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I Sequestranti sono sostanze che formano complessi chimici con ioni metallici; sono additivi alimentari che migliorano la qualità e la stabilità degli alimenti attraverso la formazione di complessi chelati.
I sequestranti sono uno strumento prezioso grazie alla loro vasta gamma di scopi e usi. L’integrità degli alimenti sia trasformati che non, può essere migliorata con i sequestranti, in particolar modo per quanto riguarda l’ossidazione e la ritenzione di acqua. I sequestranti sono in grado di rallentare l’ossidazione lipidica e migliorare la ritenzione idrica. In generale, i sequestranti approvati per l’uso nei prodotti alimentari sono considerati sicuri ed efficaci ai livelli di utilizzo stabiliti dalle normative di vari Paesi.
La reazione causata dai sequestranti protegge i prodotti alimentari dalle reazioni chimiche, ossidative ed enzimatiche che promuovono il deterioramento durante la lavorazione, la conservazione o la preparazione degli alimenti attraverso la chelazione. I sequestranti formano complessi chelati con ioni metallici polivalenti (cioè rame, ferro e nichel), e possono servire a una varietà di scopi nel mantenimento della qualità del cibo. Il termine chelato deriva dalla parola greca “artiglio”, e spesso assomigliano a un artiglio con lo ione metallico stretto tra le tenaglie della molecola organica. Come additivo alimentare esiste e viene utilizzato da oltre 75 anni, perciò il loro meccanismo e i loro scopi sono relativamente ben compresi.
I sequestranti si legano agli ioni metallici, rallentando quindi le reazioni di ossidazione e prolungando la durata di conservazione dei prodotti alimentari. I sequestranti insieme agli antiossidanti svolgono normalmente una funzione conservante negli alimenti.
I complessi formati dai sequestranti mostrano proprietà uniche in termini di capacità di funzionare in una matrice alimentare. I sequestranti sono stati adottati come additivi alimentari comuni per una varietà di scopi negli alimenti; ma, la ragione principale sarebbe quella di garantire la qualità del prodotto dopo lunghi periodi di conservazione. I sequestranti possono contribuire in modo importante alla stabilizzazione e alla sostenibilità della qualità del grasso/olio, anche se non contribuiscono direttamente ad inibire l’ossidazione. Tuttavia, svolgono un ruolo importante nel ritardarla chelando le tracce di metalli che sono catalizzatori pro-ossidanti. La chelazione dei metalli rallenta o addirittura elimina la capacità di attività pro-ossidante di alcuni metalli nei prodotti alimentari.
I sequestranti mostrano un’interessante effetto sinergico con gli antiossidanti, dimostrato peraltro da una varietà di applicazioni alimentari. Per esempio, il loro uso combinato, riesce a prevenire e perfino a inibire la decomposizione delle vitamine solubili in olio, che notoriamente sono componenti altamente instabili nei prodotti alimentari. L’uso dei sequestranti è molto utile e ormai ben consolidato, anche in prodotti inclini all’imbrunimento enzimatico come frutta, verdura, patate e prodotti lattiero-caseari.
L’altro ruolo chiave dei sequestranti è la loro capacità di aiutare il prodotto a trattenere l’acqua durante la sua lavorazione e il suo stoccaggio. Questo, può essere osservato appieno, con i fosfati utilizzati nei prodotti a base di carne trasformata. I fosfati sono un ingrediente comune in molti prodotti a base di carne lavorata e hanno un ruolo diretto sugli attributi sensoriali e sulle tecniche di lavorazione implementate nell’industria della carne. Analogamente alla chelazione nei metalli presenti nell’acqua, i fosfati sono in grado di chelare anche i cationi bivalenti presenti nella carne. Una teoria classica sostiene che i fosfati, legano i cationi bivalenti lontano dai ponti trasversali delle proteine, permettendo così alla struttura proteica di svelarsi e di trattenere più acqua attraverso un’attività capillare. Alcune ricerche suggeriscono che i fosfati possono influenzare solo i cationi liberi, con effetti invece limitati se non nulli, sui cationi già legati alle proteine. La chelazione cationica da fosfati alcalini protegge le carni cotte dal sapore di “riscaldato”, stabilizzando il colore del prodotto, e migliorando la ritenzione dell’acqua durante lo scongelamento dei prodotti congelati.
