectina, che spiega parzialmente le differenze nelle loro caratteristiche funzionali. In natura, l’amilosio e l’amilopectina sono organizzati in strutture biologiche complesse all’interno di granuli di amido che consistono in regioni cristalline separate da regioni amorfe. Quando le soluzioni acquose di granuli di amido vengono riscaldate al di sopra di una temperatura critica, incorporano acqua e le regioni cristalline vengono interrotte. Il conseguente rigonfiamento dei granuli di amido porta ad un aumento apprezzabile della loro frazione volumetrica effettiva, portando così ad un aumento della viscosità della soluzione (“gelatinizzazione”). Dopo un ulteriore riscaldamento, una frazione dell’amido fuoriesce dai granuli e c’è una successiva diminuzione della viscosità. Quando la soluzione viene raffreddata, le regioni lineari delle molecole di amido si associano tra loro attraverso il legame idrogel (“retrogradazione”) e ci può essere un aumento della viscosità o della gelificazione. Le caratteristiche reologiche di un particolare amido nativo dipendono dall’organizzazione strutturale delle molecole all’interno del granulo di amido, dal rapporto tra amilosio e amilopectina, dalle precise caratteristiche molecolari di ciascuna di queste frazioni, dalla composizione della soluzione (ad esempio, pH, forza ionica e contenuto di zucchero) e da fattori ambientali (ad esempio, taglio, temperatura e pressione). I gel formati dall’amido nativo hanno spesso un’applicazione limitata nell’industria alimentare, perché non hanno le caratteristiche di solubilità, tessitura o stabilità desiderate. Per questo motivo, gli amidi sono spesso modificati fisicamente, chimicamente o enzimaticamente per migliorare le loro proprietà funzionali, ad esempio pregelatinizzazione, idrolisi limitata, aggiunta di gruppi laterali (polari, ionici o idrofobici) o reticolazione. Attualmente sono disponibili ingredienti di amido solubili in acqua fredda o calda, che si addensano o gelificano con o senza riscaldamento, che presentano una vasta gamma di caratteristiche del gel (ad esempio, opacità, resistenza e capacità di ritenzione idrica) e che hanno diverse stabilità alle condizioni ambientali (ad esempio, riscaldamento, congelamento, pH, forza ionica e taglio). Questi amidi sono utilizzati in un’ampia varietà di diverse emulsioni alimentari come agenti addensanti, agenti gelificanti e stabilizzanti. Per esempio, sono utilizzati in condimenti, salse, dessert e bevande per fornire caratteristiche strutturali desiderabili e per prevenire la separazione gravitazionale della materia sospesa.

Cellulosa e suoi derivati

La cellulosa è il polisaccaride naturale più abbondante, essendo il principale componente strutturale delle piante terrestri. La cellulosa è un polimero lineare con un peso molecolare relativamente alto costituito da unità di d-glucosio unite insieme da legami d-β(1→4). Allo stato naturale, la cellulosa non è solitamente adatta per l’utilizzo come modificatore di consistenza negli alimenti trasformati perché forma forti legami idrogeno intermoleco-

lari che la rendono insolubile in acqua. Tuttavia, può essere isolato e modificato chimicamente in diversi modi per produrre prodotti utili come ingredienti alimentari. I derivati della cellulosa più comuni utilizzati negli alimenti sono:

 

la metilcellulosa (MC),

⊃ la carbossimetilcellulosa (CMC),

⊃ l’idrossipropilcellulosa (HPC) e,

⊃ la metilidrossipropilcellulosa (MHPC).

