Gelatinizzazione e retrogradazione dell'amido

Durante il corso di Biochimica degli Alimenti che tengo agli studenti della Facoltà di Scienze ,abbiamo parlato di gelatinizzazione e retrogradazione dell’amido. Su richiesta di alcuni studenti vorrei cercare di chiarire meglio questi concetti.Prima dobbiamo però fare un passo indietro.

L’amido è un polisaccaride complesso insolubile in acqua, utilizzato come riserva nelle cellule vegetali. Rappresenta la più importante fonte di carboidrati disponibili all’assorbimento ed utilizzabili dal metabolismo cellulare umano.

Si trova in gran quantità nei tessuti vegetali come tuberi, nei cereali e nei legumi in forma cristallina nei granuli di amido all’interno del citoplasma. L’amido è costituito da amilosio (polimero lineare del glucosio) e amilopectina (polimero ramificato del glucosio). Le ramificazioni presenti nell’amilopectina (ogni 10-20 residui) impediscono la formazione ad elica tipica dell’amilosio ma favoriscono la formazione di strutture ad albero in cui su di uno scheletro formato prevalentemente da catene formate da circa 15 unità si innestano gruppi di catene più lunghe circa 40 unità. Si suppone che l’amilopectina sia orientata radialmente nel granulo di amido con l’estremità riducente rivolta verso la parte interna del granulo (figura). La disposizione dell’amilosio e dell’amilopectina all’interno del granulo di amido mostra proprietà semicristalline che lo rendono insolubile a temperatura ambiente e resistente alla digestione da parte degli enzimi presenti nell’apparato digerente umano.

Affinché l’amido presente nei granuli diventi digeribile è necessario che perda la sua struttura cristallina e ordinata e passi ad una struttura disordinata, con le caratteristiche di un gel (gelatinizzazione).

Il processo di gelatinizzazione dell’amido a partire dai granuli d’amido è resa possibile grazie al riscaldamento in ambiente acquoso. In queste condizioni i granuli di amido , idratandosi progressivamente, si gonfiano, l’amido perde la sua struttura cristallina; l’amilopectina e l’amilosio entrano in soluzione formando legami con le molecole di acqua. Il risultato si traduce in una diminuzione dell’acqua libera e con una viscosità più o meno consistente della sospensione(vedi animazione).Tale fenomeno si può osservare quando si cuoce in acqua pasta, riso o farine e semole (ad esempio nella preparazione di semolini e polenta) oppure in forno durante la cottura di impasti a base di farina ad alto contenuto d’umidità (es preparazione del pane o dolci).

A seguito della gelatinizzazione le catene dell’amilosio e dell’ amilopectina sono molto più esposte all’azione idrolitica degli enzimi digestivi rispetto che in un amido non gelatinizzato. Quindi questo processo è fondamentale per favorire e l’utilizzazione metabolica dell’amido contenuto negli alimenti.

Il raffreddamento favorisce il ripristino della struttura ordinata con conseguente “ricristallizzazione o retrogradazione” dell’amido. Sebbene l’amido in realtà non riesca mai a tornare in una configurazione simile a quella iniziale, si forma una struttura intermedia rigida dovuta al riarrangiamento delle catene di amilosio e amilopectina ed esclusione di acqua. Un esempio di retrogradazione di amido si può osservare quando il pane diventa raffermo. L’amido retrogradato può essere nuovamente gelatinizzato sottoponendolo a calore .
La gelatinizzazione e la retrograzione dell’amido sono influenzati da diversi fattori:
• contenuto in acqua e temperatura: l’umidità minima richiesta per iniziare il processo di gelatinizzazione è di circa il 25 % e la temperatura deve essere tra 50 e 70°C a seconda dell’origine vegetale dell’amido.
•presenza di soluti (cloruro di sodio, zuccheri) , di lipidi o proteine : a particolari concentrazioni determinano un aumento della temperatura di gelatinizzazione e rallentano la velocità di retrogradazione dell’amido.
• l’origine vegetale dell’amido: non tutti gli amidi sono uguali , essi differiscono soprattutto per il diverso rapporto di amilosio e amilopectina. (Tabella). L’amilosio tende a riscristallizzare molto velocemente dell’amilopectina; per cui il tempo che impiega l’amido a riscristallizzare dipende dalla quantità di amilosio che contiene. Ne consegue che amidi ricchi di amilosio (mais, frumento, legumi) gelatinizzano con più difficoltà e riscristallizzano più facilmente, rispetto agli amidi contenti percentuali più elevate di amilopectina (patata, riso). La quantità di amido retrogradato è quindi direttamente proporzionale al contenuto di amilosio. L’amido riveste particolare importanza nell’industria alimentare come additivo alimentare quale agente addensante ricoprendo quindi un ruolo funzionale e non nutrizionale ad esempio lo troviamo nei prodotti congelati, nelle bevande, nei prodotti per l’infanzia, caramelle , salse, formaggi cremosi ecc… (Figura)Esistono attualmente in commercio tantissimi tipi di amido nativo o modificato per le diverse applicazioni. Infatti anche modificazioni strutturali (es,cross linked, derivatizzazione, ossidazione, …..) alterano le proprietà dell’amido di gelificare e retrogradare. L’ amido ottenuto da mais o riso geneticamente modificato vengono denominati come WAXY e sono caratterizzati da una bassissima percentuale di amilosio (1-2%) e una altissima percentuale di amilopectina (99-98%); queste caratteristiche rendono amido WAXY molto resistenti alla retrogradazione.Esistono anche amidi che contengono una elevatissima percentuale di amilosio;l’amilosio crea forti legami e da orgine a gel molto resistenti.

Per ulteriori informazioni:
Ulisse-Gelificazione dell’amido
Starch – The Inevitable Ingredient
Trashfood-Amido modificato