Idrocolloidi: proprietà, classificazione e applicazioni nelle formulazioni alimentari

Idrocolloidi: Classificazione e Proprietà

GIT
POLITI
E
TECNICA
U
DELLE
MARCHE
Università Politecnica delle Marche
Dip.to di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali
Corso di Conserve e additivi
IDROCOLLOIDI
TOKOCOTTOTDT
Prof. Massimo Mozzon

Idrocolloidi da Piante Superiori

1Idrocolloidi
da piante superiori
" amidi
" pectine
Biopolimeri idrofili ad alto PM
· galattomannani
" gomma di Tara
· Guar gum
·LBG
polisaccaridi
da alghe
· carragenani
· alginati
origine microbica
" xantano
" gomma di gellano
proteine
origine animale
· gelatina
Proprietà "in vivo"
ritenzione idrica
strutturanti
resistenza meccanica
adesività
applicazione in formulazioni alimentari

Idrocolloidi come Non Additivi

Come "non additivi" se trattasi di:
sostanze utilizzate nei materiali di copertura o rivestimento, che non fanno parte degli alimenti e non
sono destinati a essere consumati con i medesimi;
prodotti contenenti pectina e derivati dalla polpa di mela essiccata o dalla scorza di agrumi o cotogni,
ovvero da una miscela di tali sostanze, per azione di acido diluito seguita da parziale neutralizzazione
con sali di sodio o di potassio («pectina liquida»);
plasma sanguigno, gelatina alimentare, proteine idrolizzate e loro sali, proteine del latte e glutine;
caseinati e caseina;

Idrocolloidi di Origine Animale e Vegetale

2
· caseina e caseinato di Na
" proteine del latte
" proteine plasmatiche
origine vegetaleIdrocolloidi

Idrocolloidi come Additivi Funzionali

Come additivi nelle categorie funzionali :
«antiagglomeranti»: riducono la tendenza di particelle individuali di un prodotto alimentare ad
aderire l'una all'altra
«emulsionanti» : rendono possibile la formazione o il mantenimento di una miscela omogenea di
due o più fasi immiscibili
«agenti schiumogeni» : rendono possibile l'ottenimento di una dispersione omogenea di
una fase gassosa in un prodotto alimentare liquido o solido
«agenti gelificanti» : danno consistenza ad un prodotto alimentare tramite la formazione di un gel
«agenti umidificanti»: impediscono l'essiccazione degli alimenti o promuovono la dissoluzione di
una polvere in un ambiente acquoso
«addensanti» : aumentano la viscosità di un prodotto alimentare
«stabilizzanti» : rendono possibile il mantenimento dello stato fisico-chimico di un prodotto
alimentare; gli stabilizzanti comprendono le sostanze che rendono possibile il mantenimento di una
dispersione omogenea di due o più sostanze immiscibili in un prodotto alimentare, le sostanze che
stabilizzano, trattengono o intensificano la colorazione esistente di un prodotto alimentare e le
sostanze che aumentano la capacità degli alimenti di formare legami, compresa la formazione di
legami incrociati tra le proteine tale da consentire il legame delle particelle per la formazione
dell'alimento ricostituito
spesso impiegati in sinergia
funzioni molteplici e spesso indistinguibili
3Idrocolloidi

Sistemi Stabilizzanti Alimentari TATE & LYLE

Panoramica dei Sistemi Stabilizzanti

TATE & LYLE
Food stabiliser systems
Region
Europe, Middle East and Africa
Other regions: Americas, Asia Pacific
Market
Food and Beverage
Applications
bakery, beverage, convenience food, dairy, desserts,
fruit fillings, fruit preparations, ice-cream, jams, jellies,
meats, processed vegetables, salad dressings, soups,
sauces, gravies and dressings
Our food stabiliser systems are designed to stabilise texture and enhance the
properties of our customers' products. We design tailor-made food systems to help
customers bring new and exciting food products to market quickly and successfully.