Questi ingredienti sono costituiti da molecole di cellulosa che sono state modificate chimicamente aggiungendo sostituenti (M, CM, HP o MHP) alla spina dorsale della cellulosa. Questi sostituenti forniscono un ostacolo sterico che aiuta a prevenire forti associazioni intermolecolari tra le spine dorsali di cellulosa. MC, MHPC e HPC sono tutti solubili in acqua fredda, ma tendono a diventare insolubili quando la soluzione viene riscaldata al di sopra di una temperatura critica (circa 50°C-90°C). MC e MHPC formano entrambi gel reversibili o soluzioni altamente viscose dopo il riscaldamento, mentre l’HPC precipita. La forza trainante per l’aggregazione di questi derivati della cellulosa ad alte temperature è stata attribuita all’aumento dell’attrazione idrofobica tra le molecole, favorendo le interazioni cellulosa-cellulosa. MC, MHPC e HPC sono tutti polimeri non ionici e quindi hanno una buona stabilità al pH e al sale, nonché una buona compatibilità con altri ingredienti. Questi prodotti sono stati utilizzati come modificatori di consistenza in una varietà di prodotti alimentari, tra cui condimenti, salse, creme e dessert. CMC, noto anche come gomma di cellulosa, è un polimero lineare anionico, che viene prodotto attaccando chimicamente gruppi carbossimetilici alla spina dorsale della cellulosa nativa. Viene normalmente venduto sotto forma di sali di sodio o di calcio ed è disponibile in diversi pesi molecolari e gradi di sostituzione (DS). Con un DS sufficientemente elevato, la CMC è facilmente solubile in acqua e forma soluzioni viscose. Poiché la CMC è ionica, la viscosità di queste soluzioni è sensibile al pH e alla forza ionica, nonché alla presenza di altri tipi di molecole elettricamente cariche. CMC può formare gel in presenza di ioni polivalenti a causa di schermatura elettrostatica ed effetti ponte. CMC è un ingrediente inodore e insapore che viene comunemente usato in alimenti e bevande per prevenire la separazione gravitazionale delle particelle sospese e per creare attributi strutturali desiderabili e sensazione in bocca, ad esempio dessert, condimenti, salse, prodotti da forno e bevande. Un altro prodotto a base di cellulosa comunemente usato nell’industria alimentare è la cellulosa microcristallina (MCC). Questo prodotto è prodotto trattando la cellulosa nativa con acido cloridrico per dissolvere le regioni amorfe lasciando regioni cristalline come particelle di dimensioni colloidali. MCC è insolubile in acqua e quindi esiste come piccole particelle colloidali che sono prevalentemente disperse nella fase acquosa. Nelle soluzioni acquose, MCC può formare matrici tridimensionali di particelle aggregate che formano soluzioni viscose o gel a seconda della concentrazione utilizzata. Queste soluzioni sono pseudoplastiche e tixotropiche perché la rete di particelle si rompe dopo l’applicazione di forze di taglio, ma la viscosità o la resistenza del gel viene recuperata una volta rimosso lo sforzo di taglio. MCC funziona su un’ampia gamma di temperature, fornendo stabilità al congelamento/scongelamento e al calore a molti prodotti alimentari. Questo prodotto è dispersibile in acqua a pH relativamente alto (>3,8), ma può richiedere l’aggiunta di idrocolloidi protettivi per disperderlo a valori di pH più bassi. MCC può anche essere vantaggiosa nella formulazione di prodotti a basso contenuto di grassi perché fornisce una sensazione cremosa in bocca e opacità dovuta alla diffusione della luce. MCC viene utilizzata in una varietà di emulsioni alimentari per migliorare la stabilità dell’emulsione e fornire attributi strutturali desiderabili, tra cui zuppe, salse, prodotti a base di carne, condimenti e bevande. 

PROTEINE

Gelatina

La gelatina è una proteina ad alto peso molecolare derivata dal collagene animale, come maiale, mucca o pesce. La gelatina viene preparata idrolizzando il collagene mediante ebollizione in presenza di acido (gelatina di tipo A) o alcalino (gelatina di tipo B). Il punto isoelettrico della gelatina di tipo A (da ∼7 a 9) tende ad essere superiore a quello della gelatina di tipo B (∼5). La gelatina di tipo A è quindi piuttosto insolita perché è caricata 

positivamente su tutto l’intervallo di pH tipicamente presente negli alimenti. La gelatina esiste come molecola di bobina casuale a temperature relativamente elevate, ma subisce una transizione elica-bobina dopo il raffreddamento, che è a circa 10°C-30°C per la gelatina di mammifero e a circa 0°C-5°C per la gelatina di pesce. La gelatina forma un gel termoreversibile a freddo raffreddato dopo il raffreddamento al di sotto della temperatura di transizione bobina-elica a causa della formazione di zone di giunzione elicoidale tra segmenti di due o tre molecole di gelatina. Le gelatine sono utilizzate in una serie di prodotti alimentari a base di emulsioni come agenti addensanti e agenti gelificanti, tra cui dessert, bevande, zuppe, salse ed emulsioni lattiero-casearie.