La reazione di un sequestrante con ioni metallici e alcalini provoca la formazione di complessi metallici dove lo ione metallico o alcalino è legato con un donatore di elettroni carico o non carico denominato ligando. Per definizione, il sequestrante è una molecola con siti di legame che consentono la formazione di un complesso metallico.
Ione metallico + Legante (sequestrante) = Complesso metallico di nuova formazione
Affinché un sequestrante sia efficace, devono essere soddisfatte due condizioni generali. In primo luogo, il sequestrante deve avere la corretta configurazione sterica ed elettronica in relazione allo ione metallico su cui si agisce e, in secondo luogo, le condizioni ambientali (pH, forza ionica, solubilità, ecc.) devono favorire la formazione del nuovo complesso.
Mentre un gran numero di sequestranti sono noti per essere altamente efficaci come agenti complessanti metallici, una grande preoccupazione dei trasformatori alimentari e delle agenzie governative di regolamentazione continua ad emergere per quanto riguarda la loro sicurezza. Pertanto, la maggior parte dei sequestranti utilizzati nell’industria alimentare sono sostanze presenti in natura come:
⊃ acidi policarbossilici,
⊃ acidi idrossicarbossilici,
⊃ acidi polifosforici,
⊃ amminoacidi e varie altre macromolecole.
Una volta stabilita la sicurezza e l’efficacia, gli altri fattori determinanti che determinano l’utilità di un sequestrante sono l’effetto sulla qualità del prodotto e sugli attributi sensoriali (colore, sapore, ecc.). Esempi comuni di sequestranti negli alimenti possono essere suddivisi in tre categorie principali, che saranno discusse nelle sottosezioni successive.
Acido etilendiamminotetraacetico (EDTA)
Probabilmente il più riconosciuto di tutti i sequestranti, l’EDTA è ampiamente utilizzato con grande successo come agente chelante in applicazioni sia alimentari che non alimentari. L’EDTA è un solido incolore solubile in acqua che viene tipicamente utilizzato nell’industria alimentare in una forma di sale disodico (E385). L’EDTA contiene sei gruppi donatori (esadentato) e ha la capacità di legarsi sei volte, in due posizioni di azoto e in quattro posizioni di ossigeno.
E385 Etilendiamminotetraacetato di Calcio Disodico
Sali come l’EDTA, che è un agente chelante o sequestrante sintetico, sono noti per formare forti complessi con cationi, rendendoli così buoni agenti per l’uso nei sistemi alimentari come stabilizzanti e sequestranti. Questo sale possiede anche altri benefici per la salute quando incorporato negli alimenti; Ha attività antimicrobica dovuta al fatto che chela con cationi, che sono elementi essenziali necessari per la crescita microbica, limitando così la loro disponibilità ai patogeni. L’EDTA è anche noto per sequestrare con cationi particolarmente bivalenti che collegano lipopolisaccaridi e altre biomolecole di membrana, destabilizzando la membrana citoplasmatica batterica. Si tratta di un sale misto e viene preparato facendo reagire l’acido con una miscela di idrossidi di calcio e sodio. Agisce come sequestrante, la sua azione legante rimuove le tracce di ioni metallici presenti nelle materie prime o nell’acqua di processo. Alcuni metalli come il ferro, possono destabilizzare per esempio una bevanda e catalizzare la degradazione dei suoi componenti aromatizzanti, causando ossidazione e note stonate. La loro rimozione serve a mantenere la stabilità dei prodotti durante lo stoccaggio e ad aumentare la shelf-life. Nel complesso, l’EDTA forma complessi molto stabili con la maggior parte degli ioni metallici (in particolare calcio e magnesio), e si è dimostrato sicuro a bassi livelli di utilizzo nei prodotti alimentari, ma indipendentemente da questo, ai sensi del Reg.UE 1333/2008, il calcio disodico EDTA è consentito solo in un numero molto limitato di alimenti, e con livelli massimi specificati in ciascun caso. Le categorie alimentari dove l’EDTA E385 è ammesso sono:
02.2.2 Altre emulsioni di oli e grassi comprese le paste da spalmare, (solo grassi da spalmare, aventi tenore di grassi pari o inferiore al 41 %);
04.2.3 Ortofrutticoli in recipienti (solo prodotti orticoli e di leguminose, funghi e carciofi);
09.1.2 Molluschi e crostacei non trasformati (Solo crostacei congelati e surgelati);
09.2 Pesce e prodotti della pesca trasformati, compresi molluschi e crostacei (solo pesce, crostacei e molluschi in scatola o in barattolo);
