LA PECTINA: UNA MOLECOLA DAL CUORE DENSO

Transcript

1 LA PECTINA: UNA MOLECOLA DAL CUORE DENSO Cortinovis Stefano 5 a B ECO Anno scolastico

2 MATERIA PRIMA MECCANISMO DI GELIFICAZIONE LA PECTINA APPLICAZIONI PROCESSO PRODUTTIVO STRUTTURA E PROPIRETA GENERALI COS E LA PECTINA TIPI DI PECTINA PECTINA HM PECTINA LM 2

3 INDICE - INTRODUZIONE pag. 4 - COS E LA PECTINA?...pag. 5 - PECTINA AD ALTO METOSSILE (HM) pag. 6 - PECTINA A BASSO METOSSILE (LM) pag. 7 - APPLICAZIONI PRINCIPALI.pag. 9 - MATERIA PRIMA.pag 9 - STRUTTURA E PROPRIETA GENERALI DELLA PECTINA.pag 10 - PROCESSO PRODUTTIVO.pag 12 - STANDARDIZZAZIONE..pag 13 - MECCANISMO DI GELIFICAZIONE pag 14 - CONTROLLO QUALITA..pag 17 - IL DOSAGGIO DELLA PECTINA pag 17 - ASPETTI LEGISLATIVI pag 19 - GENERALITA SULLA LAVORAZIONE INDUSTRIALE DELLE CONFETTURE, MARMELLATE E GELATINE..pag 19 - IL RUOLO DELLA PECTINA NELLE PIANTE..pag 20 3

4 INTRODUZIONE Nell introduzione alla mia tesina vorrei provare a spiegarvi i motivi che mi hanno portato alla scelta di questo argomento. Tutto è cominciato quando ho avuto la mia prima esperienza lavorativa nello stage che la scuola mi ha permesso di fare a febbraio di quest anno. Durante i primi giorni di lavoro non mi era molto chiaro come l azienda operasse con la pectina, ma man mano che passava il tempo sono stato entusiasta poiché ne ho conosciuto sempre di più il suo uso, le sue applicazione principali e il modo in cui veniva usata tanto che, questo tipo di occupazione, l ho presa in considerazione come seria esperienza lavorativa futura. 4

5 COS E LA PECTINA? La pectina è un prodotto naturale presente nella parete cellulare di tutte le piante superiori ed è utilizzata per le sue proprietà gelatinizzanti, addensanti e stabilizzanti dall industria alimentare, cosmetica e farmaceutica. Dal punto di vista chimico viene definita invece come un carboidrato purificato ottenuto mediante un estrazione (acida) acquosa su tessuti vegetali, normalmente scorza di agrumi e/o mele, che in appropriate condizioni dà luogo ad un gel. La pectina è essenzialmente costituita da acido poligalatturonico parzialmente metossilato ed è normalmente classificata in base al suo grado di esterificazione. È definito come grado di esterificazione il rapporto tra i gruppi metossilati e qualli acidi liberi presenti sulla catena molecolare della pectina. Questo rapporto, detto D.M., è un valore molto importante per la pectina in quanto ne influenza la capacità di formazione del gel. -La storia: La pectina è stata isolata per la prima volta nel 1825 da Henri Braconnot, ma il suo impiego, nella produzione di confetture e marmellate, era già noto molti secoli prima. Infatti, per produrre confettura di buona qualità partendo da frutta che presentava un ridotto contenuto di pectina, si aggiungevano altre tipologie di frutta in pezzi o i loro estratti, ricchi in sostanza pectica, quali ad esempio gli agrumi. Durante le prime fasi dell industrializzazione, i produttori di conserve di frutta acquistavano, come materia prima per l estrazione della pectina, i residui della lavorazione essiccati derivanti dalla produzione di succo di mela. In seguito, tra il 1920 e il 1930, i principali produttori europei misero a punto un nuovo processo per estrarre la pectina dalle bucce di agrumi, previa essiccazione. Inizialmente la pectina era commercializzata come un estratto in forma liquida ma, ben presto, si è passati alla versione in polvere, più facile da trasportare e immagazzinare. Negli ultimi anni la produzione di pectina si va sempre più delocalizzando fuori dall Europa in aree geografiche dedicate alla produzione di agrumi, quali il Messico e il Brasile. -The story: Pectin was isolated for the first time in 1825 by Henri Braconnot, but its use in the production of jams and marmalades was already known many centuries before. In fact, to produce jam of good quality starting from fruit which had a low content of pectin other types of fruit pieces or their extracts were added, rich in pectic substance, such as citrus fruits. During the early stages of industrialization the producers of canned fruits bought, as a raw material for the extraction of pectin, the dried residue of the processing from the production of apple juice. After this, between 1920 and 1930, the most powerful producers in Europe found a new process for extracting pectin from citrus peels after drying. Pectin was initially marketed as an extract in liquid form but soon it was replaced with powder version, much easier to transport and store. In recent years the production of pectin was always delocalized more outside Europe in geographical areas dedicated to the production of citrus fruits, especially in Mexico and Brazil. 5