Marchi e Applicazioni dei Sistemi Stabilizzanti

Our brands
Description
Applications
HAMULSION®
Acts as a thickening
agent, an emulsifier, a
protective colloid or a
processing aid. Systems
generally contain a
combination of
hydrocolloids
(polysacharides and
proteins), emulsifiers and
salts.
Cakes, drinks, fillings, jellies,
marmalades, puddings, milk
products, ice-cream, soups,
sauces, fine food, dietetic and
low-calorie foods
HAMULTOP®
Used as stabilisers and
emulsifiers where 'clean
label' is required.
Systems are made
exclusively from proteins.
Acidified milk products (quarg
/yoghurt), dessert, dips and
dressings, meat products, milk
drinks, sauces
HAMULBAC®
Used to adjust pH value
to preserve colour in a
range of products.
Systems are made from
various organic and
inorganic salts or acid
regulators.
Acidified milk products
(quarg/yoghurt), cream
products, fine food products,
fruit and vegetable products,
neutral milk dessert products
HAMULTEC®
This stabiliser system
range, is the result of
innovative processing
technology. They can
incorporate any of the
functional features of the
other food systems with
very special
improvements in
performance.
Ice-cream, meat products, milk
products, ready-to-serve
meals, sauces
FRIMULSION®
Used as a thickener and
a stabiliser to meet the
specific needs of food
producers.
Acidic milk products, dips,
salad creams and fine foods,
soups, sauces, gravies ,
convenience foods, meat
products, dessert, whipping
creams, puddings, custards,
ice-creams, confectionery,
products, fruit preparations for
dairy, bakery products
"Frimulsion E057 MA"
amido modificato, proteine del latte, gomma di Guar, gomma xanthan
stabilizzante per maionese (3-4%)
"Frimulsion F88"
pectina standardizzata con zucchero, gomma di carruba, gomma xanthan
stabilizzante e gelificante per preparazioni a base di frutta (0,4-0,6%)
4

Galattomannani: Struttura e Origine

Struttura dei Galattomannani

Galattomannani
smooth (Man)
substituted (Man + Gal)
Man-Man
B(1->4)
Gal-Man a(1->6)
Epimeri
D- glucoso
D-mannoso
D-galattoso
CHO
CHO
CHO
H-C-OH
OH-C-H
H-C-OH
OH-C-H
OH-C-H
OH-C-H
H-C-OH
H-C-OH
OH-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH

Gomma di Guar e Farina di Semi di Carrube

Gomma di Guar
da semi di Cyamopsis tetragonolobus (leguminosa)
composizione media Man/Gal 2:1
Farina di semi di carrube
da semi di Ceratonia siliqua (leguminosa)
composizione media Man/Gal 4:1
M
C
H
1
HO
OH
P
C
H
H
H
H
I
4
H
HO
B
O
HO
0
HO-
4
1
0
H
-I
B
H
H
H
HO
4
H
HO~
H
6
5

Produzione e Provenienza dei Galattomannani

Galattomannani
macinazione e
separazione del
germe
Provenienza geografica
Guar
precipitazionecon IPA dalla
soluzione chiarificata
Guar splits or flour
or locust Deun seeds
Dissolution of raw material
in hot water
Pressure filtration using
diatomaceous earth
Draining
Rinsing with alcohol
Pressing
sotto vuoto
Drying
Grinding
Quality control of batch
Blending
Standardization
Quality control
of finished product
Packaging
Carrubo
Produzione
6

Pectine: Composizione e Tipi

Composizione delle Pectine

Pectine
COOH
OH B
OH
O
OH
OH a
OH
· piccole quantità di D-galattani, arabinani (catene laterali lunghe) e fucosio, xilosio
(
>
catene laterali corte, 1-3 residui)
· regolarità catene principali interrotte da L-ramnosio (metilpentoso) ("pectic elbows") e
ramificazioni di zuccheri neutri ("hairy regions")
· parziale esterificazione dei gruppi carbossilici con metanolo
· parziale acetilazione degli ossidrili in C-2 e C-3
OH O OH
1
CH3
hairy
smooth
OH OH

Tipi di Pectine

HM (High Methoxyl)
DM (Degree of methoxylation) > 50
estrazione acida
LM (Low Methoxyl)
DM < 50
trattamento (idrolisi) acido o basico (demetossilazione)
LMA (Amidated)
LMNA (Non Amidated)
(DA = Degree of Amidation)
7
· polimeri di unità a-D-galatturoniche (1/10 residui di ramnosio)
· legami 1->4