12.6 Salse (solo salse emulsionate).
I fosfati sono la forma naturale del fosforo minerale e l’anione che forma il sale dell’acido fosforico. Molti tipi diversi di sali di fosfato sono approvati per l’uso, tra cui fosfati di sodio, fosfati di calcio e fosfati di potassio (vedi elenco sotto). Le applicazioni alimentari comuni includono prodotti a base di carne lavorata, gelati e prodotti lattiero-caseari surgelati. Con particolare attenzione alla lavorazione della carne, i fosfati offrono ruoli multifunzionali con effetti diretti sulla ritenzione dell’acqua e migliori proprietà leganti. L’industria della carne ha tentato per diversi anni di sostituire i fosfati con ingredienti più “naturali” per soddisfare i requisiti di etichetta pulita, ma non sono stati scoperti sostituti diretti né vengono attualmente utilizzati sostituti completi.
Per esempio, l’acido fosforico è un antiossidante, un correttore di acidità ed un agente sequestrante (chelante). Può essere addizionato a diversi prodotti: è utilizzato, soprattutto, nelle bevande gassate (per esempio quelle a base di cola), nei cibi surgelati, nelle salse, nelle carni e nei prodotti a base di formaggio.
L’Efsa ha riesaminato la sicurezza dei fosfati (E338-341, E343, E450-452) come additivi alimentari nel 2019; Il gruppo di esperti scientifici ha ritenuto che i fosfati abbiano una bassa tossicità orale acuta e non vi è alcuna preoccupazione per quanto riguarda la genotossicità e la cancerogenicità. Ma a luglio 2023 l’Efsa ha pubblicato un invito un invito a presentare dati tecnici sugli additivi alimentari consentiti acido fosforico – fosfati – di-, tri- e polifosfati (E338–341, E343, E450–452) per un ulteriore valutazione del rischio.
CLASSI
E338 Acido fosforico
E339 Fosfati di sodio
E340 Fosfati di potassio
E341 Fosfati di calcio
E343 Fosfati di magnesio
E450 Difosfati
E451 Trifosfati
E452 Polifosfati
E338 Acido Fosforico
E339 (i) Fosfato Monosodico
E339 (ii) Fosfato Disodico
E339 (iii) Fosfato Trisodico
E340 (i) Fosfato Monopotassico
E340 (ii) Fosfato Dipotassico
E340 (iii) Fosfato Tripotassico
E341 (i) Fosfato Monocalcico
E341 (ii) Fosfato Dicalcico
E341 (iii) Fosfato Tricalcio
E343 (i) Fosfato di Magnesio
E343 (ii) Fosfato di Dimagnesio
E450 (i) Difosfato Disodico
E450 (ii) Difosfato Trisodico
E450 (iii) Difosfato Tetrasodico
E450 (v) Difosfato di Tetrapotassio
E450 (vi) Difosfato di dicalcio
E450 (vii) Di-idrogenodifosfato di Calcio
E451 (i) Trifosfato Pentasodico
E451 (ii) Trifosfato Pentapotassico
E452 (i) Polifosfato di Sodio
E452 (ii) Polifosfato di Potassio
E452 (iii) Polifosfato di Sodio e di Calcio
E452 (iv) Polifosfato di Calcio
E339 FOSFATI DI SODIO
Il fosfato di sodio è il sale sodico dell’acido fosforico; è sia un regolatore di acidità che un agente chelante, ma anche un antiimpaccante. Inoltre, il fosfato di sodio ha la capacità di esaltare l’azione degli antiossidanti.