6 -Tipi di pectina: Si è assunto che il valore D.M. = 50% divida le pectine in due gruppi: - Pectine ad alto metossile (high methoxyl) HM : più del 50% dei gruppi carbossilici è esterificato e che richiedono, per gelificare, la presenza di una quantità di zucchero e acido; - Pectine a basso metossile (low methoxyl) LM : meno del 50% dei gruppi carbossilici è esterificato e gelificano con la sola presenza di un sale bipolivalente che normalmente è un sale di calcio. Tra le pectine LM abbiamo la pectina amidata (ammidica) ottenuta per blanda idrolisi in ambiente alcalino di una pectina HM; in questo tipo di pectina alcuni dei gruppi carbossilici sono stati sostituiti con gruppi ammidici. Le proprietà della pectina ammidica variano in funzione del grado di ammidificazione e del grado di polimerizzazione. Sempre in funzione del loro D.M, le pectine HM vengono divise in: - Presa rapida (RAPID SET) - Presa lenta (SLOW SET) Più il D.M. è alto più la pectina viene detta rapida. Nelle pectine LM, il D.M. influenza la reattività ai sali di calcio: più il D.M. è basso e più la pectina è reattiva ai Sali di calcio o agli ioni polivalenti. PECTINA AD ALTO METOSSILE (HM) I gel ottenuti utilizzando pectine HM presentano una struttura corta e compatta, trasparenti e con un buon rilascio aromatico. Tali gel non sono termo-reversibili, cioè se scaldati non sono in grado di gelatinizzare una seconda volta. Le pectine HM vengono standardizzate in base ai gradi SAG, al potere gelatinizzante, al tempo e alla temperatura di presa, alla viscosità e alla capacità di stabilizzare le proteine in funzione dell applicazione finale. Le pectine HM si dividono in due tipi: - Pectine rapid set - Pectine slow set. 6

7 -Pectine rapid set: Sono usate per la fabbricazione di confetture destinate ad essere contenute in piccoli recipienti (massimo 1kg) in quanto la rapidità di presa evita che la frutta in pezzi venga a galla durante la fase di raffreddamento. Queste pectine sono impiegate per quei prodotti che richiedono un valore relativamente alto di ph (3,3-3,5 per 65% di solidi solubili). -Pectine slow set: E usata per marmellate o gelatine in genere, e per le confetture destinate ad essere contenute in vasi di grandi dimensioni (in questo caso è indispensabile raffreddare la massa a C prima del riempimento). Viene anche usata con successo, per le confetture, una miscela di rapid e slow set per provocare una prima gelificazione che blocchi ad alta temperatura le particelle di frutta sospese e per consentire la gelificazione finale ad una più bassa temperatura. PECTINA A BASSO METOSSILE (LM) Le pectine LM sono frutto delle più recenti esperienze nel campo della produzione dell impiego delle pectine e hanno vastissime possibilità di applicazione dovuta all elasticità ed all ampiezza dei loro parametri di gelificazione. Le pectine LM sono definite come acidi pectici con un grado di esterificazione inferiore al 50%; nelle pectine LM amidata i gruppi esterificati possono essere sostituiti da gruppi ammidici fino ad un massimo del 25%. Ci sono diversi modi per demetossilare una pectina, quelli comunemente usati sono: - idrolisi acida sulla materia prima - idrolisi acida sulla pectina per lungo tempo a bassa temperatura - idrolisi alcalina in ambiente alcolico. 7

