LA CHIMICA E GLI ALIMENTI Lezioni

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1 1 INTRODUZIONE Il ciclo d'esperienze che ci accingiamo a realizzare consente di comprendere quali sono le reazioni chimiche che avvengono, quando il cibo è digerito e metabolizzato. Ci serviremo di materiali di laboratorio che si suddividono in oggetti in vetro, strumenti e reattivi chimici. I materiali in vetro sono: barattoli vari, provette, imbuti, Cilindro da 50 ml, bacchettine, termometro da -10 a 100, vetrino ad orologio 6 cm, vetrino al cobalto, pipette, becher ml 250 ecc. Gli strumenti sono: spatola, lampada ad alcool, reticella, treppiedi, mortaio con pestello, filo di platino, contagocce tarato, bottiglie a spruzzetta, pinza di legno (per prendere provette che scottano), portaprovette ecc. I reattivi chimici sono composti chimici che servono, nell analisi chimica, per il riconoscimento o il dosaggio d'altre sostanze. I reattivi possono essere pericolosi se vengono a contatto con le mani che dovranno essere protette da guanti anticorrosivi. Ogni esperienza è descritta nei minimi particolari. Bisogna seguire le istruzioni per eseguirle, con la massima precisione. Ciò che si chiede all allievo è d'osservare e descrivere, su un quaderno, le reazioni che avvengono. Le attività si baseranno principalmente in: 1. Costruire un apparecchiatura per misurare l entalpia di combustione di un alimento; 2. Esami di laboratorio per la ricerca e il riconoscimento dei principi alimentari quali a) L acqua nell alimentazione Esame della solubilità in acqua di sostanze e alimenti. Individuazione di alcuni ioni presenti nelle acque. Separazione dell acqua da un vegetale e suo riconoscimento. b) Studio dei carboidrati negli alimenti Ricerca e riconoscimento dell amido Ricerca e riconoscimento degli zuccheri riducenti. Diffusione di carboidrati attraverso una membrana. c) Studio dei lipidi e dei coloranti presenti negli alimenti Ricerca dei lipidi negli alimenti: saggi di solubilità e Saggio con il Sudan IV Saggi di riconoscimento dei lipidi: saggio di solubilità e saggio con il Sudan IV

2 LEZIONE N 1 1. OGGETTO DELLA CHIMICA 2 La chimica generale studia i fenomeni chimici e le leggi che vi presiedono. La chimica inorganica si occupa delle sostanze che si trovano in natura e dei loro composti tranne quelli derivati dal carbonio. La chimica organica ha per oggetto esclusivamente i composti del carbonio. Il nome CHIMICA deriva o dall egiziano chemia = terra nera o dall ebraico chaman = segreto perché il suo studio era riservato a pochi. 2. BREVI CENNI DI CHIMICA GENERALE Si dicono sostanze semplici quelle che, con i mezzi a nostra disposizione, non si separano in specie differenti. Es. l oro, l alluminio, l ossigeno. La qualità di materia che costituisce la sostanza semplice, si chiama elemento es. il diamante è costituito dall elemento carbonio. Gli elementi sono divisi in metalli e non metalli. I metalli sono I non metalli sono Sodio, potassio, magnesio, calcio, radio, alluminio, rame, argento, oro, zinco, mercurio, stagno, piombo, ferro, platino Idrogeno, ossigeno, fluoro, cloro, bromo, iodio, zolfo, fosforo, azoto, arsenico antimonio, boro, carbonio silicio. Si dicono sostanze composte quelle che, sottoposte a processi di analisi, si decompongono in sostanze semplici, esempio l acqua si può scindere in idrogeno e ossigeno con un processo di elettrolisi. L elettrolisi è la decomposizione degli elettroliti mediante la corrente elettrica continua MOLECOLE (da moles = massa) Le sostanze sono formate da particelle piccolissime, invisibili microscopio ottico, chiamate molecole. La molecola è la più piccola particella di sostanza semplice o composta, che e può esistere libera e che della sostanza conserva le proprietà specifiche. Le molecole non sono a contatto tra loro, ma sono separate da spazi intermolecolari e sono unite dalla forza di coesione. Vi sono tante specie di molecole quante sono le sostanze semplici o composte. L ADESIONE è la forza attrattiva, che si esercita fra le molecole superficiali, di due o più corpi di una stessa sostanza o di sostanze diverse. Per questa forza le lastre di vetro aderiscono fra loro, e l acqua aderisce al recipiente.