Caseine

Le caseine sono una miscela complessa di diverse proteine solitamente derivate dal latte bovino mediante precipitazione acida o enzimatica. La capacità della caseina di agire come modificatore di consistenza è determinata principalmente dalla capacità delle molecole di caseina di associarsi tra loro in condizioni adeguate. Le caseine hanno frazioni significative  di  regioni  non polari lungo  le  loro  catene  polipeptidiche,  che  favoriscono 

l’auto-associazione attraverso interazioni idrofobiche. Hanno anche una quantità relativamente elevata di residui fosfososilici caricati negativamente, che favorisce l’auto-associazione attraverso la formazione di ponti elettrostatici da parte di cationi multivalenti, come Ca2+. Più in generale, l’autoassociazione della caseina è fortemente influenzata dalle interazioni elettrostatiche tra le molecole ed è quindi sensibile al pH e alla forza ionica. Le molecole di caseina possono essere fatte aggregare in vari modi per formare soluzioni viscose o gel, ad esempio con l’aggiunta di etanolo,  di caglio o con la regolazione del pH al punto isoelettrico. Gli ingredienti della caseina sono disponibili in una varietà di diverse forme in polvere per l’utilizzo in prodotti alimentari, ad esempio, caseina intera o caseinato di sodio, potassio o calcio. Le caseine sono utilizzate in un’ampia varietà di emulsioni alimentari come addensanti e gelificanti, con i più importanti sono yogurt e formaggio.

PROTEINE GLOBULARI

Un certo numero di modificatori di consistenza utilizzati nelle emulsioni alimentari si basano sull’utilizzo di proteine globulari estratte da una varietà di fonti, come siero di latte, uova e soia. Queste proteine tendono ad essere abbastanza solubili in acqua a temperatura ambiente, a condizione che il pH sia sufficientemente lontano dal loro punto isoelettrico. Tuttavia, possono addensare le soluzioni o formare gel quando vengono riscaldati al di sopra di una temperatura in cui le proteine globulari si dispiegano (tipicamente 60°C-80°C). Lo sviluppo proteico espone gruppi laterali reattivi di aminoacidi che sono normalmente sepolti all’interno delle proteine globulari, come i gruppi non polari o sulfidrilici. L’esposizione di questi gruppi promuove le interazioni intermolecolari attraverso l’attrazione idrofobica e la formazione di legami disolfuro. La gelificazione è particolarmente sensibile all’entità e alla gamma delle interazioni elettrostatiche tra le molecole proteiche, in modo che le caratteristiche del gel dipendano fortemente dal pH e dalla forza ionica. Una gamma di diversi tipi di gel può essere prodotta variando il pH, la forza ionica e le condizioni di riscaldamento, ad esempio, fragile vs gommoso, forte vs debole, trasparente vs opaco. I gel termofissati formati dalle proteine globulari tendono ad essere irreversibili, cioè quando i gel vengono raffreddati non si sciolgono.

AGENTI DI PONDERAZIONE

Gli agenti di ponderazione sono spesso utilizzati nelle emulsioni per bevande per aumentare la loro stabilità di mantecatura. Lo scopo degli agenti di ponderazione è quello di ridurre il contrasto di densità tra le goccioline d’olio e la fase acquosa circostante, riducendo così la forza motrice per l’affioramento. Una varietà di agenti di ponderazione naturali e sintetici sono disponibili per l’utilizzo nelle emulsioni per bevande. I più comuni sono l’olio vegetale bromurato (BVO) non ammesso in Europa, l’isobutirrato di acetato di saccarosio E444 (SAIB), e la gomma di estere E445. L’olio vegetale bromurato viene prodotto dall’aggiunta di molecole di bromo a legami insaturi sulle catene di acidi grassi dei triacilgliceroli negli oli alimentari, ad esempio olio di mais, olio di soia, olio di semi di cotone o olio d’oliva. La gomma estere è prodotta dall’esterificazione della colofonia del legno con glicerolo. La gomma di Damar è un essudato naturale ottenuto dagli arbusti delle famiglie Caesalpiniaceae e Dipterocarpaceae. La SAIB è prodotta dall’esterificazione del saccarosio con anidridi acetiche e isobutirriche. Gli agenti di ponderazione sono solitamente incorporati nella fase dell’olio prima dell’omogeneizzazione. La densità dell’agente di ponderazione determina la quantità necessaria per soddisfare le densità dell’olio e della fase acquosa: 

⊃ BVO = 1240 – 1330 kg m−3, (non ammesso in Europa),

⊃ E444 SAIB = 1150 kg m−3

⊃ E445 GOMMA ESTERE =1080 kg m−3

Tuttavia, il tipo e la quantità di agenti di ponderazione che possono essere utilizzati nelle emulsioni per bevande è limitato dalle normative governative e internazionali in molti paesi. Con questi livelli relativamente bassi significa che è possibile utilizzare agenti di ponderazione solo per migliorare la stabilità delle emulsioni O→W, con concentrazioni di goccioline molto basse, in genere <0,1% in peso, che praticamente limita il loro uso alle emulsioni per bevande.