8 Questi sono i gruppi funzionali riscontrabili in una pectina LM: NOME ACIDO ANIDRO GALATTURONICO FORMULA (C6H8O6) ESTERE METILICO DELL ACIDO ANIDROGALATTURONICO (C7H10O6) ESTERE AMMIDICO DELL ACIDO ANIDROGALATTURONICO (C6H9O5) Le pectine LM sono perciò divise in due gruppi: - pectine LM convenzionali: nelle quali la demetossilazione è avvenuta tramite un idrolisi acida sulla materia prima. Normalmente queste pectine richiedono un aggiunta di Sali di calcio in quanto, per gelatinizzare, necessitano di una precisa concentrazione di ioni calcio. - Pectine LM amidate: Nelle quali la demetossilazione è ottenuta tramite un idrolisi alcalina in ambiente alcolico. Con questo tipo di pectina non è generalmente richiesta l aggiunta di Sali di calcio in quanto per la gelatinizzazione risulta sufficiente l apporto di ioni calcio contenuti naturalmente nella frutta e nell acqua utilizzati. L impiego delle pectine LM amidate è facilitato dalla bassa temperatura di fusione della gelatina ottenuta e dalla loro capacità di riprendere l aspetto primitivo, dopo la fusione. Le gelatine ottenute con pectine amidate hanno una bassa tendenza alla formazione di sineresi e presentano un gel trasparente. 8

9 APPLICAZIONI PRINCIPALI Tradizionalmente, la pectina è utilizzata come agente gelatinizzante in un gran numero di prodotti a base frutta, come marmellate, confetture, caramelle gommose, preparati di frutta per yogurt, dessert, farciture a base frutta e creme per prodotti da forno. La pectina è anche utilizzata per migliorare la consistenza e la stabilità delle polpe in bevande a base di succo e agisce come stabilizzante delle proteine in ambiente acido (per esempio in prodotti contenenti latte e succo di frutta). Inoltre, la pectina riduce il fenomeno di sineresi in marmellate e confetture e aumenta la durezza del gel in marmellate a ridotto contenuto calorico. Nelle gelatine alla frutta e caramelle gommose, la pectina conferisce al prodotto una struttura idonea del gel con ottime proprietà di taglio. Il tipico dosaggio della pectina nei prodotti alimentari è compreso tra lo 0,5 e l 1,0%. La pectina trova anche applicazione nel settore farmaceutico e cosmetico. MATERIA PRIMA La frutta e la verdura contengono concentrazioni di pectina variabili in funzione della specie vegetale considerata. La massima resa di estrazione si ottiene poco prima della maturazione della frutta e varia, di anno in anno, in base alle differenti condizioni climatiche e ambientali. La tipologia e la qualità della frutta utilizzata, il periodo in cui viene effettuata la raccolta e la degradazione enzimatica sono alcuni dei fattori che influenzano le caratteristiche chimico fisiche della pectina. La seguente classificazione si basa sulla quantità media di pectina contenuta nelle diverse tipologie di frutta fresca: - Elevato contenuto di pectina: lime, limone, arancio e mela - Medio contenuto di pectina: albicocca e mora - Basso contenuto di pectina: ciliegia, pesca e ananas Negli agrumi (arancio, limone e lime), la pectina è contenuta principalmente nell albedo, lo strato bianco interno della buccia che circonda le vescicole che contengono il succo e le lamelle. La buccia e l albedo, residuati dalla preparazione di succhi e bevande a base succo, vengono utilizzati tal quali, previo lavaggio, o essiccati per l estrazione della pectina. 9