E340 FOSFATI DI POTASSIO
Il fosfato di potassio è un regolatore di acidità e un agente chelante (usato per legare gli ioni metallici). Previene l’essiccazione e viene utilizzato come stabilizzante acido nelle polveri e per prevenire la formazione di grumi. Aumenta l’attività degli antiossidanti.
E341 FOSFATI DI CALCIO
Emulsionante, Umidificante, Sequestrante, Stabilizzante, Addensante
Il fosfato di calcio è una famiglia di materiali e minerali contenenti ioni calcio Ca²+ insieme ad anioni fosfato inorganico.
E343 FOSFATI DI MAGNESIO
I fosfati di magnesio sono sali di magnesio dell’acido fosforico; sono prodotti acidificanti ampiamente utilizzati, anche in concomitanza con altri additivi, ma vengono poco citati nei vari testi. I fosfati di magnesio sono usati come emulsionanti, come coadiuvante degli antiossidanti e come “anti-impaccanti”.
E450 DIFOSFATI
I difosfati sono un gruppo di composti formati dall’unione di sali di sodio, di potassio e di calcio insieme a fosfati. Sono tutti ottenuti per via sintetica e svolgono principalmente una funzione emulsionante, stabilizzante e come correttori di acidità.
E451 TRIFOSFATI
Il tripolifosfato di sodio, il sale sodico del penta-anione polifosfato, noto anche come tripolifosfato pentasodico o trifosfato di sodio (diverso dal fosfato trisodico), è un ingrediente sintetico utilizzato principalmente per trattenere l’umidità nei pesci. Con la sua capacità di trattenere l’acqua, gli usi primari del tripolifosfato di sodio alimentare sono di migliorare la qualità del consumo nella lavorazione degli alimenti, in particolare nei prodotti a base di carne e pesce. Viene anche applicato negli alimenti per animali domestici (ad es. cibo per cani e gatti), sempre allo scopo di legare l’acqua e mantenere umido il cibo. E’ un additivo comunemente aggiunto al pesce congelato (ad esempio merluzzo) prima del congelamento e il suo scopo principale è quello di ridurre la quantità di acqua di scongelamento.
è un additivo comune aggiunto al pesce (ad esempio merluzzo) prima del congelamento e il suo scopo principale è quello di ridurre la quantità di acqua di scongelamento (o mantenere l’acqua) e rendere i frutti di mare più sodi e lisci. Potresti anche trovarlo in altri frutti di mare surgelati, come capesante, gamberetti e aragoste.
Il gusto, l’odore, la consistenza e la succosità sono proprietà importanti dei frutti di mare, ma la maggior parte dei frutti di mare è facilmente danneggiata a causa dei cristalli di ghiaccio e della denaturazione delle proteine durante lo stoccaggio del congelamento.
È la proteina nella carne di pesce che determina le prestazioni di ritenzione idrica. Il polifosfato è un agente di ritenzione idrica ampiamente utilizzato per i frutti di mare per prevenire la denaturazione delle proteine durante il congelamento.
Nella produzione di filetti di pesce congelati, i filetti di pesce vengono immersi in una soluzione di tripolifosfato di sodio con una certa concentrazione prima del congelamento.
Il livello di prestazioni di ritenzione idrica è strettamente correlato alla qualità dei prodotti ittici come consistenza, tenerezza, affettabilità, elasticità e gusto. Se senza tripolifosfato di sodio, quando scongelato, la maggior parte dei frutti di mare è incline a perdere peso (acqua) e generare un aspetto più scuro e rendere il corpo fragile.