3 3 ATOMO (dal greco a= senza, temno = divido) L atomo è il costituente fondamentale della materia. Pur essendo dal punto di vista chimico la più piccola struttura materiale esistente, l atomo non rappresenta però il costituente ultimo della materia. I progressi della fisica sperimentale, determinati dalla scoperta dei raggi X e della radioattività, hanno messo in luce la complessità della struttura dell atomo e hanno invalidato il concetto di atomo inteso come particella ultima della materia. I differenti elementi che compongono la materia sono formati da atomi con caratteristiche ben determinate, quali per esempio la massa e il numero atomico. Una molecola può essere composta da 1, 2, 3 o più atomi, e si dice: molecola monoatomica, biatomica, triatomica. Le molecole delle sostanze semplici sono formate da uno o più atomi uguali. Le molecole delle sostanze composte sono formate da uno o più atomi diversi. STRUTTURA DELL ATOMO L atomo ha un nucleo centrale nel quale sono presenti protoni e neutroni. Intorno al nucleo ruotano, in orbite, gli elettroni. Il protone è una particella di massa 1 e provvista di carica elettrica positiva. L elettrone è una particella con carica elettrica negativa ed avente la 1 massa, vale a dire 1845 volte più piccola di quella del protone Il neutrone, elettricamente neutro, è formato essenzialmente dall unione 1 di un protone e di un elettrone, di massa Un atomo ha tanti protoni al nucleo quanti elettroni gli ruotano intorno, per questo risulta neutro. Il numero atomico è il numero dei protoni ed individua un elemento chimico. Il peso atomico, di un elemento è il numero che indica quante volte un atomo pesa di più della dodicesima parte dell isotopo 12 del carbonio. Esempio: sostenere che il sodio (Na) ha peso atomico 23 vuol dire che un atomo di sodio pesa 23 volte di più della dodicesima parte dell isotopo 12 del carbonio. Il peso molecolare di una sostanza è il numero che indica quante volte una molecola pesa di più della dodicesima parte dell isotopo 12 del carbonio. Isotopo: gli atomi di due isotopi, hanno lo stesso numero di elettroni, cioè hanno uguale numero atomico e la medesima carica positiva del nucleo atomico, mentre differiscono per il numero di neutroni che sono contenuti nel nucleo stesso. Il carbonio ha due isotopi Carbonio 12 e Carbonio 14. L idrogeno ha tre isotopi il prozio (massa 1), trizio (massa 2), il deuterio (massa 3).

4 4 LEZIONE N 2 LA VALENZA La capacità che hanno gli elementi di combinarsi con 1,2,3, o più atomi di idrogeno, o di sostituirne 1,2,3 o più atomi, si chiama valenza. 1 Esempio (Elementi che si combinano con atomi di idrogeno) HCL H 2 O NH 3 CH 4 1 atomo di cloro è unito a 1 di idrogeno 1 atomo di ossigeno è unito a 2 di idrogeno 1 atomo di azoto è unito a 3 di idrogeno 1 atomo di carbonio è unito a 4 di idrogeno MONOVALENTE BIVALENTE TRIVALENTE TETRAVALENTE 2 Esempio (Elementi che sostituiscono atomi di idrogeno) H 3 PO 4 NaH 2 PO 4 CaHPO 4 AlPO 4 -H -2H -3H

