Gli Oligosaccaridi: struttura e legami glicosidici nella chimica degli alimenti

Gli Oligosaccaridi

la formazione del legame glicosidico tra due o più monosaccaridi da luogo a molecole lineari o ramificate che definiamo o oligosaccaridi nel caso in cui sono costituiti da 2 a 9 unità monosaccaridiche, mentre Sono definiti polisaccaridi quei glucidi che sono costituiti da più di 9 unità monosaccaridiche e che possono essere formate da centinaia o migliaia di monosaccaridi disposti in catene lineari e/o ramificate. quindi sono annoverati tra oligosaccaridi tutti questi saccaridi che per idrolisi formano da 2 al 9 unità monosaccaridiche. Superato questo numero, si parla di "polisaccaridi

I Disaccaridi

In un disaccaride due monosaccaridi sono legati assieme tramite un legame glicosidico tra il carbonio anomerico di una unità di monosaccaride e un ossidrile dell'altra unità come vediamo in questa tabella il tipo di legame coinvolto interessa il carbonio in posizione 1 di uno dei 2 monomeri ed il gruppo alcolico dell'altro monosaccaride. Il tipo di legame verrà indicato a seconda della stereochimica del carbonio glucosidico.

ad esempio il legame x (1->4) è un legame glicosidico tra due monosaccaridi in cui il carbonio anomerico del primo monosaccaride quindi il C1 è in posizione a mentre l'altro unità monosaccaridi è impiegato nel legame con il Carbonio in posizione 4 questo è ad esempio il caso del maltosio.

I disaccaridi più comuni sono il maltosio, il cellobiosio, il lattosio e il saccarosio

Il Maltosio

maltosio è un disaccaride che si ottiene per idrolisi parziale dell'amido. Per ulteriore idrolisi del maltosio si ottiene d-glucosio come unico prodotto. . Il maltosio deve essere costituito perciò da due unità di glucosio legate tra loro. Il carbonio anomerico dell'unità di sinistra è legato al gruppo ossidrilico del C-4 dell'unità di destra tramite un legame acetalico (glucosidico). La configurazione del carbonio anomerico dell'unità di sinistra è a. Nella forma cristallina il carbonio anomerico dell'unità di destra ha configurazione B.

una soluzione di maltosio appena preparata dà mutarotazione e sul C-1 del secondo glucosio può essere sia in posizione alfa che beta Entrambe le unità sono in forma piranosica. Inoltre, poichè il secondo glucosio è un semiacetale, il maltosio è uno zucchero riducente.

Il nome sistematico del maltosio (scritto sotto il nome comune) descrive compiutamente la struttura, ivi inclusi il nome delle due unità (D-glucosio), le dimensioni degli anelli (piranosio), la configurazione dei due carboni anomerici (a o ß) e la posizione del gruppo ossidrilico coinvolto nel legame glicosidico (4-

0). Nel maltosio il carbonio anomerico dell'unità di glucosio di destra è emiacetalico e naturalmente, quando il maltosio è in soluzione, l'emiacetale è in equilibrio con la forma aldeidica a catena aperta. Pertanto il maltosio dà risposta positiva al saggio di Tollens (e feeling) e alle altre reazioni simili caratteristiche del carbonio anomerico del glucosio

Una forma alternativa di maltosio è isomaltosio ((6-0-ß-D-glucopiranosil)-a-D- glucopiranoside ) costituito da due molecole di glucosio unite con un legame glicosidico a(1-6), anche questo si ottiene dall'idrolisi parziale dell'amido a conferma che in alcuni punti della struttura dell'amido vi sono ramificazioni con legame a(1-6).

Il Cellobiosio

è un disaccaride che si ottiene per idrolisi parziale della cellulosa. Per idrolisi completa si ottiene soltanto d-glucosio: il cellobiosio deve essere perciò un isomero del maltosio. Dal maltosio infatti il cellobiosio differisce soltanto perché ha configurazione ß sul C-1 dell'unità di glucosio di sinistra.

Il Lattosio

è lo zucchero principale nel latte umano e di mucca (dal 4 all'8% di lattosio). Per idrolisi del lattosio si formano quantità equimolari di D-galattosio e di D- glucosio. uniti con legame glicosidico ß(1-4) Il carbonio anomerico dell'unità di

galattosio ha configurazione ß sul C-1 ed è legato all'ossidrile del C-4 dell'unità di glucosio.

Anche il lattosio, dato che ha un anello semiacetalico, è uno zucchero riducente e dà mutarotazione.

Molti di noi hanno un enzima, chiamato lattasi, che rompe i legami glicosidici ß- (1->4) di galattosio-glucosio in modo che possiamo digerire e metabolizzare il lattosio. Una piccola percentuale di individui nasce con una mutazione nel gene responsabile della produzione dell'enzima lattasi e quindi incapace di metabolizzare il lattosio. Questa condizione è chiamata intolleranza al lattosio congenita.

In molti mammiferi, compreso l'uomo, la produzione dell'enzima lattasi cessa in giovane età, questa condizione è nota come intolleranza al lattosio primaria. L'intolleranza al lattosio sia congenita che primimaria determina l'accumulo di lattosio non digerito nell'intestino crasso.

