Fattori che influenzano il processo di gelificazione 

  Nella  preparazione  di  gel  è  di  fondamentale  importanza  controllare  la  struttura  del  gel  e  la  temperatura  di  gelificazione.  I  parametri  di  sistema  da  considerare sono riassunti in Tab. 3.5.  

Questi parametri possono essere divisi in due grandi categorie:  

a)   proprietà  molecolare  della  molecola  pectica  come  percentuale  di 

  esterificazione (DE) e di amidazione (DAc);  

b)   composizioni  e  condizioni  del  sistema  gel,  come:  pH,  attività  dell’acqua,    concentrazione  degli  zuccheri,  presenza  di  sali  e  concentrazione  pectica.    Bisogna sottolineare inoltre che questi effetti sono tra loro interdipendenti.  Il  modo  con  il  quale  uno  di  questi  fattori  contribuisce  alla  struttura  o  alla  temperatura  di  gelificazione  dipende  dai  valori  di  tutti  gli  parametri  presenti  nel  sistema.  Per  questo  nella  discussione  e  nella  in  Tab.  3.5  tutti  parametri,  tranne quello di riferimento, sono da considerarsi costanti.  

  La  percentuale  di  esteri  metilici  influenza,  in  modo  inverso,  le  proprietà  funzionali delle pectine HM e LM.  

  Le pectine HM formano gel a temperature crescenti con la percentuale di 

esterificazione. Pectine LM formano gel ad alte temperature e richiedono minori  quantità  di  ioni  calcio  al  diminuire  della  percentuale  di  esterificazione.  Valori  tipici  di  DE  per  pectine  HM  vanno  da  60‐75,  mentre,  pectine  LM  usualmente  hanno  dei  valori  di  DE  intorno  al  20‐40.  Il  valore  limite  DE  =  50  che  per  definizione  distingue  fra  i  due  livelli  di  esterificazione,  non  è  sempre  determinante  per  le  caratteristiche  funzionali.  Pectine  con  valori  di  DE  minori  di  50  possono  formare  gel  con  meccanismi  simili  alle  pectine  ad  alta  esterificazione,  mentre  molte  pectine  HM  possono  formare  gel  in  presenza  di  calcio; ma queste ultime hanno comunque pochissima applicazione pratica. 

Tab. 3.5   Schema di produzione del gel pectico. 

  GELIFICAZIONE DI

PECTINE HM 

GELIFICAZIONE DI

PECTINE LM 

Condizioni generali Bassa attività dell’acqua

(ottenuta per addizione di solidi solubili o solventi miscibili all’acqua)

Presenza di ioni metallici non alcalini come il calcio

Altre caratteristiche Gel non termoreversibile

Una volta create le condizioni perla gelificazione, questa avviene dopo un certo lasso di tempo

Una volta create le condizioni per la gelificazione, questa avviene immediatamente

Meccanismo Interazioni idrofobiche e legami idrogeno

Strutture unite da legami con calcio

Influenza delle proprietà molecolari della pectina:

(%DE) > il valore di DE > la velocità e la temperatura di gelificazione

Pectine LM hanno minori richieste di calcio e gelificano a temperature superiori

(%DA) Pectine amidate gelificano a

temperature a tempi minori, rispetto alle non amidate

Pectine amidate richiedono minor calcio per la gelificazione e performance più riproducibili

Influenza delle

condizione del sistema: Concentrazione

di solidi solubuli totali

Limite inferiore=55% Livelli tipici utilizzati=65% Correlazione positiva con % di solidi solubili e la forza del gel e temperature di gelificazione

Nessun limite inferiore

Correlazione positiva con % di solidi solubili e la forza del gel e la temperature di gelificazione

Concentrazioni del calcio

Nessuna necessità Necessaria:Correlazione positiva con % calcio e la forza del gel e la temperatura di gelificazione

pH Limite superiore 3.5

Tipico 3.1

Correlazione negativa tra pH e forza del gel e la temperatura di gelificazione

Tipico 3 – 4.5

Correlazione negativa tra pH, forza del gel e la temperatura di gelificazione

  L’amidazione  ha  differenti  conseguenze  per  pectine  HM  ed  LM.  Pectine  HM amidate, solidificano molto più lentamente rispetto a pectine con la stessa  percentuale di esterificazione, ma non amidate. 