10 STRUTTURA E PROPRIETA GENERALI DELLA PECTINA -Struttura: La pectina è formata essenzialmente da un polisaccaride lineare il cui costituente principale è l acido D. Galatturonico, in queste catene si possono avere da alcune centinaia ad un migliaio di questi monomeri e perciò il peso molecolare della pectina varia tra un valore di e ACIDO GALATTURONICO: -Solubilità: La pectina è completamente solubile in acqua. La solubilità è un parametro molto importante nell utilizzo della pectina in quanto questa può svolgere la sua azione gelatinizzante solo se è completamente disciolta, infatti eventuali formazioni di grumi in fase di preparazione della soluzione portano alla perdita del potere gelatinizzante della pectina raggrumata. La pectina, come ogni altro agente gelatinizzante, non si scioglie se già esistono le condizioni di gelatinizzazione; per esempio la pectina HM mostra una solubilità inversamente proporzionale al contenuto in solidi solubili (S.S.) della soluzione e per questa ragione la pectina deve essere sciolta in acqua con un contenuto in S.S. inferiore al 20%. Il miglior modo per assicurarsi la completa solubilizzazione della pectina ed evitare quindi la formazione di grumi è quello di miscelarla a secco in rapporto 1:3 / 1:5 con zucchero e disperderla sotto agitazione (agitatore ad alta velocità) in H2O a C. In questo modo si possono ottenere soluzioni con un contenuto in pectina che va dal 4 al 7 %. Un altro metodo è disperderla in una soluzione concentrata di zucchero o glucosio (S.S.= Brix), diluendo poi con acqua fino ad ottenere una soluzione con un contenuto in S.S. inferiore al 20% e riscaldando a 80 C per assicurarsi una completa solubilizzazione della pectina. 10

11 -Viscosità: La viscosità della pectina, confrontata con quelle di altre gomme naturali, è relativamente bassa e, per questa ragione, la pectina ha un impiego limitato come addensante. La presenza di ioni calcio e/o altri ioni polivalenti tende ad aumentare la viscosità di una soluzione di pectina e, se eccede un certo limite, possono gelatinizzare la soluzione di pectina a basso metossile. Altri parametri che influenzano la viscosità di una soluzione di pectina sono il ph ed il contenuto in solidi, in particolare la viscosità è più elevata a ph bassi e ad alto contenuto in solidi. -Stabilità: La pectina è un prodotto abbastanza stabile e la sua massima stabilità la si ha ad un ph = 4 ; ph diversi da questo portano le seguenti reazioni: - ph acido (inferiore a 4) : si ha una rottura dei legami monomero-monomero e una parziale de esterificazione. - ph neutro (6-7) : si ha stabilità solo a temperatura ambiente. Un lieve aumento della temperatura porta ad una degradazione della pectina dovuta ad una diminuzione del peso molecolare. - ph alcalino (superiore a 7) : si ha una rapida demetossilazione ed una forte perdita di peso molecolare. La pectina è un prodotto termolabile, perciò prolungate esposizioni ad alte temperature sono fonti di degradazione. 11

12 PROCESSO PRODUTTIVO La produzione della pectina è costituita da 5 principali operazioni: 1) ESTRAZIONE DAI TESSUTI VEGETALI (SCORZE) 2) PURIFICAZIONE DELL ESTRATTO 3) SEPARAZIONE DELLA PECTINA TRAMITE PRECIPITAZIONE 4) PURIFICAZIONE 5) STANDARDIZZAZIONE 12

13 L estrazione della pectina viene fatta tramite l acqua calda acidificata che trasforma la proto pectina (insolubile) in pectina solubile in acqua. L estratto viene separato dalle scorze ormai esauste e tramite filtrazioni viene chiarificato in modo da garantire una buona trasparenza della pectina in fase di applicazione. La precipitazione della pectina dalla sua soluzione può essere fatta in due modi: - precipitazione con Sali; - Precipitazione con alcool. Alla fase di precipitazione con Sali segue una fase di purificazione dove, tramite dell alcool acidificato, si <<purifica>> la pectina dai suoi Sali precipitanti. A questo punto, dopo un approfondita analisi chimica, la pectina passa in fase di standardizzazione dove viene miscelata con zucchero (e/o destrosio) per fornirle una gradazione costante. STANDARDIZZAZIONE Si è convenuto di assumere come misura del potere gelatinizzante il numero dei grammi di saccarosi che, in soluzione acquosa al 65% e per un valore standard di ph, sono portati a gelificazione da un grammo di pectina, dando un gel di consistenza determinata. Questo numero è chiamato gradazione della pectina. Le pectine HM sono standardizzate con saccarosio/destrosio alla gradazione di 150 SAG. La gradazione SAG è quella misurata col rigidometro (ridgelimeter) << Exchange>> di Cox-Higby. Si opera questa standardizzazione per assorbire eventuali oscillazioni del potere gelatinizzante naturale della pectina, che è in funzione di parecchi fattori quali grado di maturazione della frutta, tipo di materia prima ecc.. Anche le pectine a basso metossile vengono standardizzate con un metodo simile a quello USA- SAG usato per le pectine HM. I parametri variano a secondo del tipo di pectina standardizzata: - S.S. = 31-50%; - ph = 3-3,2; - ioni di calcio: in funzione del grado di esterificazione della pectina. -Rigidometro <<Exchange>> di Cox e Higby: Il rigidometro <<Exchange>> di Cox e Higby misura il cedimento di una forma di gelatina lasciata libera. Dalla misura del cedimento, riportata su un diagramma fornito con ogni apparecchio, si ricava la reale gradazione della pectina esaminata. L approssimazione ottenuta con questo apparecchio è di ±2%. Il suo uso rapido e sicuro e la riproducibilità delle misurazioni hanno 13

