Scopri i Segreti delle Scorze degli Agrumi: Analisi di Laboratorio Rivoluzionaria!

Gli agrumi sono frutti complessi con una composizione chimica variegata, che influisce sul loro sapore, colore e consistenza. L'analisi di laboratorio della composizione delle scorze degli agrumi è fondamentale per comprendere le loro proprietà e il loro potenziale utilizzo in diversi settori.

Carboidrati negli Agrumi

Gli idrati di carbonio rappresentano la parte predominante dei solidi solubili degli agrumi, sia in forma di zuccheri sia in forma di polisaccaridi. I solidi solubili nei succhi citrici sono mediamente costituiti da un 70 % di zuccheri mentre i solidi della polpa sono formati da un 40 % di zuccheri e da un 50 % di polisaccaridi.

Tra i monosaccaridi, i componenti fondamentali sono il glucosio e il fruttosio. Il galattosio si trova soltanto nei glicosidi fenolici e nei polisaccaridi, il mannosio è presente come componente dei polisaccaridi. Non si ritrovano pentosi liberi ma soltanto come componenti di emicellulose e polisaccaridi. Per quanto concerne gli oligosaccaridi, il saccarosio è l'unico davvero rappresentativo negli agrumi.

Le Pectine

Nell'ambito dei polisaccaridi, l'emicellulosa degli agrumi è costituita da xilani, arabinani e galattani mentre le sostanze pectiche sono fondamentalmente galatturonani. Le sostanze pectiche sono il gruppo più importante di carboidrati poliuronidi degli agrumi. Esse sono costituite fondamentalmente da unità di acido alfa-D-galatturonico con legame (1-4) in catene estese; i gruppi carbossilici sono parzialmente o completamente salificati da cationi e alcuni possono essere esterificati con metanolo.

Le sostanze pectiche possono essere classificate nel modo seguente: Gli acidi pectinici sono la parte più utilizzata delle sostanze pectiche a causa del loro potere gelificante, essi sono divisi in due gruppi di pectine: quelle ad alto metossile e quelle a basso metossile. Le prime contengono oltre il 7 % di metossili e gelatinizzano in presenza di zuccheri ed acidi; le seconde contengono dal 3 al 7 % di metossili e formano gel stabili con piccole quantità di cationi polivalenti come il calcio, senza acidi e solidi solubili addizionali.

Il potere gelificante delle pectine varia in funzione del frutto di origine, del sistema di estrazione e del grado di maturazione della frutta. Esso è descritto come la proporzione di zuccheri che una parte di pectina solida è capace di trasformare, in determinate condizioni,in gelatine di certe caratteristiche. Tra tutti gli agrumi la pectina migliore si ricava, certamente, dai limoni. Per tutte le pectine, la viscosità dipende dalla concentrazione, dal pH, dalla dimensione della catena di acido poligalatturonico e dalla temperatura.

Le caratteristiche della pectina variano con il grado di maturazione dei frutti; di questo è sempre necessario tenere conto durante i processi di lavorazione del succo e di altri sottoprodotti per prevenire comportamenti anomali dei prodotti a causa della mancata razionalizzazione di alcuni dei parametri di processo. In generale, durante il ciclo di maturazione, la protopectina insolubile si trasforma in pectina idrosolubile e in pectinati, quindi, con l'ulteriore maturazione, questi prodotti vengono convertiti in pectina a basso grado e in pectati insolubili (sovramaturazione).

I cambiamenti della struttura delle pectine possono essere sia chimici sia enzimatici; solo due enzimi sono importanti per le trasformazioni della pectina degli agrumi la Pectinmetilesterasi (PE), un enzima capace di demetossilare la pectina, e la Poligalatturonasi (PG), un enzima capace di scindere le catene pectiche. Di questi due enzimi solo la PE è naturalmente presente negli agrumi; la PG viene utilizzata, come coadiuvante tecnologico, per diminuire la viscosità in determinati prodotti agrumari.

La PE rappresenta un fattore importante di cui tenere conto durante la produzione di derivati agrumari. La sua capacità di demetossilare la pectina provoca grossi aumenti di viscosità di cui tenere conto durante la produzione di succhi concentrati per evitare la gelificazione del prodotto, inoltre l'azione dell'enzima si riflette anche in una instabilità del cloud e su una diminuita torbidezza del prodotto che può arrivare sino alla completa limpidizzazione. Le pectine infatti sono gli stabilizzanti colloidali naturali che danno ai succhi citrici quello che viene normalmente definito come "corpo". Se questo viene alterato dall'attività pectinesterasica, si verifica la chiarificazione del succo con relativa precipitazione del materiale colloidale sospeso.

Il metodo di elezione per inibire l'attività pectinesterasica è l'utilizzo del calore. Le coppie temperatura - tempo da applicare variano in funzione del tipo di agrumi e dell'acidità, oltre che in funzione del grado di concentrazione del succo che deve essere inattivato. In generale maggiore è la concentrazione del succo inferiore è la temperatura necessaria per l'inattivazione della PE così come, all'aumentare della acidità, diminuisce la temperatura necessaria per l'inattivazione.

