Le tecnologie e le scienze degli aromi artificiali

L’aroma di un alimento è dato dalla combinazione di innumerevoli componenti chimici: in un solo cibo i “compounds” che ne determinano il gusto caratteristico possono essere centinaia, se non migliaia.

Nella riproduzione del gusto determinante di un alimento, i flavourists applicano una serie di tecnologie e conoscenze. Il primo step è quello di estratte l’aroma dai componenti naturali: il processo può avvenire mediante diverse tecniche, quali vaporizzazione e liquefazione, e con l’utilizzo di strumentazioni particolari, come spettrometri e cromatografi. Successivamente i ricercatori analizzano le sostanze ricavate; lo studio in questa fase è particolarmente accurato, in quanto anche solo variando la posizione di un unico legame si producono aromi e sapori notevolmente differenti. In seguito gli aromatieri riescono a ricavare informazioni sufficienti per definire il flavour profile , contenente tutte le specifiche tecniche.

Esistono diversi metodi di analisi degli aromi, tra cui in particolar modo i metodi GC / MS ( Gas Chromatography) , molto utile per analizzare componenti volatili nei cibi. Questa tecnologia utilizza la tecnica analitica della gascromatografia-spettrometria di massa (GCMS). Il gascromatografo separa i composti presenti nel campione mentre lo spettrometro di massa funziona da rivelatore. Tale tecnica insieme alla LC-MS costituisce uno dei metodi analitici più avanzati e consente l'identificazione e la quantificazione di sostanze in una varietà di matrici.

Altre tecniche di analisi:

- Estrazione di liquidi

- Campionamento statico

- Campionamento dinamico

- Micro-Estrazione in fase solida (SPME)

- Estrazione fluida supercritica

- Distillazione / estrazione simultanea a vapore

A questo punto si passa alla creazione di una sostanza sintetica che deve riprodurre esattamente l’aroma di partenza ( oltre che la struttura delle suddette molecole ) ; questo obbiettivo in realtà non è ancora stato perseguito, in quanto la riproduzione artificiale non riesce ad imitare fedelmente i sofisticati meccanismi che regolano il gusto e l’olfatto umani ( ecco perché è facile riconoscere l’aroma naturale di un frutto dalla sua riproduzione sintetica in uno yogurt, per esempio ) .

Come già accennato, gli aromi artificiali vengono ottenuti riproducendo la struttura chimica di molecole esistenti in natura. Questo avviene tramite il processo di sintesi chimica, ovvero una reazione chimica o una sequenza di reazioni chimiche che consentono di ottenere uno o più composti.

Fonti: 
http://tesi.cab.unipd.it/42840/1/Tesser_Tommaso.pdf
https://dc.etsu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=3156&context=etd

Le funzioni sostitutive degli aromi artificiali

Nella definizione delle funzioni per cui gli aromi artificiali spesso vengono sostituiti a quelli naturali, bisogna prima di tutto fare una distinzione tra:

- Aroma dell'alimento: è il risultato di processi metabolici, talvolta modificato da successivi trattamenti ( cottura, tostatura, affumicatura ecc..).
- Aroma alimentare: è un'elaborazione industriale che ha la funzione di impartire o modificare un gusto.

Le funzioni sostitutive degli aromi artificiali possono essere suddivisi in categorie:

1) FUNZIONI LEGATE ALL'INNOVAZIONE:

    - Per caratterizzare/differenziare un prodotto rispetto ad altri della stessa categoria
    - Per adattare un prodotto a gusti caratteristici locali
    - Per creare novità mediante la combinazione di aromi che suscitino interesse e che amplino la gamma di scelta.