14 portato alla sua attuale adozione generale. La gradazione con esso misurata viene contraddistinta con la denominazione SAG (cedimento). MECCANISMO DI GELIFICAZIONE Un gel pectico può essere presentato come un sistema in cui il polimero è in uno stato compreso fra la completa solubilità e la precipitazione. È stato teorizzato che segmenti della catena molecolare sono uniti da una limitata cristallizzazione e formano così una struttura reticolare in cui sono contenuti l H2O, lo zucchero ed altri soluti. La formazione del gel, da uno stato in cui il polimero è in soluzione, è causata da cambiamenti chimici e fisici che tendono a diminuire la solubilità della pectina e perciò facilitano la formazione di cristallizzazioni locali. Questi parametri sono: Temperatura; ph; Zuccheri o altri soluti; Ioni di calcio Naturalmente a tutti questi parametri bisogna aggiungere il tipo di pectina che deve essere quello appropriato per le caratteristiche della gelatina che si vuole ottenere. - Temperatura: Quando si raffredda una soluzione calda di pectina, l agitazione molecolare dovuta al calore diminuisce e perciò si aumenta la tendenza alla coesione delle catene molecolari pectiche. 14

15 -ph: La tendenza alla formazione del gel è fortemente aumentata da una diminuzione di ph. Il fenomeno della gelificazione è strettamente legato all acidità attiva, espressa da ph, che ha significato e valore diversi dall acidità titolabile (totale). Alcuni Sali contenuti nella frutta, detti Sali tampone, hanno potere stabilizzante sugli ioni acidi e basici di una soluzione e riducono l effetto dell acidità totale. In una soluzione ad alto tenore acido, perciò, la presenza di Sali tampone diminuisce l acidità attiva e influisce negativamente sul processo di gelificazione, che richiede l aggiustamento del ph a valori ben determinati. Per ogni tipo di pectina e per ogni valore di concentrazione zuccherina esiste un valore di ph al quale corrisponde l optimum di gelificazione. Questo valore optimum è compreso entro limiti ristretti, che vanno, per le pectine HM da ph 2,9 a 3,5. Per valori di ph superiori a 3,5 (ossia per una più debole acidità attiva) la gelificazione non ha più luogo, mentre per valori inferiori a 2,9 (più forte acidità attiva) si verifica la sineresi. Il fenomeno della sineresi si manifesta con trasudamento di sciroppo ed è dovuto all indurimento eccessivo delle fibre di pectina, che perdono l elasticità necessaria a trattenere i liquidi della gelatina. L esatta valutazione del ph è estremamente importante, poiché una minima differenza nella zona dell optimum di gelificazione influisce decisamente sulla rigidità, consistenza e grado di sineresi della gelatina. L acidità attiva necessaria per ottenere la gelatinizzazione si consegue in ogni caso aggiungendo acido, e mentre la dosatura dello zucchero è un dato ottenibile con un semplice calcolo sulla base del valore prestabilito dei solidi solubili del prodotto finale, la dosatura dell acido non è facilmente calcolabile a priori, ne si può riferire a precedenti esperienze, data la variabilità delle caratteristiche della frutta. Il modo più pratico per dosare l acido è quello di effettuare una piccola prova preventiva. L acido viene generalmente usato in soluzione 50% peso-volume (500gr di acido secco in un litro di soluzione), che consente un facile controllo del dosaggio. L acido deve essere introdotto al termine della cottura, poiché con esso si creano le condizioni necessarie per la gelificazione e se ne inizia il processo. La sua aggiunta anticipata provocherebbe fenomeni di pre-gelificazione, che danneggerebbero gravemente il risultato finale della lavorazione. -Zuccheri: Lo zucchero o soluti similari tendono a disidratare la pectina favorendo cosi la sua tendenza a cristallizzare. Sopra l 85% di S.S. la disidratazione sulla pectina è cosi forte che, in pratica, la gelatinizzazione della pectina risulta non controllabile. Il contenuto di zucchero di una gelatina o di una conserva di frutta in genere, è indicato dalla sua concentrazione espressa in solidi solubili (% S.S.) misurata sul prodotto finito. Questa concentrazione è conseguita eliminando l acqua superflua per mezzo dell ebollizione. La gelificazione ha luogo nella fase di raffreddamento susseguente alla cottura e si verifica solo entro limiti definiti della concentrazione zuccherina; al di sotto di questi, l azione disidratante dello zucchero è troppo debole per ottenere la precipitazione della pectina, mentre al di sopra, oltrepassato il punto di saturazione, lo zucchero esuberante cristallizza. Il campo di gelificazione delle pectine HM è compreso tra i valore 60 e 80% dei solidi solubili. 15