  La  maggior  parte  delle  pectine  commerciali  a  bassa  esterificazione  sono  amidate: percentuali tipiche di amidazione per queste pectine sono di circa 15‐ 20.  Pectine  a  bassa  esterificazione  con  stessa  percentuale  di  esterificazione  formano  gel  a  temperature  più  alte  e  necessitano  di  minori  quantitativi  di  calcio,  maggiore  è  la  loro  percentuale  di  amidazione,  in  questo  caso,  il  calcio  presente  in  molti  frutti,  è  sufficiente  per  produrre  una  consistenza  del  gel  ottimale,  mentre  la  temperatura  di  gelificazione  sarà  poco  influenzata  dal  contenuto  di  calcio,  in  quanto  la  pectina  ne  è  già  satura.  Con  tali  proprietà,  le  pectine amidate sembrerebbero avere un più ampio campo di applicazione. Le  pectine LM non amidate possono presentare la stessa sensibilità al calcio delle  pectine  amidate,  ma  richiedono  a  differenza  maggiori  temperature  di  gelificazione.  

  Esiste  una  correlazione  positiva  tra  percentuale  di  pectina  utilizzata,  resistenza del gel e temperatura di gelificazione. I livelli tipici di concentrazione  utilizzati  vanno  da  0.2%  (per  150°  USA‐SAG)  a  0.7%.  I  bassi  dosaggi  sono  utilizzati  con  pectine  HM  ad  alti  livelli  di  solidi  solubili,  mentre  dosaggi  alti  sono  usati  con  pectine  LM  e  relativamente  bassi  livelli  di  solidi  solubili.  È  possibile  ad  esempio,  per  ottenere  la  stessa  resistenza  del  gel,  compensare  l’effetto di un piccolo cambiamento nella percentuale di soldi solubili, o di pH,  attraverso  una  appropriata  modificazione  nel  dosaggio  della  pectina.  Il  processo  di  gelificazione  con  l’uso  di  pectine  HM  richiede  una  bassa  attività  dell’acqua.  Questa  può  essere  ottenuta  attraverso  l’aggiunta  di  zuccheri  o  attraverso l’aggiunta di un solvente solubile in acqua. Nella maggior parte delle  applicazioni  si  utilizzano  zuccheri  o  altre  sostanze  che  riducono  l’attività  dell’acqua. Il limite inferiore è intorno al 50.5% di solidi solubili; il 65% è quello  usato abitualmente. 

  Pectine  a  bassi  livelli  di  esterificazione  possono  formare  gel  anche  in  assenza di solidi solubili, se è presente il calcio. Comunque la resistenza del gel  è positivamente correlata con la concentrazione di solidi solubili. Nelle miscele  che contengono meno del 20% di solidi solubili, raramente si utilizza la pectina  come unico additivo per la gelificazione, in quanto il gel avrebbe una tendenza 

troppo  spinta  alla  sineresi,  e  spesso  si  utilizzano  carragenani  o  una  miscela  di  questi  con  la  pectina.  Per  la  formazione  di  gel  con  pectine  poco  esterificate  è  richiesta  la  presenza  di  ioni  calcio  (o  altri  ioni  metallici  con  valenza  >  1).  La  resistenza  del  gel  è  positivamente  correlata  con  basse  concentrazioni  di  calcio;  diversamente  per  concentrazioni  più  alte.  La  temperatura  di  gelificazione  è  positivamente correlata con la concentrazione di calcio. 

  Alcune soluzioni ottenute con pectine HM, in presenza di calcio possono 

diventare  viscose  o  presentare  un  comportamento  solid‐like.  La  presenza  di  calcio, in generale, rinforza il gel; tuttavia utilizzando pectine sensibili al calcio  e  con  alti  livelli  di  esteri  metilici,  i  gel  sono  più  deboli  di  quelli  ottenuti  in  assenza  di  calcio.  Questo  effetto  è  dovuto  probabilmente  al  fenomeno  di  pre‐ gelificazione. Il giusto pH è essenziale per la formazione di gel: con pectine HM,  il gel non si formerà se il pH è più alto di 3.5 (il valore tipico è intorno al 3.1). La  resistenza  del  gel  come  la  temperatura  di  gelificazione  sono  inversamente  proporzionali al pH. 

  Pectine  che  formano  gel  lentamente  necessitano  di  pH  leggermente  più  bassi  rispetto  alle  pectine che solidificano più rapidamente. Le pectine a bassa  esterificazione  possono  formare  gel  per  ogni  valore  di  pH.  Non  esiste  una  correlazione inversa tra pH, temperatura di gelificazione e forza del gel.