Struttura e Funzione degli Amidi nell'Industria Alimentare

Carbohydrates are the primary energy source that humans can take with food. This type of product consists, first of all, of starch, one of the most important and most common bio-molecules in nature. The most consumed food sources in this area are rice, wheat, corn, tubers (including potatoes and tapioca), barley, spelled and rye. In this paper, the structure-property relationship between the microscopic aspects and the macroscopic behaviors is analyzed, also considering the industrial procedures used, in order to achieve certain functional objectives. From a microscopic point of view, starch consists of amylose and amylopectin, two polymers associated with each other through a high multiplicity of hydrogen bonds and inter-chain covalent bonds. The first is formed by linear chains of 200-2,000 units of alpha-glucose, linked through 1,4-glucosidic bonds, while the second has over 100,000 residues, also in this case connected to each other through alpha-1,4 bonds but each 25-30 units are branched, the bonds of which are of the alpha-1,6 type. These enormous macromolecules are found arranged in starch granules whose dimaterals are very different between the various types of cereals (from 5 to 25 micrometers). Wheat, barley and rye have a larger size and are called type A, compared to the smaller type B granules, typical of rice and corn, whose shape is also rather irregular. Another fundamental aspect is the chemical composition of the granules, since the content of amylose and amylopectin is never constant. In fact, for example, wheat has 28% amylose, while waxy corn is made up of 99% amylopectin. This factor has a major impact on the digestibility of a food, since human enzymes, such as alpha-amylases and dextrinases (which respectively break down alpha-1,4 and alpha-1,6 bonds), are able to hydrolyze more easily the amylopectin chains. Furthermore, more rapidly the digestive process takes place, more bio-available the carbohydrate will be, since the generation of the individual units of alpha-glucose (the molecule that is really available as a source of energy for our body) will be faster. The possible variations that can be made by the food industry on various foods are also taken into consideration, given that a lower speed of digestion is essential if you want to keep the rise in post-prandial glycaemia under control, on which it can depend, with time, the onset of cardiovascular disease and the accumulation of adipose tissue.

I carboidrati sono la fonte energetica primaria che l'uomo può assumere con l'alimentazione. Questa tipologia di prodotti è costituita, innanzitutto, da amido, una delle bio-molecole più importanti e più comuni in natura. Le fonti alimentari più consumate in questo ambito sono il riso, il grano, il mais, i tuberi (tra cui patata e tapioca), l'orzo, il farro e la segale. In questo elaborato, viene analizzata la relazione struttura-propietà che intercorre tra gli aspetti microscopici e i comportamenti macroscopici, considerando anche i procedimenti industriali adoperati, al fine di raggiungere determinati obbiettivi funzionali. Dal punto di vista microscopico, l'amido è costituito da amilosio e amilopectina, due polimeri associati tra loro attraverso un'elevata molteplicità di legami a idrogeno e legami covalenti inter-catena. Il primo è formato da catene lineari di 200-2.000 unità di alfa- glucosio, legate attraverso legami 1,4-glucosidici, mentre il secondo conta oltre 100.000 residui, anche in questo caso connessi tra loro attraverso legami alfa- 1,4 ma ogni 25-30 unità sono presenti ramificazioni, i cui legami sono di tipo alfa- 1,6. Queste enormi macromolecole si trovano disposte in granuli di amido i cui dimateri sono molto differenti tra le varie tipologie di cereali (da 5 a 25 micrometri). Frumento, orzo e segale presentano dimensione superiore e sono denominati di tipo A, ripsetto ai granuli di tipo B, più piccoli, tipici di riso e mais, la cui forma è anche piuttosto irregolare. Un'altro aspetto fondamentale risulta essere la composizione chimica dei granuli, poiché il contenuto di amilosio e amilopectina non è mai costante. Infatti., ad esempio, il frumento conta un 28% di amilosio, mentre il mais waxy (ceroso) è formato dal 99% di amilopectina. Questo fattore incide in maniera preponderante sulla digeribilità di un alimento, visto che gli enzimi umani, come le alfa- amilasi e le destrinasi (che rispettivamente scindono i legami alfa- 1,4 e alfa-1,6), sono in grado di idrolizzare con maggiore facilità le catene di amilopectina. Inoltre, più rapidamente avviene il processo digestivo, maggiormanete bio-disponibile risulterà essere il glucide, dal momento che la generazione delle singole unità di alfa- glucosio (la molecola che è realmente disponibile come fonte di energia per il nostro organismo) sarà più rapida. Vengono anche prese in considerazione le possibili variazioni che possono essere apportate dall'industria alimentare sui vari alimenti, visto che una minore rapidità di digestione è fondamentale se si vuole tenere sotto controllo il rialzo della glicemia post-prandiale, dalla quale può dipendere, con il tempo, l'insorgenza di malattie cardiovascolari e l'accumulo di tessuto adiposo.