16 Nel corso della cottura una parte del saccarosio si <<inverte>> trasformandosi in levulosio e destrosio. Questa inversione (dovuta ad idrolisi) è necessaria per prevenire la cristallizzazione del saccarosio, e ciò perché il punto di saturazione di uno sciroppo di saccarosio e zucchero invertito è superiore a quello di uno sciroppo di solo saccarosio. L inversione del 30-40% di saccarosio è considerata soddisfacente per un prodotto con il 65% di solidi solubili. La cottura prolungata oltre il tempo necessario per la giusta inversione può causare due gravi inconvenienti: - Eccesso di inversione, con conseguente cristallizzazione del destrosio - Caramellizzazione degli zuccheri, con imbrunimento del prodotto e forte perdita di aroma. La cottura deve perciò essere contenuta entro i limiti di tempo che impediscono quelle modificazioni degli zuccheri che danneggerebbero irreparabilmente il prodotto finito. -Ioni di calcio: A differenza della pectina HM, la pectina LM forma gel solo in presenza di ioni Ca++,in particolare la pectina LM convenzionale richiede più calcio della pectina LM amidata. Il seguente diagramma mostra questa differenza nella preparazione di un gel con il 30% di zucchero e 1% di pectina a ph=3. Dato che lo ione calcio è responsabile della gelatinizzazione delle pectine LM, queste risultano difficilmente solubili in acqua dura e perciò se ne consiglia la dispersione in acqua addolcita. Con le pectine HM lo zucchero e l acido sono ingredienti necessari per la gelificazione e i prodotti ottenuti hanno sempre un alto contenuto di solidi solubili (da 60 a 80%) e un valore di ph compreso tra 2,9 e 3,6. Con le pectine LM, invece, zucchero e acido non sono più necessari, poiché esse hanno la proprietà di fornire gelatine il cui supporto è costituito da una struttura reticolare di pectinati di calcio, mentre il loro contenuto in solidi può scendere fino al 2% e il valore del ph avvicinarsi alla neutralità. Per la gelatinizzazione, perciò, la sola presenza della pectina e dei Sali di calcio è necessaria e sufficiente. Per alcuni tipi di pectina non occorre neppure l aggiunta dei Sali di calcio. Il comportamento delle pectine LM, come per le altre pectine, è influenzato da vari fattori tra i quali zucchero e acido che, se pure non necessari, condizionano le dosi dei componenti per l optimum di gelificazione -. Citiamo tra questi fattori: 16