Carne
Il fosfato è ampiamente usato nella lavorazione della carne e i suoi scopi principali sono i seguenti:
I fosfati comunemente usati nella produzione di carne includono polifosfato di sodio, pirofosfato di sodio ed esametafosfato di sodio.
I polifosfati sono additivi comunemente usati nella lavorazione della carne. L’aggiunta di STPP alla carne migliora la consistenza e il colore, riduce la perdita di cottura e aumenta la resa del prodotto. Si ritiene che tale meccanismo sia attraverso l’aumento del pH, il rafforzamento del potere ionico e la chelazione degli ioni metallici.
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E452 POLIFOSFATI
E575 Gluconedeltalattone
E576 Gluconato di Sodio
E577 Gluconato di Potassio
E578 Gluconato di Calcio
Il gluconato di sodio o d-gluconato di sodio, il sale sodico dell’acido gluconico, è diverso dagli altri gluconati che possono essere utilizzati come nutrienti, questo additivo è utilizzato principalmente come agente chelante.
l gluconato di sodio alimentare ha varie funzioni e può essere utilizzato come:
⊃ agente sequestrante,
⊃ tampone di pH nelle bevande,
⊃ miglioratore del gusto per le bevande, maschera i retrogusti dei dolcificanti artificiali, delle proteine della soia, dei minerali e l’amarezza della caffeina.
⊃ stabilizzante nei prodotti a base di carne perchè aumenta la capacità di legare l’acqua della carne migliorandone la compattezza e l’affettabilità.
⊃ Il gluconato di sodio è un sostituto dei fosfati.
CICLODESTRINA
Le ciclodestrine sono utilizzate nell’industria alimentare anche come importanti additivi alimentari che svolgono molte funzioni come: protezione degli ingredienti lipofili negli alimenti sensibili all’ossigeno e fotosensibili; solubilizzazione di vitamine e coloranti alimentari; stabilizzanti di fragranze e aromi. Le ciclodestrine sono anche sequestranti e sono utilizzate per prodotti alimentari complessi come aspartame, glicirrizina e rubusoside (dolcificanti), stabilizzandoli così e migliorando i loro sapori. Inoltre, le ciclodestrine sono state segnalate per legare il colesterolo ed eliminarlo dal corpo.
E 459 BETA-CICLODESTRINA
La beta-ciclodestrina è un saccaride ciclico non riducente formato da sette unità di D-glucopiranosile con legame α 1→4. Il prodotto è il risultato dell’azione dell’enzima cicloglicosiltrasferasi (CGTasi) ottenuto da Bacillus circulans, Paenibacillus macerans o dal ceppo ricombinante SJ1608 di Bacillus licheniformis su amido parzialmente idrolizzato.
ACIDO CITRICO E CITRATI (derivati dell’acido citrico)
E330 Acido Citrico
E331 (i) Citrato Monosodico
E331 (ii) Citrato Disodico
E331 (iii) Citrato Trisodico
E332 (i) Citratro Tripotassico
E333 (i) Citrato Monocalcico
E333 (ii) Citrato Dicalcico
E333 (iii) Citrato Tricalcico
L’acido citrico è un acido tricarbossilico organico debole che si trova naturalmente negli agrumi. Accanto al suo ruolo di agente aromatizzante, l’acido citrico è ampiamente usato come regolatore di acidità, antiossidante, agente di ritenzione del colore e sequestrante. L’acido citrico e i citrati sono sequestranti abbastanza efficaci perchè legano i metalli in complessi solubili in acqua. Vedi anche: Acidificanti _Correttori di Acidità.
Come tutti gli altri additivi, ai sensi della legislazione UE, prima di poter essere impiegati negli alimenti, i sequestranti devono essere autorizzati. Solo quelli autorizzati sono inseriti nell’elenco del regolamento CE 1333/2008, che specifica anche le loro condizioni di impiego. Gli acidificanti alimentari devono altresì conformarsi ai requisiti di purezza approvati, di cui al regolamento UE 231/2012.
Il Regolamento, prevede un elenco “positivo” di additivi ammessi negli alimenti , ma è bene tenere presente che: