L acqua è un componente (principale) di tutti i sistemi biologici e degli alimenti

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Claudio Mora
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L acqua è un componente (principale) di tutti i sistemi biologici e degli alimenti % Mari, laghi, fiumi Oltre 95 Frutti acquosi 80-95

1 L acqua è un componente (principale) di tutti i sistemi biologici e degli alimenti % Mari, laghi, fiumi Oltre 95 Frutti acquosi Latte 88 Organismo umano Foglie Pane Frutti oleosi Roccia gessosa ~20 Farina 15 Oli estratti da frutti e semi 0 1

2 Acqua nell organismo umano Embrione 90 % Neonato 80 % Adulto 60 % Anziano 50 % 2

3 Funzioni dell Acqua Idrata i tessuti Regola la digestione e i metaboliti Trasporta le sostanze nel sangue e nelle cellule Depura l organismo Funzione termoregolatrice etc 3

4 Temperature di ebollizione dei composti binari dell idrogeno 4

ps (10-12 s) Elevate temperature di fusione e di ebollizione: Molecola P.

5 Proprietà dell acqua liquida Elevata densità (massimo di densità a 4 C) Elevata capacità termica Legami idrogeno si formano e rompono in qualche ps (10-12 s) Elevate temperature di fusione e di ebollizione: Molecola P.M. T f ( C) T eb ( C) NH H 2 O H 2 S

Proprietà chimico-fisiche dell Acqua O 1s 2 2s 2

ossigeno è ibridizzato sp 3 con un angolo di 104.

disomogenea La polarità della molecola di H 2 O

6 Proprietà chimico-fisiche dell Acqua O 1s 2 2s 2 2p 2 H 1s H 1s Legami covalenti polari L ossigeno è ibridizzato sp 3 con un angolo di Presenta una distribuzione della carica disomogenea La polarità della molecola di H 2 O è alla base delle eccezionali proprietà di questa molecola 6

Proprietà chimico-fisiche dell Acqua: Legame idrogeno Atomo di idrogeno legato

negativo, è in grado di legare due atomi di idrogeno di un altra molecola.

7 Proprietà chimico-fisiche dell Acqua: Legame idrogeno Atomo di idrogeno legato ad un atomo di ossigeno (fluoro o azoto) L atomo di ossigeno, parzialmente negativo, è in grado di legare due atomi di idrogeno di un altra molecola. Di conseguenza le molecole d acqua, allo stato solido e allo stato liquido sono tutte collegate tra loro. Il legame idrogeno è presente in poche altre sostanze come HF ed NH 3, oltre che in macromolecole biologiche come proteine e acidi nucleici 7

8 Alcuni legami idrogeno di importanza biologica: 8

9 Proprietà chimico-fisiche dell Acqua Stato liquido: ogni molecola forma in media 3,6 legami H. Questo perché le molecole sono in continuo movimento e quindi i legami idrogeno si formano e si rompono con la stessa velocità. 9

10 Proprietà chimico-fisiche dell Acqua Stato solido: nel ghiaccio ogni molecola d acqua è circondata da altre 4 molecole disposte secondo i vertici di un tetraedro. 10

11 Acqua negli Alimenti 12

microrganismi, aumentando la shelf life di molti alimenti.

12 Acqua negli Alimenti -E il principale costituente di molti alimenti -E il mezzo in cui avvengono moltissime reazioni La rimozione dell acqua ritarda molte reazioni ed inibisce la crescita dei microrganismi, aumentando la shelf life di molti alimenti. L interazione dell acqua contenuta nell alimento con le proteine, i polisaccaridi e i sali contenuti nell alimento, influenza la sua struttura, la sua consistenza (texture). 13

Acqua negli Alimenti Acqua legata Legata alle

congelabile e non utilizzabile dai microorganismi.

temperatura minore rispetto all acqua pura ed è

13 Acqua negli Alimenti Acqua legata Legata alle proteine etc organizzata in strati sovrapposti, non congelabile e non utilizzabile dai microorganismi. Acqua libera È la maggior parte dell acqua, congela a temperatura minore rispetto all acqua pura ed è utilizzabile dai microrganoismi. Ha una a w vicina all acqua pura? 14

14 E un parametro fondamentale perché: Attività dell acqua (a w ) Fornisce una stima quantitativa della frazione di acqua libera contenuta in un alimento. L acqua libera: -è prontamente utilizzata dai micro-organismi per la loro riproduzione; -consente l interazione per contatto dei reagenti nelle reazioni chimiche o enzimatiche, desiderabili o indesiderabili: imbrunimento termico o reazione di Maillard imbrunimento enzimatico È uno dei fattori più critici nel determinare qualità e sicurezza di alimenti (ma anche di farmaci e cosmetici): Stabilità chimica e biologica (shelf life, safety) Aspetto, consistenza, sapore, odore Compatibilità con altri alimenti 15

15 Definizione di a w a w = p v /p 0 P v = pressione di vapore dell acqua dell alimento alla temperatura T P 0 = pressione di vapore dell acqua pura alla temperatura T a w è anche detta Umidità relativa all equilibrio (Equilibrium Relative Humidity, ERH) a w è una costante caratteristica di ogni alimento (a t = cost.) Il valore di attività dell acqua negli alimenti è sempre inferiore a 1 (0 < a w <1) In una camera ermetica l acqua libera contenuta in un alimento, evaporando spontaneamente, tende a saturare l ambiente fino all equilibrio, per cui con la misura nella fase di vapore si determina l attività dell acqua del campione. 16

16 Velocità relative di deterioramento degli alimenti in funzione di a w (Grafico di Labuza, 1971) 17

17 Valori approssimati di a w per alcuni alimenti 18

18 Deteriorabilità degli Alimenti in funzione di a w e ph Categoria ph a w Temperatura di Conservazione Altamente deteriorabile Per diminuire l a w è possibile: > 5.2 > 0.95 < 6 C Deteriorabile < 11 C Stabile < 5 < 0.90 Temperatura ambiente Aggiungere additivi che assorbono l acqua (NaCl, glicerolo, zucchero etc.) Diminuire la disponibilità dell acqua attraverso la cristallizzazione (congelamento) Eliminare l acqua (essiccamento) 19

19 a w e concentrazioni di NaCl e glucosio (a 25 C) a w % w/w NaCl % w/w glucosio

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