5 STRATI-SOTTOSTRATI-ORBITE 5 Gli elettroni sono distribuiti in 7 strati o livelli e ognuno ha uno o più sottostrati. STRATO SOTTOSTRATI N ELETTRONI K s 2 L s, p 8 M s, p, d 18 N s, p, d, f 32 O s, p, d, f 32 P p, d 18 Q s, p 8 Gli atomi possono perdere uno o più elettroni e poiché il numero dei protoni è maggiore degli elettroni gli atomi avranno carica positiva prendendo il nome di ioni positivi o cationi. Gli atomi possono acquistare uno o più elettroni e poiché il numero dei protoni risulta minore degli elettroni gli atomi avranno carica negativa e prendono il nome di ioni negativi o anioni. Se un atomo ha 2 elettroni sul primo livello e 8 sul secondo esso si trova in uno stato di equilibrio. I gas nobili si trovano in uno stato di equilibrio; tutti gli altri elementi tendono a raggiungerlo acquistando o cedendo elettroni per formare le molecole. Vediamo come: Se nello strato esterno ci sono 7 o 6 o 5 elettroni, l atomo tende ad acquistare 1 o 2 o 3 elettroni per completare l ottetto e saranno monovalente, bivalente o trivalente. Esempio: Il sodio (Na) si lega al cloro (Cl) per formare il cloruro di sodio (comunemente detto sale da cucina). Il Na (sodio) ha sull ultimo livello 1 elettrone Il Cloro (Cl) ha sull ultimo livello 7 elettroni Il Sodio cede il suo elettrone caricandosi positivamente (Na + ) Il Cloro acquista un elettrone caricandosi negativamente (Cl - )

6 6 LEZIONE N 3 LE REAZIONI CHIMICHE I fenomeni chimici si possono chiamare anche reazioni chimiche le quali sono determinate da diversi fattori quali: Al semplice contatto; Dal calore; Dalla luce; Dalla pressione; Dall elettricità. Le reazioni possono essere: Esotermiche: se accompagnate dallo sviluppo di calore. Endotermiche: se avvengono con assorbimento di calore. Complete: se procedono fino all esaurimento di almeno una delle sostanze che reagiscono. Incomplete: se si arrestano prima che le sostanze siano esaurite. Reversibili: se, in dipendenza della temperatura e della pressione, possono avvenire in un verso o nel suo opposto. Esempio: BaO BaO + O

7 7 Le reazioni chimiche si possono ridurre a 4 tipi: Analisi: separazione di un composto in due o più sostanze AB = A + B esempio CH 4 = C + 2H 2 1) Sintesi: unione di due o più elementi per dare un composto A + B = AB esempio H 2 + O = H 2 O 2) Sostituzione semplice o semplice scambio: un elemento, reagendo con un composto, sostituisce, liberando uno degli elementi del composto AB + C = AC + B Esempio 4HCl + O = H 2 O + 2 Cl 2 (Reazione di ossidazione) I coefficienti numerici, che precedono i simboli degli elementi, si definiscono coefficienti di reazione. Bilanciare un equazione significa determinare i coefficienti di reazione 3) Sostituzione doppia o doppio scambio: due composti si scambiano reciprocamente gli elementi componenti AB + CD = AD + BC esempio HCl + NaOH = NaCl+ H 2 O acido Idrossidio cloruro acqua cloridrico di sodio di sodio

8 LEZIONE N 4 8 LEGGI FONDAMENTALI DELLA CHIMICA LEGGE DI LAVOISIER ( ) <<In ogni reazione chimica la somma dei pesi (masse) delle sostanze che reagiscono, è sempre uguale alla somma dei pesi (masse) delle sostanze che si ottengono dalla reazione>> LEGGE DI PROUST ( ) <<In ogni composto gli elementi che lo costituiscono sono combinati fra loro in un rapporto in peso fisso e costante>> Se 2 gr di idrogeno si uniscono con 16 gr di ossigeno; 1 gr di idrogeno si unisce con 8 gr di ossigeno mantenendo sempre costante il loro rapporto, infatti: LEGGE DI DALTON ( ) <<Quando due elementi si combinano per dare diversi composti, le quantità di un elemento che si combinano con quantità fissa dell altro stanno tra loro in rapporti esprimibili mediante numeri interi e generalmente piccoli>> esempio: 2 gr di H gr di O = 18 gr di H 2 O (acqua) 2 gr di H gr di O = 34 gr di H 2 O 2 (acqua ossigenata)