Produzione e Fonti Commerciali delle Pectine

Pectine
Produzione
Fonti commerciali
scorze agrumi (pectine 20-40 % s.s.)
residui linea mela (pectine 10-20% s.s.)
estrazione
pH 1,5-3
T 60-100 ℃
"pectina liquida"
demetossilazione
purificazione
precipitazione con Sali di Al3+
precipitazione con alcoli (etilico, isopropilico)
Apple pomace or citrus peel
Acid hydrolysis
of protopectin
Pressing (depectinized byproduct sold)
Filtration
Concentration
Acid or alkaline
saponification
Precipitation in alcohol
Rinsing
Drying
Grinding / Sieving
Quality control of batch
Blending / Standardization
Quality control of finished product
Packaging
8

Alginati: Origine e Struttura

Origine e Composizione degli Alginati

Alginati
· fonte: alghe brune
· poliuronidi di ß-D-mannuronato e a-L-guluronato
epimeri al C5
COOH
OH B
O
OH
OH
OH a
acido mannuronico
· unità monosaccaridiche in "blocchi" (fino a 20 unità)
" omogenei (Man o Gul)
· alternati (Man-Gul-Man-Gul)
· proporzioni tra i blocchi dei
diversi tipi in relazione a specie e
"parte anatomica" ("stelo" o
"foglia"), meno importanti grado
di maturità e habitat
M/G
L. digitata
1,2
Stipes de L hyperborea
0,6
A. nodosum
1,6
F. serratus
1,0
CO2Na
HO
CO2Na
OH
0
OH
0
OH
1
1
-0
O
OH
,0
OH
OH
COzNa
Blocchi Gul
OH
OH
COzNa
COzNa
0-
HO-
0
0
HỌ
COzNa
OH
Blocchi Man
9
0
O
0
0
1
OH
CO2Na
0

Provenienza Geografica e Produzione degli Alginati

Alginati
Provenienza
geografica
LAMINARIALES
Laminariaceae
Alariaceae
Lessoniaceae
Laminaria
Ecklonia
Macrocystis
Ascophyllum
Fucus
E maxima
A nodosum
L hyperborea
L digitata
M pyrifero
F serratus
Produzione
1.
estrazione con acidi inorganici diluiti
conversione alginato Ca in acido alginico insolubile
purificazione da fucoidano, mannitolo, minerali
2.
macinazione/digestione con idrossidi alcalini
solubilizzazione alginati K/Na
purificazione da biopolimeri insolubili (cellulosa, proteine)
3. precipitazione ac. alginico con acidi minerali
4. neutralizzazione in funzione del tipo di prodotto richiesto
BROWN SEAWEED
e.g. Laminaria digitato
Laminado hyperborea
Leaching in acid
Crushing/ Digestion
in alkali
Floatation / Filtration
Acid precipitation
Rinsing and drying
Neutralization
by mixing with : sodium,
potassium or ammonium
carbonate
Drying
Grinding
Quality control of batch
Blending / Standardization
Quality control of finished
product
Packaging
10
FUCALES
Fucaceae

Carragenani: Polisaccaridi da Alghe Rosse

Origine dei Carragenani

Carragenani
miscele complesse di polisaccaridi (P.M. da 100.000 a 1.000.000) ottenuti da alghe
rosse " agar
· carragenani
· porfirani
GIGARTINALES
Gigartinaceae
Solieriaceae
Gigartina
Chondrus
Iridaea
Eucheuma
G stellata (France)
G canaliculata
G skottsbergii
(Argentina/Chilli)
G pistillata (Marococo)
Iridaea sp (Chilli)
E coffonii
(Philippines/Indonesia)
G acicularis (Marocco)
C crispus
(France / North Atlantic)
E spinosum
(Indonesia)
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Denominazioni Commerciali e Composizione dei Carragenani

Carragenani
denominazioni commerciali
Musco d'Irlanda
Eucheuman (da Eucheuma spp.)
Iridophycan (da Iridaea spp.)
Hypnean (da Hypnea spp.)
Furcellaria o Agar di Danimarca (da F. fastigiata)
Carragenina (da Chondrus e Gigartina spp.)
sali di K, Na, Mg, Ca di esteri solforici di polisaccaridi
unità monosaccaridiche
D o L galattosio
3,6-anidrogalattosio
% SO3 variabile
presenza variabile di sostituenti metil- e/o piruvato
catene principali con legami a(1->3) e (1->4) alternati
"motifA" "motifB"
in carragenani
D -galattosio
% SO3 = 15-40
nessuna o molto scarsa presenza di sostituenti metil- e piruvato
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