I carboidrati

Chiamati anche glucidi o glicidi (dal greco glucùs = dolce), oppure saccaridi (dal latino saccharus = zucchero). Sono molecole il cui nome “carboidrati” (= idrati del carbonio) ci fa già capire da quali atomi sono costituite: carbonio, idrogeno e ossigeno, questi ultimi in rapporto 2 a 1 come nell’acqua (H2O). Questi atomi sono legati fra loro a formare unità saccaridiche. A seconda di quante unità sono presenti, i carboidrati prendono il nome di monosaccaridi (1 unità), disaccaridi (2 unità), oligosaccaridi (fino a una decina di unità), polisaccaridi (molte unità). Monosaccaridi e disaccaridi sono comunemente chiamati zuccheri. Oltre che per il gusto dolce, in cucina vengono utilizzati per dare struttura, assorbire umidità, conservare, caramellizzare e dare luogo alla reazione di Maillard.

Tutti quanti i carboidati apportano 4 kcal per grammo ma vengono metabolizzati con velocità diverse (hanno un diverso “indice glicemico”). Vediamo insieme quali sono i carboidrati più diffusi in ambito alimentare.

Glucosio

Monosaccaride con 6 atomi di carbonio (per questo è definito “esoso”…fa un po’ ridere, vero?). La sua formula molecolare (“formula bruta”) è C6H12O6. Può essere presente nelle due forme speculari D e L: dipende dall’orientazione di alcuni suoi atomi nello spazio. Il D-glucosio, la forma più diffusa, si chiama anche destrosio perché in soluzione fa ruotare il piano della luce polarizzata verso destra (in senso orario). E’ una proprietà delle sostanze “otticamente attive” che si misura con uno strumento chiamato polarimetro.

A seconda di come è disposto il gruppo -OH (alcolico) legato al quinto atomo di carbonio, abbiamo D-glucosio (o destrosio) e L-glucosio

Il glucosio tende a chiudersi ad anello formando una struttura esagonale, che può essere nella forma “alfa” o “beta”. Questa differenza è importante quando più molecole di glucosio sono legate fra loro a formare alcuni polisaccaridi, come vederemo.

D-glucosio in forma ciclica. 5 vertici dell’esagono sono costituiti da atomi di carbonio (per convenzione non si indicano nella formula di struttura) e 1 vertice da ossigeno. Il gruppo -OH legato al carbonio in posizione 1 può trovarsi sotto il piano della molecola (alfa-D-glucosio) o sopra (beta-D-glucosio)

In commercio solitamente viene venduto con il nome di destrosio quando è in forma cristallina (in polvere) e di glucosio (o “sciroppo di glucosio“) quando è in forma fluida. Il destrosio è il monosaccaride puro, che può essere in forma anidra oppure come monoidrato, cioè con una molecola di acqua legata ai suoi cristalli (in pasticceria bisogna tenerne conto quando si bilanciano le ricette). Lo sciroppo di glucosio, invece, è una miscela che contiene anche disaccaridi (maltosio) e oligosaccaridi (destrine). Questo perché industrialmente si ottiene dall’idrolisi enzimatica dell’amido (un polisaccaride formato da tante unità di glucosio), che può essere più o meno spinta e dare sciroppi con una quantità più o meno elevata di glucosio e degli altri zuccheri composti da glucosio. Con successive operazioni di purificazione e cristallizzazione si ottiene poi il destrosio puro cristallino. La quantità di glucosio presente negli sciroppi viene indicata attraverso il valore di DE (destrosio equivalenti), che va da zero (amido puro) a 100 (glucosio puro).
Il glucosio è un po’ meno dolce del saccarosio e tende a cristallizzare meno.

Sciroppo di glucosio (fonte www.cake-stuff.com)

Fruttosio

Monosaccaride. La sua formula molecolare è identica a quella del glucosio (C6H12O6), ciò significa che contiene gli stessi atomi nello stesso numero, tuttavia è strutturato in modo diverso. Anche il fruttosio è presente nella forma D o L. Il D-fruttosio è chiamato anche levulosio poiché la sua soluzione acquosa fa ruotare il piano della luce polarizzata in senso antiorario, ossia verso sinistra. Non fatevi, dunque, ingannare dalla lettera “D”, che indica la disposizione di alcuni atomi nella molecola.