CORRETTORI DI ACIDITA'

Il pH della fase acquosa svolge un ruolo estremamente importante nel determinare le proprietà fisico-chimiche, microbiologiche e organolettiche delle emulsioni alimentari. Il pH della maggior parte delle emulsioni alimentari rientra nell’intervallo compreso tra 2,5 (per esempio emulsioni per bevande) e 7,5 (per esempio formulazioni per lattanti). Il pH della fase acquosa può essere regolato aggiungendo acidi o basi organiche o inorganiche.

Il pH può essere abbassato aggiungendo acidi organici o inorganici, come acido acetico, lattico, citrico, malico, fumarico, succinico o fosforico. Può anche essere abbassato aggiungendo batteri (streptococchi lattobacilli) o enzimi (δ-gluconolattone) a un alimento per promuovere reazioni biochimiche che portano alla produzione di acido. Il pH può essere aumentato aggiungendo vari tipi di sali organici e inorganici, come fosfato, citrato, carbonato, bicarbonato, ossido e sali di idrossido. Il pH di una soluzione acquosa può essere stabilizzato ad un determinato valore utilizzando un sistema tampone appropriato. Ci possono essere alcuni ingredienti funzionali presenti all’interno di un’emulsione alimentare che sono stati originariamente aggiunti per uno scopo diverso, ma che hanno anche una significativa capacità tampone, ad esempio le proteine. In alternativa,  possono essere aggiunti ingredienti specifici come gli agenti tamponanti, per esempio acidi organici o inorganici deboli in combinazione con sali. Il tipo di sistema tampone utilizzato dipende dal pH dell’alimento. Ad esempio, gli intervalli degli agenti tampone efficaci  comunemente usati sono:

pH 2,1-4,7 per acido citrico-citrato di sodio;

pH 3,6-5,6 per acido acetico-acetato di sodio;

pH 2,0-3,0, pH 5,5-7,5 e pH 10-12 per i tre anioni orto- e pirofosfato, rispettivamente.

MINERALI

Molti minerali sono essenziali per il mantenimento della salute umana, oltre a dare un importante contributo alle proprietà fisico-chimiche e sensoriali degli alimenti. I minerali negli alimenti possono esistere in una varietà di forme diverse, inclusi ioni liberi, complessi e composti, a seconda del tipo e delle condizioni ambientali, ad esempio pH, forza ionica, temperatura e composizione della soluzione. La solubilità dei minerali nelle fasi acquosa e oleosa può variare notevolmente a seconda della forma in cui si trovano, il che ha importanti conseguenze per le loro proprietà funzionali negli alimenti. Per esempio, una forma chelata di un minerale può agire in modo molto diverso rispetto alla forma non chelata. È quindi spesso importante controllare la forma in cui i minerali sono presenti all’interno di un alimento. Attualmente ci sono carenze nel consumo di alcuni minerali che sono essenziali per il mantenimento di una buona salute, come il calcio, ferro, selenio e zinco. Di conseguenza, molti produttori stanno fortificando i loro alimenti con questi minerali. D’altra parte, il consumo eccessivo di altri minerali (ad esempio, Na+) è stato collegato a effetti avversi sulla salute, come l’ipertensione. Per questo motivo, i produttori di alimenti stanno sviluppando strategie efficaci per ridurre i livelli o rimuovere completamente questi tipi di minerali dagli alimenti , ma la modifica della composizione minerale delle emulsioni alimentari per migliorare i loro aspetti nutrizionali può causare cambiamenti indesiderati nelle loro proprietà fisico-chimiche e sensoriali. Alte concentrazioni di minerali possono avere un effetto negativo sulla stabilità di aggregazione delle emulsioni olio-acqua contenenti goccioline stabilizzate elettrostaticamente a causa dello screening elettrostatico e degli effetti leganti gli ioni. Questi effetti possono verificarsi a concentrazioni minerali relativamente basse (<5 mM) quando sono presenti controioni polivalenti, come il Ca²+ in un’emulsione contenente goccioline caricate negativamente. Alcuni ioni minerali possono anche promuovere reazioni chimiche indesiderate che portano al deterioramento del prodotto, per esempio, gli ioni di ferro e rame possono promuovere l’ossidazione dei lipidi. In questi sistemi, di solito è necessario aggiungere agenti chelanti per sequestrare gli ioni minerali e impedire loro di causare instabilità chimica. Alcuni tipi di minerali influenzano anche le proprietà funzionali di altri ingredienti alimentari, per esempio, la capacità di molti biopolimeri di addensare o gelificare una soluzione dipende dal tipo e dalla concentrazione di ioni minerali presenti. Un’attenta selezione e controllo degli ioni minerali presenti nelle emulsioni alimentari è quindi importante quando si formula un prodotto di successo.