L'attività Pectinesterasica è associata principalmente ai solidi insolubili, la cosiddetta polpa.

Tabella di esempio delle temperature e dei tempi di inattivazione della PE:

Succo	Temperatura	Tempo
Arancia naturale	99°C	3 sec.
Arancia naturale	88°C	12 sec.
Arancia 65°Bx	71°C	15 sec.
Limone naturale	74°C	12 sec.
Limone naturale	88°C	1 sec.
Mandarino	91°C	12 sec.
Mandarino	99°C	1 sec.

Acidi Organici

Proseguendo nell'esame della composizione chimica degli agrumi, prendiamo in considerazione gli acidi organici. Essi giocano un ruolo importante nella crescita dei frutti e nella produzione e commercializzazione dei derivati. L'acidità totale, insieme con il contenuto zuccherino, è un importante criterio per valutare la maturazione nelle arance e nei pompelmi, mentre per il succo di limone rappresenta il fattore primario per la definizione del prezzo.

Gli acidi organici contenuti negli agrumi sono, in primo luogo, l'acido citrico e l'acido malico che da soli rendono conto quasi di tutta l'acidità totale; acido isocitrico è contenuto in piccola concentrazione mentre sono presenti tracce di acido ossalico, succinico, malonico, chinico, tartarico, adipico, 2-chetoglutarico e benzoico.

L'acidità totale differisce grandemente tra le varie specie e anche nelle diverse varietà della stessa specie, anche in funzione delle caratteristiche climatiche dell'area di crescita. I succhi di arancia mediterranei sono, in genere, più acidi di quelli prodotti negli USA, in Brasile o a Cuba. Gli acidi organici, infine, sono localizzati essenzialmente nel succo e sono contenuti in bassa concentrazione nelle altre parti della frutta.

Componenti Azotati

I componenti azotati degli agrumi sono contenuti in concentrazione piuttosto bassa ma sono da considerare importanti soprattutto per una valutazione delle caratteristiche di purezza dei succhi. Nell'ambito delle sostanze azotate, i componenti senza dubbio più importanti sono gli amminoacidi liberi che rappresentano circa il 70 % delle sostanze azotate totali.

Nei succhi di agrumi si ritrovano praticamente tutti gli amminoacidi importanti con l'unica eccezione del triptofano. Tra gli amminoacidi i più abbondanti sono la prolina, l'asparagina, l'acido aspartico, la serina, l'acido glutammico, il gamma-amminobutirrico e l'arginina. Il contenuto in proteine degli agrumi è, invece, piuttosto basso; esse sono costituite prevalentemente da enzimi. Sono state riportate diverse categorie di enzimi presenti naturalmente negli agrumi: ossidoreduttasi, transferasi, idrolasi, liasi, isomerasi e ligasi. Infine i contenuti di basi azotate, di ribonucleotidi ed acidi nucleici sono estremamente bassi.

Lipidi

I componenti lipidici degli agrumi possono essere distinti in tre classi: non polari, polari non ionici e polari ionici. Tra i lipidi non polari ricordiamo aldeidi, chetoni e alcooli a lunga catena, i carotenoidi e i loro esteri, gli esteri delle cere e alcuni trigliceridi. I lipidi polari non ionici sono lipidi contenenti zuccheri quali i glicosilgliceridi mentre i polari ionici contengono gruppi funzionali reattivi quali il carbossilico, l'amminico o il fosforico; fanno parte di questa classe gli acidi grassi liberi o l'acido fosfatidico.

Nonostante il basso contenuto, la frazione lipidica ha una sua importanza per diversi fattori. Per esempio, alcune ricerche hanno dimostrato che i lipidi sono una delle cause dello sviluppo di "off-flavours" durante l'immagazzinamento dei succhi. Si pensa che siano proprio essi che sottostando a cambiamenti ossidativi sviluppino idrossiacidi e altri prodotti di decomposizione.

Riguardo alla frazione lipidica non si può non citare uno dei possibili sottoprodotti della trasformazione degli agrumi in derivati e cioè l'olio dei loro semi. Un'efficiente utilizzazione dei semi di agrumi e' stata sempre ostacolata dalla difficoltà di separazione dalle scorze, dai carpelli e dalla polpa, inoltre va considerato che un singolo impianto agrumario non può trattare in modo economicamente valido soltanto i propri semi per cui si dovrebbe pensare ad un impianto centrale che lavori i semi di molti stabilimenti agrumari.

I semi di agrumi secchi contengono dal 28 al 35 % di olio che, non raffinato, ha un colore giallo pallido e un odore che ricorda le mandorle. L'olio e' composto per il 95 % da trigliceridi e da piccole quantità di acidi grassi liberi, idrocarburi, steroli, tocoferoli, fosfolipidi, limonina. La caratteristica chimica più importante dal punto di vista nutrizionale è la distribuzione degli acidi grassi; i sei principali sono il palmitico, il palmitoleico, lo stearico, il linoleico, l'oleico e il linolenico. Il rapporto tra acidi insaturi e quelli saturi si situa tra 3 e 5 e ciò lo rende simile all'olio di mais.