17 - Il grado di esterificazione della pectina - Il peso molecolare della pectina - La concentrazione zuccherina del prodotto - Il valore del ph del prodotto - La quantità di Sali di calcio presente nei componenti. L estensione del campo di impiego, da 2,5 a 6,5 per il ph e da 0 a 80% per la concentrazione zuccherina, permette di ottenere un ampia gamma di prodotti interessanti per industrie alimentari, dolciarie, cosmetiche, farmaceutica ecc. CONTROLLO QUALITA Ogni lotto di pectina prodotto viene poi analizzato nei suoi parametri chimici e qualitativi. Sulla pectina si fanno le seguenti analisi: Contenuto in acido galatturonico; Grado di esterificazione e/o ammidazione; Tempo e/o temperatura di presa; ph; Umidità; Ceneri insolubili in acido; Granulometria; Solubilità; Azoto; Metalli pesanti; Analisi batteriologica; Contenuto alcolico. Qualitativamente viene controllato il potere gelatinizzante della pectina e, in molti casi, si fa una prova applicativa sulla stessa. IL DOSAGGIO DELLA PECTINA Il dosaggio della pectina è facilmente calcolabile, in linea teorica, conoscendo la sua gradazione e il contenuto zuccherino della massa da gelatinizzare: il rapporto tra il peso totale degli zuccheri e la gradazione della pectina dà infatti la quantità di pectina necessaria per la gelificazione. In pratica questo dosaggio, valido per uno sciroppo al 65% di saccarosio e per un determinato ph, varia col variare dell acidità attiva e della concentrazione zuccherina. La quantità di pectina richiesta per ottenere un gel di determinata consistenza è in rapporto inverso alla concentrazione zuccherina della massa da gelificare: ad una maggiore quantità di zuccheri presenti corrisponde una minore quantità di liquidi, ossia una minore densità della struttura necessaria a ritenerli (e quindi meno pectina); viceversa una minore concentrazione zuccherina richiede una struttura reticolare più densa (e quindi più pectina) per ritenere la maggiore quantità di liquidi presenti. 17

18 Considerando il comportamento del ph optimum di gelificazione rispetto alla concentrazione zuccherina, l interdipendenza dei tre componenti zucchero-acqua-pectina può essere rappresentato da un grafico. Nella pratica industriale altri fattori concorrono a modificare le dosi teoriche di pectina; essi sono dovuti alla frutta per l apporto del potere gelificante delle sostanze pectiniche naturali e per la presenza di Sali solubili e di fibre insolubili, che contribuiscono alla consistenza finale del prodotto. Variazione del dosaggio della pectina per ottenere gelatine di eguale consistenza con differenti valori di solidi solubili Le dosi di pectina risultano perciò ridotte in dipendenza del contenuto di sostanze solide della frutta; esse sono più vicine alle dosi teoriche per le gelatine <<imitazione>> composte da acqua,zucchero, acido, essenze, e si riducono progressivamente per le gelatine di succhi di frutta, marmellate e confetture. Data la difficoltà di valutare tutti i fattori che modificano i valori teorici, l esatto dosaggio della pectina per ogni partita di frutta o di succhi si ottiene effettuando alcune piccole cotte di prova, partendo dalla dose teorica e modificandola in base ai risultati ottenuti. Il dosaggio optimum varrà per tutta la partita. Un ulteriore fattore, estraneo alla natura dei componenti del prodotto, influisce sul dosaggio della pectina: le dimensioni dei recipienti di confezione. I vasi di grandi dimensioni richiedono infatti una maggiore consistenza del prodotto che non quelli di dimensioni minori, e le dosi di pectina variano di conseguenza. 18

19 ASPETTI LEGISLATIVI La pectina è un idrocolloide alimentare che beneficia di un alto livello di accettabilità tra i consumatori, poiché è percepita come un prodotto naturale, ed è utilizzata dall industria in tutto il mondo. Il Comitato Congiunto di Esperti sugli Additivi Alimentari (JECFA) dell Organizzazione per l Alimentazione e l Agricoltura (FAO) e dell Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha approvato la pectina come un additivo sicuro per l utilizzo nel settore alimentare e le ha assegnato una dose giornaliera accettabile (DGA) non specificata. Questo termine viene utilizzato qualora i dati tossicologici, biochimici e clinici disponibili consentano di concludere che l assorbimento totale di tale sostanza, a causa della sua presenza naturale e/o del suo utilizzo nell alimentazione in ottemperanza delle Norme di Buona Fabbricazione (NBF) ai livelli necessari per ottenere l effetto tecnologico desiderato, non presenti rischi per la salute. Negli Stati Uniti d America, la pectina è riconosciuta come sicura (GRAS) dalla FDA e quindi può essere utilizzata negli alimenti secondo la quantità necessaria per ogni specifica applicazione. GENERALITA SULLA LAVORAZIONE INDUSTRIALE DELLE CONFETTURE, MARMELLATE E GELATINE Ogni paese ha leggi proprie che regolano l industria conserviera e i procedimenti e le formule debbono essere calcolati il accordo con esse. Ma, qualunque sia il procedimento seguito e il tipo di materie prime usate, il buon esito delle lavorazioni esige che siano in ogni caso rispettate alcune modalità di carattere generale e fondamentale. Le formule di lavorazione sono costituite da fattori vari che contribuiscono, col loro insieme, a formare le qualità peculiari del prodotto finito. Tra questi fattori ve ne sono alcuni, comuni a tutti i prodotti di buona qualità, che debbono essere stabilizzati su valori determinati. Essi sono: - i solidi solubili % del prodotto finito - l optimum degli zuccheri invertiti - l acidità totale e il ph del prodotto gli altri fattori, come le caratteristiche chimico-fisiche della frutta, le caratteristiche della pectina, le caratteristiche dell acqua ecc.., costituiscono le variabili che provocano un incessante adattamento e aggiustamento delle formule alla competenza ed esperienza del tecnico conserviere. -solidi solubili La resa teorica di una ricetta è calcolata sul totale delle sostanze solide dei componenti, i cui valori non subiscono variazione con la cottura. I valori approssimativi dei solidi solubili delle principali materie sono: - saccarosio: 100% - acido(secco): 100% - pectina (solida):100 % - frutta: 7-19% I primi 3 valori sono costanti, mentre il quarto dipende dalla varietà e dal grado di maturazione e di conservazione della frutta. 19