AGENTI CHELANTI/SEQUESTRANTI

Gli agenti chelanti sono spesso aggiunti agli alimenti per sequestrare ioni minerali polivalenti. La chelazione degli ioni minerali può avere una serie di funzioni benefiche nelle emulsioni alimentari, tra cui il miglioramento della solubilità degli ioni minerali, l’inibizione  dell’ ossidazione  lipidica,  il  ritardo  della  perdita  di  colore  o  sapore  e  la 

prevenzione dell’aggregazione delle goccioline cariche. Molti degli agenti chelanti più efficaci attualmente utilizzati nelle emulsioni alimentari sono sintetici, ad esempio EDTA, acido fosforico e polifosfati. Tuttavia, c’è una certa preoccupazione per l’uso di agenti chelanti sintetici perché si ritiene che leghino i minerali così fortemente che potrebbero non essere biodisponibili e perché i consumatori non li considerano “label friendly”. Gli agenti chelanti naturali, come l’acido citrico, possono essere utilizzati per sequestrare i minerali, ma tendono ad essere meno efficaci e hanno un uso limitato in molti alimenti a causa del loro sapore, solubilità e/o requisito per ambienti acidi. Sono quindi in corso ricerche per identificare agenti chelanti naturali alternativi che possano essere utilizzati in una gamma più ampia di applicazioni alimentari. Una varietà di proteine, idrolizzati proteici e polisaccaridi hanno dimostrato di essere efficaci nel chelare i metalli di transizione. È importante assicurarsi che il sistema chelante scelto sia efficace nelle condizioni della soluzione nel prodotto (per esempio, pH, composizione ionica e temperatura) e che non influisca negativamente sulle proprietà funzionali di altri ingredienti alimentari.

ANTIOSSIDANTI

L’ossidazione dei lipidi è una delle reazioni chimiche più importanti che si verificano nelle emulsioni alimentari e che causa il deterioramento della qualità del prodotto. L’ossidazione lipidica può portare alla produzione di un sapore sgradevole, alla perdita di lipidi polinsaturi benefici e alla formazione di prodotti di reazione potenzialmente tossici. 