I batteri intestinali fermentano il lattosio e producono gas come anidride carbonica, idrogeno e metano. La presenza di questi gas è piuttosto scomoda poiché provoca flatulenza e gonfiore. Affinché le persone con intolleranza al lattosio godano di latticini, possono aggiungere l'enzima lattasi (prodotto da funghi o lievito) direttamente al loro cibo o ingerirlo in forma di compresse.

Alcuni bambini nascono con una malattia ereditaria che si chiama galattosemia.

Esitono diversi tipi di galattosemia e sono dovuti alle mutazioni dei geni GALT, GALK1 e GALE (9p13, 17q24, 1p36), che codificano per tre enzimi essenziali nel metabolismo del galattosio: queste mutazioni causano un difetto della via della degradazione del galattosio, provocandone un accumulo corporeo.

Il Saccarosio

è il Il più importante disaccaride commerciale saccarosio, il comune zucchero da tavola che si estrae dalla barbabietola da zucchero o dalla canna da zucchero. E' un disaccaride formato dall'unione di D-glucosio e D-fruttosio con legame glicosidico testa a testa in modo che entrambi gli zuccheri sono trasformati in acetali con un legame tra il C-1 del glucosio in forma a e il C-2 del fruttosio in forma ß. In questo modo non rimangono legami semiacetalici nella molecola e quindi il saccarosio non è uno zucchero riducente e non dà mutarotazione.

Il legame glicosidico nel saccarosio lega il carbonio anomerico del residuo di glucosio al carbonio anomerico nel residuo di fruttosio.

Si noti che il carbonio anomerico nel residuo del D-fruttosio è il carbonio 2. Il legame glicosidico nel saccarosio è classificato come a, B- (1++2) Ciò è dovuto al fatto che la stereochimica del carbonio anomerico del residuo di glucosio (posizione numero 1) ha l'orientamento a, e il carbonio anomerico del residuo del fruttosio (posizione numero 2) ha l'orientamento B.

• La doppia freccia (+) usata in questa notazione indica che il legame glicosidico è tra due carboni anomici.

In ambiente debolmente acido (industrialmente si usa l"acido citrico) o per azione dell"enzima invertasi il saccarosio si idrolizza prontamente nei due monosaccaridi che lo costituiscono.

Questo processo viene detto "inversione" e la miscela che si ottiene è detta "zucchero invertito" a causa dell"effetto dell"idrolisi sulle proprietà di rotazione ottica della soluzione.

Infatti i valori di rotazione specifica per saccarosio, glucosio e fruttosio sono uguali a +66.5°, +52.7º e -92.4º per cui si osserva il passaggio da una soluzione di saccarosio con proprietà destrorotatorie ad una di zucchero invertito con proprietà levorotatorie, con una rotazione specifica data dalla somma algebrica dei contributi dei due monomeri e cioè pari a -39.7º.

Lo zucchero invertito è utilizzato nei prodotti in pasticceria ad esempio per la produzione di caramelle, in quanto si si ottiene un composto con una struttura vetrosa malleabile che solidifica a basse temperature .

Il Trealosio

il trealosio è il generico nome dato a tre disaccaridi non riducenti ottenuti per condensazione di due molecole di glucosio.

Questi disaccaridi costituiscono i carboidrati di riserva numerosi insetti famiglia di invertebrati oltre ad essere significativamente contenuti numerose specie fungina ad esempio in alcune specie di funghi eduli possono rappresentare il 15% della sostanza secca.

I tre possibili trealosi sono: a-a trealosio, a-ß trealosio e il B-ß trealosio. Quello che vediamo in figura è a-a trealosio che è maggiornemente presente in natura.

Il trealosio è ' uno zucchero con peculiari proprietà e per queste viene utilizzato nella formulazione di specifici prodotti. Come additivo alimentare, il trealosio viene prodotto artificialmente dall'amido di mais usando diversi enzimi batterici come l'alfa-amilasi, ottenuto dal Bacillus licheniformis e l'isoamilasi da Pseudomonas amyloderamosa.

E' uno zucchero disaccaride non riducente, non partecipa quindi alla reazione di Maillard con i gruppi amminici che porta alla formazione di composti bruni. E' stabile al calore, ai pH acidi ed è poco suscettibile all'idrolisi in glucosio. Ha la proprietà di mascherare alcuni off-taste e di proteggere amidi, proteine e grassi dalla loro degradazione dovuta al riscaldamento o al congelamento. Nella disidratazione degli alimenti può essere applicato per preservare aromi e le proprietà aromatiche dei cibi stessi, specie in frutta e verdura. Il suo potere dolcificante è 45 rispetto al 100 del saccarosio considerato il riferimento. E' adatto alle applicazioni di confetteria tanto per la bassinatura che per la formulazione di ripieni stabili nel limitare l'igroscopicità. Avendo un minor potere cariogeno rispetto ad altri disaccaridi, è anche utilizzato nella formulazione di gomme e caramelle "tooth-friendly".

Generalmente riconosciuto come sicuro (GRAS) è stato autorizzato ad essere impresso sul mercato dalla Decisione del 25 settembre 2001 come nuovo prodotto alimentare (novel food) ai sensi del Regolamento (CE) 258/1997.