9 9 LEZIONE N 5 ESAME DI ALCUNE GRANDEZZE FISICHE E CHIMICO-FISICHE COSTRUZIONE DI UN APPARECCHIATURA PER MISURARE L ENTALPIA DI COMBUSTIONE DI UN ALIMENTO. OBIETTIVO: calcolare il potere calorico degli alimenti a base di lipidi e a base di carboidrati PER SAPERNE DI PIÙ L uomo, per svolgere qualsiasi attività, ha bisogno d'energia che è fornita dalle sostanze contenute negli alimenti. La maggior quantità d'energia è fornita dai carboidrati o zuccheri e dai lipidi o grassi. Ogni alimento che ingeriamo ha un potere calorico, in altre parole, libera una quantità d'energia, che chiamiamo Kilocaloria o Caloria ed è l unità di misura usata per descrivere l energia che s'ottiene dal cibo. Una Caloria corrisponde alla quantità di calore che serve per aumentare di un grado Celsius un grammo d'acqua. La quantità di calore per aumentare di un grado Celsius un Chilogrammo d'acqua si definisce Kilocaloria (kcal). Nei lavori scientifici per misurare la Caloria si usa il kilojoul (kj), quindi 1 kcal è = a 4,187 kj. Per calcolare i kj prodotti da un cracker salato con kcal 428 bisogna eseguire la seguente moltiplicazione: kcal 428 x 4,187 kj = 1792 kj Prova a calcolare i kj dell olio d'oliva che sviluppa un'energia equivalente a 900 kcal e scrivila nel rigo sottostante: Il calorimetro o bomba calorimetrica è un dispositivo usato per calcolare la quantità di calore ceduta o assorbito in processi fisici e chimici. Il calorimetro si usa per determinare il calore specifico ed i poteri calorifici delle sostanze. Il calorimetro è un dispositivo ben isolato e resistente alle alte pressioni. In tale contenitore avviene una combustione in presenza d'ossigeno in eccesso a volume costante. Tutto il calore che si sviluppa si trasmette sia all acqua, contenuta nel calorimetro, che al calorimetro stesso, dopo aver innescato la combustione mediante un sistema elettrico. La quantità di calore può essere calcolata misurando l aumento di temperatura dell acqua e conoscendo la capacità termica del calorimetro. Un calorimetro lo possiamo costruire con materiale semplice, come ad esempio un vasetto di creta, rivestito di una garza di gesso, nel quale sono praticate dei fori e un apertura bi base. I valori che si possono ottenere con tale strumento, non sono molto affidabili ma s'avvicinano a quelli riportati nelle tabelle delle calorie.

10 10 Il potere calorifico è calcolato in joule secondo la seguente formula: FORMULA N 1 H (J) = 4,187 x m x T legenda m massa (quantità di acqua nel becher) T (temperatura registrata dopo la combustione) ESERCITAZIONE MATERIALI Una camera di combustione (vasetto di creta) Un becher con 50 ml di acqua distillata Un termometro da -10 C a 110 C Un dinamometro per misurare un campione di sostanza Una bacchettina Fiammiferi Un supporto per poggiare la sostanza da esaminare CAMPIONI ALIMENTARI: cracker, mandorla, noce e pane ATTENZIONE!!! Le operazioni indicate devono essere eseguite nell ordine stabilito 1) Versate nel becher 50ml di acqua distillata e immergetevi il termometro e registrate la temperatura 2) Disponete il becher sul vasetto di creta e annotate la temperatura dell acqua. 3) Pesate 10 g di cracker, con il dinamometro, e poggiatelo sul supporto. 4) Con il fiammifero accendete i 10 g di cracker e ponetelo subito nella camera di combustione. 5) Con la bacchettina rigirate l acqua nel becher fino alla fine della combustione del cracker. A questo punto registrare la temperatura raggiunta dall acqua. 6) Calcolate l entalpia di combustione del cracker vedi FORMULA N 1 (differenza di temperatura dell acqua prima e dopo della combustione) 7) Ripeti il procedimento, dal punto 1 al punto 6, per determinare il potere calorico per la noce e la mandorla registrando i risultati nella seguente tabella Alimento Cracker Mandorla Noce PANE Peso in grammi Temperatura iniziale dell acqua Entalpia di combustione