20 Nei riguardi della concentrazione zuccherina occorre ricordare che essa aumenta con la cottura non solo per l eliminazione dell acqua, ma anche per l inversione del saccarosio. In un prodotto con un valore teorico del 65% di solidi solubili e col 30% di saccarosio invertito, l incremento delle sostanze solide è pari a circa l 1% del peso del prodotto finito, risultando cosi un valore reale di solidi solubili del 66%. Questa maggiorazione è normalmente considerata come un margine di sicurezza -Optimum % di zuccheri invertiti: La quantità di zuccheri invertiti nel prodotto finale deve essere sempre minore del saccarosio presente. Per il valore del 65% di solidi solubili l optimum di inversione è compreso tra il 20 e il 25% del peso totale del prodotto (30-40% degli zuccheri totali). Usando polpe acide l inversione deve essere frenata aggiungendo Sali tampone, mentre con polpe non acide deve essere attivata con un acido organico. L inversione del saccarosio, oltre che dall acidità, dipende dalla durata della cottura e dalla temperatura. - Acidità totale e ph delle marmellate e gelatine: La regolare gelificazione si ottiene aggiustando il ph della frutta (o polpa con succo) entro i limiti già indicati. L acidità totale delle marmellate deve essere mantenuta il più costante possibile; essa può variare da un massimo dello 0,8% ad un minimo dello 0,3%, con un optimum dello 0,5%. IL RUOLO DELLA PECTINA NELLE PIANTE La pectina ha un ruolo importante nei tessuti delle piante superiori. Infatti, la protopectina, una forma insolubile della pectina, e la cellulosa sono i costituenti principali della lamella mediana: esse svolgono una funzione strutturale nella pianta e regolano i meccanismi di trasporto dell acqua. La quantità e la composizione chimica della pectina, presente nei vegetali, variano in funzione della tipologia di pianta, dell età e della parte della pianta impiegata nell estrazione. Durante la maturazione, la pectina presente nella frutta viene idrolizzata da enzimi specifici, quali le pectinasi e le pectinesterasi, che permettono a quest ultima di diventare più morbida grazie alla degradazione della lamella mediana e di aprirsi lasciando cadere a terra i semi che saranno quindi pronti per dare nuova vita. -degradazione della pectina: La degradazione della pectina è regolata da 2 enzimi: - Pectina-metil-esterasi: che degrada la pectina, con produzione di acido pectico e alcool metilico - Poligalatturonasi: che degrada l acido pectico liberando unità galatturoniche. I principali microrganismi ad attività pectinolitica sono: - Batteri aerobi: bacillus subtilis; - Plectridi anaerobi: plectridium pectinovorum; - Clostridi anaerobi stretti: clostridium butyricum, pectinolyticum, onnivorum; - Funghi pectinolitici: aspergillus e penicillium. 20

21 BIBLIOGRAFIA MATERIALE FORNITO DALL AZIENDA SILVA EXTRACTS IL 14/02/ /05/