Il D-fruttosio (o levulosio) in forma lineare e ciclica
ad anello pentagonale (la più diffusa)

In natura si trova nella frutta e nel miele. La sua produzione industriale, però, si fa a partire dall’amido di mais, molto più economico. L’amido viene idrolizzato a glucosio e quest’ultimo convertito in fruttosio. Entrambi gli step coinvolgono enzimi: amilasi per l’idrolisi e isomerasi per la conversione. Ciò che si ottiene è lo sciroppo di fruttosio e glucosio (HFCS, High Fructose Corn Syrup), che può avere una concentrazione differente dei due zuccheri a seconda del processo. Lo sciroppo è molto utilizzato tal quale dall’industria alimentare come ingrediente di bevande, merendine, ecc. Dalla sua purificazione si ottiene fruttosio puro cristallino.
Il fruttosio è più dolce del saccarosio, pertanto ne basta meno per dolcificare. L’aura salutistica di cui godeva fino a poco tempo fa è stata messa in discussione pertanto non bisogna eccedere (come del resto per tutti gli zuccheri semplici).

Saccarosio

E’ il comune zucchero da cucina. E’ un disaccaride costituito da glucosio + fruttosio.

Saccarosio, un disaccaride costituito da glucosio e fruttosio.

Industrialmente si produce per estrazione da vegetali che lo contengono in grande concentrazione, come la barbabietola da zucchero (in Europa) o la canna da zucchero (Sudamerica). E’ bianco o bruno (più o meno scuro) a seconda del grado di raffinazione a cui lo zucchero viene sottoposto per eliminare la “melassa”. Generalmente lo zucchero bruno (“grezzo“) è ricavato dalla canna da zucchero perché ha caratteristiche sensoriali migliori. In commercio si trova come demerara (con cristalli piuttosto grossi), turbinado (con cristalli ancora più grossi e di colore più chiaro), o golden caster (con cristalli più piccoli). Dalla sola spremitura della canna da zucchero ed evaporazione del succo che ne deriva, senza raffinazione, si ottiene lo zucchero di canna integrale. La tipologia più nota è il muscovado (o mascobado), una massa granulosa e appiccicosa con cristalli di dimensioni variabili, ma lo zucchero integrale esiste anche in forma di panetti compatti da grattugiare o affettare (panela, rapadura o dulcito).

Zucchero integrale muscobado (in alto) e due tipologie di zucchero grezzo (Moe Rubenzahl [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

A partire dal saccarosio si può ottenere lo zucchero invertito, una miscela fluida di glucosio e fruttosio prodotta industrialmente per idrolisi enzimatica con l’enzima invertasi, che spezza il legame tra i due monosaccaridi. Lo stesso enzima è presente nelle nostre cellule intestinali e rende il saccarosio che introduciamo con l’alimentazione disponibile per l’assorbimento. Lo zucchero invertito si può fare anche a casa scaldando una soluzione di acqua, zucchero e acido citrico. Il nome “zucchero invertito” è dovuto al fatto che fa ruotare la luce polarizzata in senso opposto rispetto al saccarosio quando la soluzione viene analizzata al polarimetro. In commercio si trova anche il golden syrup, che è zucchero invertito contenente residui di melassa.

Lattosio

Disaccaride costituito da galattosio + glucosio. E’ tipicamente presente nel latte (4,6-4,8% in quello vaccino). Nel tubo digerente l’enzima lattasi lo scinde nei due monosaccaridi che lo compongono, assorbibili dagli enterociti.

Fonte: www.carolina.com

Solo pochi individui mantengono la capacità di sintetizzare la lattasi anche da adulti (“persistenza della lattasi”), mentre la maggior parte delle persone perde questa capacità. Il lattosio può allora dare problemi di intolleranza perché, rimanendo tal quale nell’intestino, viene fermentato dalla flora batterica con produzione di gas e conseguenti problemi addominali (flatulenza, diarrea, crampi). Secondo l’EFSA (European Food Safety Authority) le persone che non hanno la persistenza della lattasi riescono comunque a tollerare fino a 12 grammi di lattosio (equivalenti a un bicchiere di latte) in un’unica dose senza avere i sintomi dell’intolleranza.