11 11 LEZIONE N 6 ESAMI DI LABORATORIO PER LA RICERCA E SAGGI DI RICONOSCIMENTO DEI PRINCIPI ALIMENTARI: L ACQUA NELL ALIMENTAZIONE Esame della solubilità in acqua di sostanze e alimenti OBIETTIVO: riconoscere quali sostanze sono solubili e quali quelle insolubili PER SAPERNE DI PIÙ Nella gran parte delle reazioni chimiche, legate ai processi vitali, avvengono in soluzione. Conosce le proprietà delle reazioni è importante, per comprendere perché alcuni liquidi si mescolano e altri no oppure perché l acqua non è in grado di sciogliere alcune sostanze. Facciamo un esempio: l olio e l aceto con il quale condiamo le nostre insalate non si mescolano; l acqua non è in grado di sciogliere le macchie di vernice ma è necessario l intervento di solventi adatti. Le soluzioni si distinguono in omogenee, eterogenee e colloidali Analizzando una bibita gassata, noteremo che i suoi componenti, zucchero, anidride carbonica e aromi, sono distribuiti nella soluzione in modo uniforme. Questo tipo di soluzione è definita omogenea. Se in acqua immergiamo la sabbia e agitiamo ritroveremo, sempre la sabbia nel fondo e tale soluzione è definita soluzione eterogenea. Le soluzioni colloidali sono apparentemente simili alle soluzioni omogenee perché si presentano trasparenti ma in realtà rappresentano una via di mezzo tra la soluzione omogenea e quella eterogenea. Le particelle colloidali sono più grandi dei singoli atomi, ioni o molecole delle soluzioni, ma sono più piccole delle particelle delle sospensioni tali da poter essere viste solo al microscopio e che tendono a precipitare quando la sospensione è lasciata a riposo. I liquidi colloidali più noti sono il latte e il sangue. In una soluzione omogenea distinguiamo due componenti il solvente, presente in maggiore quantità, e il soluto presente in minore quantità. Quando tutte le particelle di soluto si diffondono fra le molecole del solvente, si ottiene una soluzione non satura. Se in tale soluzione aggiungo un altra quantità di soluto l eccesso, si deposita sul fondo ottenendo una soluzione satura. In una soluzione alcolica al 5% l alcool è il soluto mentre l acqua è il solvente. Se a tale soluzione si aggiunge ancora alcool, fino al 70%, avremo che l alcool diventa solvente e l acqua diventa soluto. Le soluzioni che dimostrano una completa solubilità sono caratterizzate da componenti con caratteristiche simili. La capacità di un composto di sciogliersi in acqua dipende dalla capacità delle molecole di attrarsi o respingersi secondo la loro polarità. Le molecole che hanno legami con differenze di elettronegatività, si dicono polari. Esempio: la molecola HCl (acido cloridrico) ha l atomo d idrogeno con elettronegatività 2,1 mentre l atomo di cloro ha elettronegatività 3 quindi esiste una differenza di 0,9 e gli elettroni non sono condivisi in misura uguale per questo l idrogeno assume una carica positiva e il cloro una carica negativa ed insieme costituiscono una molecola

12 12 dipolare. Le molecole che hanno legami con la medesima elettronegatività, si dicono non polari.

13 13 A volte, solvente-soluto formano una soluzione, qualsiasi sia la loro proporzione, in questo caso sono definiti miscibili. Quando i componenti della soluzione hanno la stessa dimensione e polarità, oppure hanno la stessa dimensione e non hanno polarità, si dicono miscibili in tutte le proporzioni. Quando i componenti della soluzione hanno polarità diverse mostrano un limite alla solubilità e sono detti parzialmente miscibili Quando i componenti, della soluzione, sono formati da uno polare e l altro non polare la soluzione si dicono immiscibili. Nell esercitazione, che ci accingiamo ad operare, si vedrà come i composti inorganici sono più solubili degli organici. I composti inorganici formano con l acqua ioni idrati oppure formano legami con ponte a idrogeno. I composti organici, invece, sono poco solubili e si ha una solubilità solo se la natura polare del loro gruppo rende possibile legame dipolo-dipolo. Esempio di soluzione parzialmente miscibile: acqua + benzina. Quando i due componenti, benzina e acqua hanno raggiunto il limite di solubilità un ulteriore quantità di liquido non entrerà in soluzione e si formerà uno strato distinto Esempio di soluzioni immiscibili: l olio e l acqua non si sciolgono l uno nell altro perché le molecole dell olio non sono polari e non si disperdono tra le particelle polari dell acqua formando due strati distinti.

