Imbrunimento non enzimatico – III parte

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L’imbrunimento non enzimatico, contrapposto a quello enzimatico, è quel fenomeno abbiamo visto manifestarsi in seguito ai trattamenti tecnologici quali la cottura, la pastorizzazione, ecc. In realtà il calore accelera il fenomeno dato che può manifestarsi in alcuni alimenti (es. latte in polvere) anche a temperatura ambiente durante lo stoccaggio prolungato in ambienti umidi. Riassumendo, i fattori che influenzano maggiormente la reazione di Maillard sono la natura degli zuccheri (riducenti),  la temperatura, l’aw e il pH. In merito agli zuccheri si può dire che gli aldosi (ribosio, glucosio, galattosio) sono più reattivi dei chetosi (ribulosio, fruttosio), che i monosaccaridi a 5 atomi di carbonio lo sono di più rispetto a quelli con 6 che a loro volta lo sono più dei disaccaridi (maltosio e lattosio).

aldosi e chetosi

Considerato ciò, diminuire il livello di zuccheri riducenti quali substrati reattivi può essere una via per modulare o evitare imbrunimenti indesiderati: trattamenti enzimatici con glucosio ossidasi permettono ad esempio di rimuovere il glucosio, ossidandolo a acido gluconico, dalle uova prima di sottoporle a disidratazione; allo stesso modo si può intervenire sulle “chips” prima della frittura. La temperatura è stata considerata e valutata nella pratica come fattore influente sia nella cottura che per la caramellizzazione degli zuccheri. Ogni tappa della reazione di Maillard possiede una propria energia di attivazione (Ea) ed in considerazione di ciò, l’imbrunimento può essere accelerato, rallentato o inibito in funzione della quantità e qualità del calore fornito. Per quanto riguarda lo sviluppo degli aromi caratteristici associati alla cottura, all’inizio degli anni ’80, Nursten ha suggerito una suddivisione in 3 gruppi:

– prodotti derivanti dalla disidratazione e frammentazione degli zuccheri quali furani, pirani, ecc.;
– prodotti derivanti dalla degradazione degli aminoacidi (soprattutto a carico di lisina, asparaginaglutamina, cisterna e metionina) quali aldeidi e composti solforati;
– prodotti volatili derivanti da altre interazioni quali pirroli, pirazine, imidazoli, tiazoli, ecc.

Abbiamo anche visto come l’attività dell’acqua (aw) influenzi la reazione di Maillard trovando il suo picco massimo a valori compresi tra 0,600,75: nel pane ad esempio, la differenza di colore e sapore percepibile tra la parte esterna, dove avviene la rapida disidratazione, e quella interna, più umida, è un esempio lampante di tale effetto.

aw

Il pH è l’altro parametro importante per l’avvento dell’imbrunimento e intorno al valore neutrobasico (7-8) risulta essere di velocità maggiore. Anche il sapore ne è influenzato visto che ad ogni pH si ha la formazione di un mix di molecole diverse che contribuiscono a conferire in maniera più o meno marcata il flavour all’alimento. Semplificando possiamo dire che lo sviluppo di alcune sostanze quali le pirazine è favorito da valori alti di pH mentre certe altre, i furani e furfurali soprattutto, è favorito a pH più bassi. Alcuni esempi di molecole aromatiche che si possono sviluppare a seguito della reazione di Maillard sono il 2-idrossimetilfurano (A), nota di caramello dolce, il 3-idrossi-5-etil-4-metil-2-furanone (B), nota di caramello, il furaneolo (C), nota di caramello, il 2,5-dimetil-4-metossi-3-furanone (D), nota di sherry, il 2-furanmetantiolo (E), nota di caffè tostato e il 3,5-dimetil-1,2,4-tritiolano (F), nota di cipolla.

aromi Maillard

Ora che abbiamo qualche elemento in più proviamo a vedere in senso più generale cosa accade durante la cottura nel caso del pane o della pizza sapendo che le temperature di processo si aggirano intorno ai 190270 °C. Dopo la lievitazione, all’inforno, si ha un aumento dell’attività microbica che si interrompe poi intorno ai 4555 °C, e di quella enzimatica che prosegue invece fino ai 7080 °C. Da una parte gli enzimi, soprattutto alfa e beta amilasi, scompongono l’amido idratato a destrine e zuccheri, dall’altra il metabolismo dei lieviti genera l’anidride carbonica (CO2), l’alcol (CH3CH2OH) e il vapore acqueo che portano alla modifica e all’espansione dell’impasto fino al momento in cui una crosta sarà formata.

struttura_pane

E’ proprio sulla crosta dove le temperature superano abbondantemente i 100 °C che avvengono le reazioni di caramellizzazione e di Maillard tra gli zuccheri formatesi (e/o aggiunti intenzionalmente) e gli aminoacidi liberi che portano alla generazione di composti colorati e aromatici.

pane_cotto

Anche la parte interna dell’impasto è soggetta a trasformazioni chimiche e fisiche ma, a differenza di quanto accade in quella più esterna, la temperatura non supera i 100 °C e così le reazioni di imbrunimento non enzimatico risultano sfavorite a tal punto da farla apparire pressoché bianca.

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