2) FUNZIONI LEGATE ALLA TECNOLOGIA:

    - Per compensare la perdita di aroma durante i processi alimentari e lo stoccaggio delle pietanze
    - Per compensare la riduzione di particolari ingredienti ( grassi, zuccheri, ecc..)
    - Per compensare variazioni nelle colture stagionali o geografiche

3) FUNZIONI LEGATE ALL'ACCETTABILITA'

    - Per migliorare l'accettabilità di alimenti con ingredienti critici


Fonti:
https://www.acsh.org/sites/default/files/Natural-and-Artificial-Flavors-What-s-the-Difference.pdf
 

Le forme sostitutive degli aromi artificiali

Sebbene i processi di ottenimento degli aromi siano fra loro molto diversi, è nella forma che risiede la vera differenza tra molecole naturali e molecole prodotte artificialmente. Questo è constatabile non soltanto nella struttura degli aromi artificiali, bensì anche in quella dei natural-identici.

Come già accennato la composizione molecolare e la formula bruta dei composti natural-identici sono uguali a quelle degli aromi ricavati dalla natura. Tuttavia la formula chimica tradizionale e il numero atomico sono solo un'approssimazione, e non sono bastevoli ad indicare tutte le caratteristiche di un composto.

Infatti fra le due tipologie di molecole è presente una piccola differenza strutturale: ad un'attenta analisi di laboratorio è possibile distinguerle in quanto caratterizzate da una diversa composizione isotopica. Ciò determina non soltanto proprietà fisiche differenti ( temperatura/entalpia di transizione, composizione delle impurezze, stato magnetico del nucleo ecc..) ma anche una diversa reattività chimica.

Nel caso degli aromi artificiali questa differenza è ancora più evidente: si tratta di molecole che, pur prodotte sempre da processi di sintesi, non hanno equivalenti in natura, riproducendo solo le caratteristiche organolettiche dei composti naturali. Quindi, oltre alla struttura molecolare, anche la formula bruta è molto diversa: possiamo qui riprendere l'esempio degli aromi di vaniglia.

A partire dalla sintesi della Vanillina, i chimici e flavourist  hanno scoperto ( già nel secolo scorso ) il modo di modificare leggermente la composizione strutturale di tale molecola ottenendone una simile, l' Etil-vanillina. Si tratta quindi di un composto artificiale, non presente in natura, che però riproduce esattamente l'aroma di vaniglia, potenziandone il gusto di ben 3-4 volte.

La struttura e la formula bruta sono simili ma comunque diverse:

Fonti:
https://ilblogdellasci.wordpress.com
http://bressanini-lescienze.blogautore.espresso.repubblica.it

I materiali sostitutivi degli aromi artificiali

Nella distinzione tra aromi naturali e artificiali non si può parlare di "materiali", quanto più che altro di processi e struttura.

Per quanto riguarda gli aromi naturali (molecole reperibili in natura) e quelli natural-identici (molecole sintetizzate in laboratorio), da un’ottica prettamente chimico-fisica,  in entrambi i casi si tratta di atomi e questi atomi sono sempre gli stessi. Un carbonio e un ossigeno, che si trovino in un prato all'aperto o nel pallone fumante di un laboratorio, sono sempre carbonio e ossigeno. Allo stesso modo, una molecola prodotta da un particolare tipo di pianta, estratta e caratterizzata, può essere ugualmente riprodotta, con gli stessi atomi, lo stesso orientamento nello spazio e le stesse caratteristiche stereochimiche, in laboratorio: hanno infatti la stessa identica formula bruta.

E' il caso di uno degli aromi più utilizzati nell'industria alimentare a livello mondiale, la vaniglia:

• Preparazioni aromatiche e aromi naturali ( estratto di vaniglia ): ottenute direttamente, tramite processo di estrazione, dalla matrice alimentare allo stato naturale ( bacche ). Contengono molecole di vanillina, presenti in natura.
• Aromi natural-identici ( Vanillina ): molecole di sintesi ottenute attraverso processi chimici da matrici di laboratorio ma aventi la stessa composizione chimica della vanillina presenta in natura.

Quello che dunque può distinguere le molecole naturali da quelle artificiali sono innanzitutto i processi tramite cui queste vengono ottenute ( e ovviamente anche la sorgente).

Fonti:
https://ilblogdellasci.wordpress.com
http://bressanini-lescienze.blogautore.espresso.repubblica.it