14 14 ESERCITAZIONE MATERIALI Provette numerate da 1 a 7 Contagocce SOSTANZE CHIMICHE (inorganiche e organiche) nella provetta N 1 ci sono pochi cristalli di cloruro di potassio nella provetta N 2 ci sono pochi cristalli bicarbonato di sodio nella provetta N 3 c è una piccolissima quantità di fruttosio (fructosan) nella provetta N 4 c è una piccolissima quantità di amido (fecola di patata) nella provetta N 5 c è una piccolissima quantità di alcool etilico nella provetta N 6 c è olio + acqua a volumi uguali nella provetta N 7 c è olio + alcool etilico a volumi uguali ATTENZIONE!!! Contare le gocce con accurata precisione. Versare 25 gocce di acqua nelle provette contrassegnate dal n 1 al n 5. Tenendo conto che nelle provette n 1 e n 2 vi sono composti inorganici, mentre nelle provette dal n 3 al n 5 vi sono composti organici, valuta il grado di solubilità attraverso la limpidezza del miscuglio. Ricorda che la torbidità e la separazione di due fasi indica l insolubilità. In conformità a quanto detto, osserva bene le soluzioni nelle provette e trascrivi nella griglia, sotto indicata, il grado di solubilità del miscuglio (esempio: solubile - insolubile - parzialmente solubile). N PROVETTA MISCUGLI GRADO DI SOLUBILITÀ 1 cloruro di potassio + acqua 2 bicarbonato di sodio + acqua 3 fruttosio + acqua 4 amido + acqua 5 alcool etilico + acqua 6 olio + acqua 7 olio + alcool etilico

15 15 LEZIONE N 7 ESAMI DI LABORATORIO PER LA RICERCA E SAGGI DI RICONOSCIMENTO DEI PRINCIPI ALIMENTARI: L ACQUA NELL ALIMENTAZIONE Separazione dell acqua da un vegetale e suo riconoscimento OBIETTIVO: verificare e quantizzare la quantità d acqua in un vegetale PER SAPERNE DI PIÙ Tutti gli organismi viventi contengono acqua, che di regola rappresentano il loro costituente più abbondante. Negli animali e nelle piante, in generale, il contenuto totale d acqua varia, entro limiti compresi, tra la metà e il 9/10 del peso dell intero organismo. Nei vegetali superiori il 75-90% del peso totale è costituito d acqua, presente in maggiore quantità nella foglia (60-80%) che nei rami (5-10%) e più abbondante durante i fenomeni di germinazione. L acqua che l organismo perde attraverso il sudore l urina, la respirazione è reintegrata attraverso gli alimenti. La frutta e la verdura fresca contengono molta acqua, infatti, quando si mangia l insalata è come se si bevesse un sorso d acqua perché ne contiene circa il 90%. Vediamo nella seguente tabella le percentuali d acqua nei diversi alimenti: Alimento percentuale d acqua latte intero 87% prosciutto 13% verdura fresca 90% frutta fresca 85% uova 74% pane bianco 35% In natura l acqua si trova presente nei tre stati, costituendo un ciclo ininterrotto. Assistiamo, infatti, ad una continua trasformazione dell acqua dallo stato liquido (mare, fiumi, laghi) a quello di vapore (umidità atmosferica, nuvole) e poi nuovamente a quello di liquido (pioggia) o solido (neve, grandine) che riporta a terra l acqua, salita come vapore nell atmosfera, per effetto del riscaldamento solare. L acqua che penetra nel terreno viene in parte trattenuta dal terreno stesso, in parte assorbita dalle piante. La presenza dell acqua nei vegetali rende, questi ultimi, facile preda di microrganismi perciò si ricorre comunemente ai sistemi di conservazione che non alterino le caratteristiche chimico-fisiche e le proprietà biologiche. Uno dei metodi più diffusi, per la conservazione dei vegetali, è la liofilizzazione.