Carotenoidi

I carotenoidi degli agrumi; essi prendono il nome dal rappresentante principale del gruppo, il beta-carotene e sono pigmenti molto diffusi in natura e responsabili di colori brillanti che vanno dal giallo pallido al rosso profondo. I carotenoidi sono tetraterpeni formati dalla giunzione di 8 catene isopreniche.

Da questa struttura base si possono far derivare tutti i carotenoidi per idrogenazione, ciclizzazione, ossidazione o combinazioni di questi processi. Dal punto di vista della classificazione possono essere distinti in caroteni idrocarburici C40H56 e i loro derivati ossigenati, xantofille, che contengono gruppi epossidici (5,6 e 5,8 epossi), idrossilici (monoli, dioli e polioli), chetonici, metossilici e carbossilici; altri gruppi sono i carotenoidi aromatici, quelli allenici e acetilenici. Un'altra classificazione divide i carotenoidi in aciclici, monociclici e aliciclici.

Una delle funzioni fisiologiche più importanti dei carotenoidi è di agire come precursori della Vitamina A negli organismi animali. Quasi tutte le specie animali sono in grado di convertire enzimaticamente i carotenoidi vegetali di una certa struttura in Vitamina A. Il beta-carotene, la provitamina più abbondante, fornisce due molecole di Vitamina A; gli altri carotenoidi con attività provitaminica, ed il loro numero è limitato, sono caratterizzati dal fatto di possedere un anello beta-iononico intatto in una delle parti terminali della molecola, citiamo per esempio l'alfa e il gamma-carotene, i 5,6 e i 5,8 monoepossiderivati del beta-carotene, la criptoxantina e i suoi monoepossiderivati, gli apocarotenali.

I carotenoidi vengono solitamente utilizzati come coloranti alimentari e come pigmenti; quelli naturali sono stati di recente soppiantati dai più economici carotenoidi sintetici. I carotenoidi negli agrumi sono localizzati in plastidi presenti sia nel flavedo (contenente circa il 70 % del totale nel frutto), che nelle vescicole che contengono il succo. Quando il frutto è immaturo il loro colore è mascherato dalla clorofilla, con il procedere della maturazione il colore giallo appare in varie tinte dal giallo pallido all'arancio intenso a causa delle variazioni nel tipo e nella quantità dei differenti carotenoidi.

Le variazioni naturali del contenuto e del tipo di carotenoidi sono grandi e funzione di cause ambientali, di condizioni di crescita, di variazioni stagionali e del grado di maturazione. Le variazioni compositive quali - quantitative sono diverse nel succo, nella polpa e nel flavedo, inoltre tra le varie specie esiste una differenza dei contenuti percentuali delle varie classi sul totale dei carotenoidi presenti. Per esempio i mandarini sono particolarmente ricchi in criptoxantine rispetto alle arance.

Limonoidi

Un'altra classe strutturalmente complessa dei costituenti degli agrumi è quella dei limonoidi, composti a struttura triterpenica contenenti sempre un anello furanico al C17. Tra tutti i limonoidi, il più noto è la limonina conosciuta come componente degli agrumi sin dal lontano 1841.

La limonina non è contenuta come tale nei succhi di agrumi; è invece presente l'alfa-lattone dell'acido limonoico che viene trasformato enzimaticamente in limonina. Nel campo dei derivati agrumari è sorto, quindi, il problema dello "sviluppo ritardato di un sapore amaro" causato proprio dalla limonina.

L'assenza di sapore amaro nel frutto intatto ed il ritardo con cui questo sapore si forma dopo l'estrazione del succo differenzia l'amaro della limonina da quello dei flavanoni neoesperidosidi, quali la Naringina del pompelmo. La presenza di questi composti rende amaro anche il frutto intatto e dà anche un immediato sapore amaro al succo appena spremuto. Questi flavanoni non si ritrovano nelle arance dolci, nei mandarini, nei limoni; al contrario la presenza della limonina è pressoché ubiquitaria in tutti gli agrumi anche se, alla maturità, essa può non essere presente in quantità sufficiente a causare il sapore amaro ritardato nel succo.

La limonina rappresenta un problema soprattutto nel Navel, nello Shamouti e nel Biondo Comune. Non c'è modo alcuno di evitare che, una volta che il succo viene estratto, la trasformazione enzimatica proceda.

Esiste una relazione diretta tra la percezione del sapore amaro e la concentrazione di limonina nel succo; in generale si può affermare che fino ad una concentrazione di 6 ppm non è percepibile l'amaro, tra 6 e 11 ppm il sapore può essere definito leggermente amaro, tra 11 e 18 ppm il sapore è amaro mentre concentrazioni superiori a 18 ppm portano ad un sapore estremamente amaro. E' da notare, comunque, che la soglia di percezione è estremamente individuale. Ovviamente va considerato il fatto che gli zuccheri e gli acidi contenuti nel succo mascherano in qualche modo l'effetto della limonina, infatti una soluzione acquosa contenente 1 ppm di limonina è generalmente considerata amara.