Maltosio

Disaccaride formato dal legame fra due molecole di glucosio. E’ lo zucchero tipicamente presente nel malto, nome con cui si indicano i chicchi germinati dei cereali (frumento, orzo).

Orzo maltato (fonte Wikipedia, autore Peter Schill)

La maltazione è il primo step nella produzione della birra, ad esempio. Consiste nel bagnare i chicchi e lasciarli germogliare in modo che gli enzimi presenti idrolizzino l’amido a zuccheri più semplici (come il maltosio, appunto), utilizzabili dai lieviti nel processo fermentativo. Il malto “diastasico”, contiene gli enzimi attivi (le amilasi, una volta chiamate “diastasi”) ed è utilizzato in panificazione per favorire l’azione del lievito. Di solito è in polvere, ma si trova anche in pasta. Lo sciroppo di malto venduto come dolcificante è, invece, privo di potere diastasico perché ha subìto trattamenti termici che hanno disattivato gli enzimi.

Amido

E’ il più importante polisaccaride di riserva nelle piante, che lo immagazzinano nelle loro cellule in forma di granuli. È composto da due tipologie di polimeri del glucosio: amilosio (10-30%) e amilopectina (70-90%). L’amilosio consiste di lunghe catene lineari, mentre l’amilopectina, più grande, è una molecola molto ramificata. In cucina e in pasticceria si utilizza per il suo potere gelificante (dovuto all’amilosio, che intrappola l’acqua formando un gel) e addensante (dato dall’amilopectina) quando viene disciolto in un liquido e scaldato. E’ prodotto principalmente a partire da mais (chiamato anche “maizena” dal nome commerciale), frumento (“frumina“), riso e patate (in questo caso prende il nome di “fecola“). Nel tratto digestivo l’amido viene attaccato da enzimi denominati amilasi, che spezzano i legami tra le unità di glucosio (idrolisi). Esistono alfa- e beta-amilasi, che agiscono in diversi tratti delle catene. Il loro nome, però, non ha nulla a che fare con la conformazione alfa o beta del glucosio. Non confondetevi!

Altri polimeri del glucosio

Ritorno a quanto avevo scritto all’inizio, cioè che alfa- e beta-glucosio danno origine a polimeri totalmente differenti. Nell’amido il glucosio è tutto nella conformazione alfa, mentre la cellulosa, il polisaccaride strutturale più abbondante nei vegetali, è costituita unicamente da beta-glucosio. I vertebrati non hanno enzimi in grado di spezzare il legame tra le unità di beta-glucosio, pertanto non sono in grado di digerire la cellulosa. Fanno eccezione i ruminanti, che ospitano nel rumine dei batteri che producono tali enzimi (cellulasi), presenti anche nelle termiti… credo non sia necessario soffermarsi sul loro ruolo in questo caso.
Un altro polimero del glucosio è il glicogeno, l’equivalente dell’amido per il mondo animale. Si trova soprattutto nel fegato e nei muscoli, dove costituisce una riserva di zucchero utilizzabile a scopo energetico. È sempre un polisaccaride di alfa-glucosio, ma molto più ramificato e compatto dell’amilopectina.

Apporto alimentare

Quanti carboidrati bisogna consumare al giorno? Secondo i LARN (valori di riferimento per la dieta) stabiliti dall’EFSA, un quantitativo tale da apportare il 45-60% delle calorie totali introdotte con l’alimentazione quotidiana. Bisogna però fare attenzione alla tipologia di carboidrati: l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) raccomanda di ridurre l’assunzione di saccarosio e altri zuccheri semplici al di sotto del 10% dell’apporto calorico giornaliero.

BIBLIOGRAFIA:
Dario Bressanini, La scienza della pasticceria, la chimica del bignè, Gribaudo

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