“Ossidazione lipidica” è un termine generale che viene utilizzato per descrivere una complessa sequenza di cambiamenti chimici che derivano dall’interazione dei lipidi con le specie attive dell’ossigeno. Il preciso meccanismo di ossidazione lipidica in un particolare alimento dipende dalla natura delle specie reattive presenti e dal loro ambiente fisico-chimico. L’ossidazione lipidica può essere divisa in tre fasi distinte: inizio, propagazione e termine. Uno dei mezzi più efficaci per ritardare l’ossidazione dei lipidi negli alimenti grassi è incorporare gli antiossidanti. Gli antiossidanti funzionano con una varietà di metodi diversi, tra cui il controllo dei substrati di ossidazione (ad esempio, ossigeno e lipidi), il controllo dei proossidanti (ad esempio, specie reattive dell’ossigeno e metalli proossidanti) e l’inattivazione dei radicali liberi. Gli antiossidanti possono essere suddivisi in due categorie a seconda del meccanismo con cui operano: antiossidanti primari e antiossidanti secondari. Gli antiossidanti primari ritardano l’ossidazione dei lipidi perché sono in grado di accettare i radicali liberi, ritardando così la fase di iniziazione o interrompendo la fase di propagazione. L’efficacia di questi antiossidanti dipende dalla loro struttura chimica, dalle condizioni della soluzione (pH, forza ionica e temperatura) e dall’ambiente fisico-chimico (olio, acqua o regione interfacciale). Gli antiossidanti che sono efficaci nel ritardare l’ossidazione lipidica negli oli sfusi potrebbero non essere altrettanto efficaci nelle emulsioni a causa delle differenze nella loro posizione rispetto ai substrati lipidici o ai proossidanti. Molti additivi alimentari sintetici, come BHA, BHT e TBHQ, sono antiossidanti comuni utilizzati nei sistemi alimentari. Questi antiossidanti sintetici sono spesso molto efficaci nel controllare l’ossidazione dei lipidi; tuttavia, la domanda dei consumatori per tutti gli alimenti naturali ha spinto l’industria alimentare a cercare alternative più “label friendly”. Per questo motivo, sono stati condotti numerosi studi per valutare l’efficacia degli antiossidanti naturali che rompono la catena in oli ed emulsioni sfusi, tra cui tocoferoli, estratti di frutta ed estratti vegetali. Gli antiossidanti secondari possono ritardare l’ossidazione dei lipidi attraverso una varietà di meccanismi, tra cui la chelazione dei metalli di transizione, il reintegro dell’idrogeno in antiossidanti primari, lo scavenging dell’ossigeno e la disattivazione delle specie reattive. Va notato che nessuno di questi meccanismi comporta la conversione di specie di radicali liberi in prodotti più stabili. Dal punto di vista delle emulsioni olio-in-acqua, il tipo più importante di antiossidanti secondari sono quelli che chelano gli ioni dei metalli di transizione. La presenza di metalli di transizione, come ferro o rame, nella fase acquosa delle emulsioni O→W, ha dimostrato di essere un fattore importante nella promozione dell’ossidazione lipidica. L’efficacia dei metalli di transizione nel promuovere l’ossidazione lipidica aumenta drammaticamente quando si trovano vicino alle superfici delle goccioline perché sono quindi più vicini al substrato lipidico. Di conseguenza, qualsiasi componente della fase acquosa che chela i metalli di transizione e li rimuove dalle vicinanze della superficie delle goccioline dovrebbe ritardare l’ossidazione dei lipidi. Una varietà di agenti chelanti sintetici e naturali sono disponibili come additivi per prevenire l’ossidazione lipidica negli alimenti, ad esempio EDTA, acido fosforico, polifosfati, acido citrico, altri acidi organici, proteine e polisaccaridi. La scelta di un particolare agente chelante dipende dal tipo di alimento specifico. Esistono diversi mezzi per ritardare l’ossidazione degli oli emulsionati, che non sono disponibili per ritardare l’ossidazione degli oli sfusi. Ad esempio, l’ossidazione lipidica può essere ritardata in emulsioni O→W rivestendo le goccioline di olio con una membrana interfacciale relativamente spessa che viene caricata positivamente in modo da impedire agli ioni dei metalli di transizione di entrare in stretto contatto con i lipidi all’interno delle goccioline. In pratica, il mezzo più efficace per controllare l’ossidazione lipidica nelle emulsioni è spesso quello di utilizzare una combinazione di diverse strategie antiossidanti.

CONSERVANTI

I conservanti chimici che hanno proprietà antimicrobiche vengono aggiunti a molti tipi di emulsioni alimentari per prevenire il deterioramento durante lo stoccaggio e garantirne la sicurezza per il consumo umano. Il tipo di agente antimicrobico utilizzato in una particolare emulsione alimentare dipende dal pH e dalla lavorazione termica del prodotto,

nonché dalla sua compatibilità con gli altri ingredienti presenti. Alcuni agenti antimicrobici chimici comuni e i loro intervalli di pH efficaci sono: 

⊃ acido acetico (pH 3,0-5,0),

⊃ acido benzoico (pH 2,5-4,0),

⊃ acido sorbico (3,0-6,5),

⊃ acido propionico (2,5-5,0),

⊃ solfiti (2,5-5,0) e,

⊃ nitriti (4,0-5,5). 

A causa della crescente domanda dei consumatori di prodotti alimentari “naturali”, i produttori alimentari stanno sempre più cercando di sostituire i conservanti chimici con antimicrobici più “label friendly” estratti da fonti naturali, ad esempio erbe, spezie e piante. Va sottolineato che oltre all’utilizzo di additivi antimicrobici, la crescita microbica nelle emulsioni alimentari viene inibita anche utilizzando vari altri metodi, ad esempio il controllo del pH, il controllo dell’umidità, il trattamento termico, il trattamento non termico, il raffreddamento e il congelamento.

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