16 16 La liofilizzazione Tale metodo si basa sulla proprietà dell acqua di passare dallo stato solido allo stato gassoso. In ambiente rarefatto a temperature minori di 0 C (Sublimazione), il procedimento consiste essenzialmente in due fasi: congelamento ed essiccazione. La liofilizzazione permette di disidratare delle sostanze mantenendo inalterate le caratteristiche chimico-fisiche e le proprietà biologiche. ESERCITAZIONE MATERIALI Bilancia Lampadina da 25W Fornetto Imbuto Asta di ferro Becher ALIMENTI Foglie di lattuga o di ficus Foglie di ficus Grammi di: Mele Lattuga fresca Patate Fagioli freschi Per misurare la quantità d'acqua presente in un vegetale si può procedere nei due modi seguenti: 1) registrare il peso prima e dopo un procedimento d'essiccazione 2) irradiare una quantità di vegetale con una fonte di calore generata da una lampadina da 25W

17 17 PROCEDIMENTO N 1 Procuratevi una quantità equivalente di alimenti, nel modo in cui è indicato alla 1 a pesata nella tabella sottostante. Sottoponete ogni alimento ad una temperatura di 100 per un tempo di 15 in un fornetto. Trascorso il tempo prestabilito, registrare il peso degli alimenti nella colonna che indica la 2 a pesata e calcolarne la differenza. Alimento 1 a pesata (prima della cottura) Mele 400 g. Lattuga fresca 400 g. Patate 400 g. Fagioli freschi 400 g. Cosa rappresenta la differenza peso? 2 a pesata (dopo la cottura) Diminuzione di peso (perdita di acqua) In quale alimento si è registrata la minore differenza di Peso? In quale alimento si è registrata la maggiore differenza di peso? PROCEDIMENTO N 2 Raccogliere una quantità di foglie e registrare il peso nella tabella sottostante. Fissate, con un morsetto, un imbuto ad un asta metallica e mettete sotto di esso un bicchiere graduato o un vasetto di marmellata. Ponete nel recipiente le foglie e illuminatele con una lampada da 25W. Osservate cosa succede durante l irraggiamento e registrare, nel quaderno delle scienze, le vostre osservazioni. Dopo un certo tempo misurate il liquido raccolto nel bicchiere. Ripetete tale procedimento con diversi tipi di foglie e annotate le differenze. Quantità di foglie Mele Lattuga fresca Patate Fagioli freschi Quantità d'acqua raccolta in c.c.

18 18 LEZIONE N 8 ESAMI DI LABORATORIO PER LA RICERCA E SAGGI DI RICONOSCIMENTO DEI PRINCIPI ALIMENTARI: L ACQUA NELL ALIMENTAZIONE Individuazione di alcuni ioni presenti nelle acque (saggi alla fiamma) OBIETTIVO: rilevare i sali minerali presenti negli alimenti in base alla colorazione che la fiamma assume PER SAPERNE DI PIÙ L acqua per il suo elevato potere solvente è il costituente fondamentale delle soluzioni acquose negli ambiente naturali. I soluti contenuti in esse sono presenti in forma di ioni, derivanti dalla solubilizzazione di alcuni minerali contenuti nelle rocce e trasportati in superficie. Sia le acque superficiali che sotterranee continuano la loro azione di trasporto degli ioni che, in condizioni idonee, rendono possibile la ricristallizzazione dei minerali. In quanto soluzioni, le acque naturali presentano proprietà colligative. Le particelle di soluto possono, fisicamente, alterare le proprietà colligative delle soluzioni indipendentemente dal tipo di soluto. Le proprietà colligative sono sfruttate per molti scopi pratici ad esempio: il glicole etilenico è un liquido che si usa come antigelo per proteggere i motori delle automobili, raffreddati ad acqua, dal congelamento abbassando il punto di congelamento del liquido refrigerante e innalzando il punto di ebollizione della soluzione sottraendo il calore al motore in modo più efficace. Un altro esempio che sfrutta tali proprietà è cospargere il sale sulle strade innevate o ghiacciate per renderle transitabili e più sicure per gli automobilisti. Quando il sale si mescola con la neve, si scioglie e forma una soluzione di acqua e sale. Il punto di congelamento di questa soluzione è più basso di quello dell acqua pura e quindi la neve si scioglie. Se invece del sale fosse stato usato un altro soluto la neve, si scioglieva comunque perché la variazione della temperatura di congelamento non dipende dal tipo di soluto ma dalla concentrazione delle particelle di soluto all interno della soluzione. Come abbiamo detto, a pagina 4, l acqua che penetra nel terreno viene in parte trattenuta dal terreno stesso, in parte assorbita dalle piante e l uomo assume gli ioni sia attraverso l acqua e sia attraverso gli alimenti di origine vegetale e animale. Di alcuni ioni non se ne conosce la funzione, di altri è riconosciuta la tossicità se sono presenti in determinate quantità, di altri ancora, biologicamente importanti, si conoscono le principali funzioni. Le acque utilizzate dall uomo per uso alimentare sono quelle potabili. le proprietà colligative sono: la pressione osmotica e la temperatura di ebollizione e di congelamento

19 19 L acqua è definita potabile quando è limpida, insapore, inodore, incolore e innocua cioè quando è priva di microrganismi patogeni e sostanze chimiche nocive per l uomo. Con il D.P.R. 24/5/1988 n 236, in attuazione della direttiva C.E.E. n 80/778, sono state stabilite le caratteristiche di qualità delle acque destinate al consumo umano, ad eccezione delle acque minerali che per la loro caratteristica sono soggette ad una normativa specifica e sono adoperate per le proprietà terapeutiche (diuretiche, lassative, antibatteriche). Le acque potabili devono soddisfare a precisi requisiti organolettici, fisici, chimici e microbiologici, stabiliti dal decreto e sono: temperatura tra 12 C e 25 C ph tra 6,5 e 8,5 durezza tra 15 F e 50 F Analizziamo ora la presenza, nell acqua potabile, degli ioni consentiti e non: La presenza dello ione ammonio NH 4 è un segnale d inquinamento in atto. La presenza dello ione nitrito NO 2 è un segnale d inquinamento recente La presenza dello ione nitrato NO 3 è ammesso fino a 50 mg per litro. Quantità maggiori determinano asfissia e cianosi per questo deve essere controllata, in particolar modo, nell alimentazione dei bambini e dei soggetti deboli. La presenza dello ione cloruro Cl - è ammesso fino a 200 mg per litro. Quantità maggiori indicano inquinamento da liquami e urine. La presenza dello ione ferro Fe 2+ è ammesso fino a 0,2 mg per litro e lo ione manganese Mn 2+ è ammesso fino a 0,05 mg per litro. Maggiori quantità intorbidiscono l acqua. Gli antiparassitari (erbicidi, insetticidi e fungicidi) sono ammessi in quantità tollerabili fino a 0,1 grammo per litro singolarmente e fino a 0,5 grammi per litro complessivamente. Analizziamo adesso l aspetto batteriologico dell acqua: La durezza delle acque è espressa in gradi francesi F che indicano la quantità in grammi di CaCO 3 (carbonato di calcio) contenuta in 100 litri di acqua ossia 10 mg di CaCO 3 in un litro di acqua. F (grado Fahrenheit) corrisponde all intervallo tra il ghiaccio fondente e l acqua bollente diviso in 180 parti e non in 100 parti come nella scala centigrada o Celsius. CLASSIFICAZIONE DELLE ACQUE SECONDO LA DUREZZA GRADI FRANCESI TIPO 0 7 dolcissime 7 15 dolci dure molto dure > 35 durissime

20 20 I coliformi fecali e streptococchi fecali la loro presenza non è ammessa I metalli pesanti (mercurio, piombo e cromo) presenti nelle acque sotto forma di composti inorganici rappresentano un pericolo nella catena alimentare perché li ritroviamo negli alimenti (pesce, latte, carne, verdura ecc.). La pericolosità è dovuta al fatto che, tali metalli, reagiscono con il gruppo SH degli enzimi cellulari e di altre proteine provocando gravi danni metabolici e strutturali alle cellule. ESERCITAZIONE MATERIALI Contagocce Provette Filo di platino Vetrino da orologio Vetrino al cobalto Becher Bacchettina di vetro Bicchierini di plastica Carta da forno o foglio di alluminio SOSTANZE CHIMICHE Soluzione di nitrato d argento Cloruro di potassio Acido cloridrico Cloruro di sodio CAMPIONI ALIMENTARI Castagna, banana, succo di frutta, acqua di fontana I coliformi fecali hanno forma di bacilli ed hanno un ruolo patogeno per l organismo. Nell uomo provocano infezioni all intestino e in alcuni casi si localizzano nelle vie urinarie o genitali o nelle vie biliari e in casi gravi si localizzano nel sistema nervoso provocando meningiti. Gli streptococchi fecali sono microrganismi a forma sferica (cocchi), al microscopio appaiono come una catena. Sono generalmente saprofiti con capacità virulenti dando luogo ad infezioni di vario tipo.

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