Gomma arabica
Mag22

Gomma arabica

La gomma arabica nota come gomma di acacia è un biopolimero edibile ottenuto dall’essudato di due specie di acacia, l’acacia senegal e l’acacia seyal che crescono nell’Africa Subsahariana ed in particolare nel Sudan. Viene ottenuta a seguito di incisioni praticate sull’albero che, per rimarginare la ferita arrecatale, essuda un liquido poco viscoso che, tramite un processo che dura da uno a due mesi detto “gommosi” si rapprende dando luogo alla formazione della gomma. L’uso della gomma arabica risale ai tempi degli antichi Egizi che la utilizzavano per ottenere i papiri e nei processi di mummificazione. La gomma arabica veniva inoltre usata insieme al nero fumo per ottenere gli inchiostri. La gomma arabica viene largamente utilizzata quale condensante, emulsionante, strutturante, fissatore del sapore, gelificante e stabilizzante nella produzione di beni di largo consumo nei settori più svariati che vanno dalla produzione di bevande, caramelle gommose, prodotti farmaceutici, vini, condimenti, mangimi per animali, sciroppi. snack e formaggi oltre che nella preparazione di pastelli e acquerelli e come adesivo per carta e cartoni. La gomma arabica è costituita in prevalenza da carboidrati ed in particolare da D-galattosio e L-arabinosio in ragione del 97% circa e da glicoproteine La composizione della gomma arabica è influenzata da moli fattori quali la sua origine, le condizioni climatiche e l’età dell’albero da cui sono state ottenute. La composizione della gomma arabica varia a seconda che sia ottenuta dall’acacia senegal piuttosto che dall’acacia seyal: quest’ultima ha un minor contenuto di ramnosio e di acido glucuronico, un minor contenuto di azoto e un maggior contenuto di arabinosio e di acido 4-O-metil-glucuronico rispetto all’acacia senegal; le due gomme presentano inoltre diverso potere ottico rotatorio. Per questi motivi gli utilizzi dei due tipi di gomma sono diversi: la gomma estratta dall’acacia senegal viene utilizzata nel settore alimentare, farmaceutico, del beverage mentre quella estratta dall’acacia seyal trova maggiori applicazioni nel campo enologico e nelle biotecnologie. La gomma arabica ha un’elevata solubilità in acqua e una bassa viscosità se paragonata ad altre gomme: la gomma arabica può raggiungere una solubilità in acqua fino al 50% m/V  formando una soluzione fluida  con proprietà acide e agisce da idrocolloide. Le soluzioni contenenti gomma arabica sono in grado di stabilizzare soluzioni colloidali formando film sottili alla superficie delle particelle in sospensione agendo come un colloide protettore e impedendo l’ingrossamento e la flocculazione delle particelle. Per le sue caratteristiche strutturali la gomma arabica viene usata con la sigla E414 in campo alimentare per prevenire la cristallizzazione degli zuccheri presenti nelle bevande, l’intorpidimento del vino, agisce da emulsionante dei grassi favorendone la distribuzione omogenea evitando che affiorino in superficie con il rischio di una loro ossidazione, stabilizza...

Leggi tutto
Diet Coke e Mentos
Mag21

Diet Coke e Mentos

Fin dalla sua prima apparizione alla fine degli anni ’90 sul web il video che mostra la reazione tra la Diet Coke e le Mentos ha costituito un vero a proprio fenomeno al punto che ancora oggi, a distanza di anni, vengono messi in rete nuovi video che riscuotono sempre grande successo e un elevato numero di visualizzazioni. Questa reazione è diventata un vero e proprio fenomeno e di essa si sono occupati programmi televisivi ed è stata oggetto di studi per spiegare l’origine di quella che viene definita “eruzione” che può raggiungere un’altezza di 10 m. Diverse sono state le teorie per giustificare questo fenomeno e nel 2006 fu suggerito che le sostanze chimiche coinvolte nella reazione fossero la gomma arabica e la gelatina presenti nelle Mentos e la caffeina, l’aspartame e il benzoato di potassio presenti nella bevanda ma non si avevano riscontri scientifici. Nel giugno 2008 presso l’Appalachian State University furono compiuti studi su questa reazione e i risultati pubblicati sull’ American Journal of Physics. I ricercatori eseguirono numerosi esperimenti usando sia altre bevande gasate che altri tipi di sostanze solide. Essi esclusero sia che si trattasse di una reazione acido-base in quanto il pH prima e dopo la reazione non variava sia che fosse coinvolta la caffeina in quanto la reazione avveniva anche nella Diet Coke nella formulazione caffeine-free. Inoltre fu notato che la reazione il fenomeno si verificava in misura molto ridotta nella formulazione tradizionale della Coca Cola e che non si verificava per nulla variando la sostanza solida. Alla luce di tutti i dati sperimentali raccolti sono stati identificati i fattori che favoriscono la rapidissima formazione delle bolle di anidride carbonica. Innanzi tutto le molecole di acqua presenti in ogni soluzione sono legate tra loro tramite legami a idrogeno quindi ogni perturbazione arrecata a questo sistema come un oggetto che viene lasciato cadere agisce come sito di accrescimento delle bolle. E’ stata poi considerata la superficie delle Mentos che presenta molti pori e rugosità che costituiscono ottimi siti di nucleazione dell’anidride carbonica e ne favoriscono l’aggregazione in grandi bolle che fuoriescono rapidamente. Un altro fattore che favorisce l’eruzione dell’anidride carbonica è la tensione superficiale ovvero la forza di coesione che si esercita tra le molecole superficiali di un liquido. La presenza di aspartame utilizzato quale dolcificante nella Diet Coke e della gomma arabica che ricopre le Mentos abbassano notevolmente la tensione superficiale favorendo la fuoriuscita dell’anidride carbonica. L’ultimo ma non meno importante fattore che contribuisce alla spettacolarità della reazione è la densità delle Mentos che è sufficientemente elevata da consentire il loro affondamento nella bevanda e ciò provoca una maggiore interazione con il...

Leggi tutto
Variazione di entalpia con la temperatura
Mag20

Variazione di entalpia con la temperatura

Nell’ambito delle sue ricerche che spaziarono in molti ambiti scientifici il fisico e matematico tedesco Gustav Kirchhoff trovò una correlazione tra la variazione di entalpia di una reazione calcolata a una determinata temperatura con la variazione di entalpia della reazione calcolata a un’altra temperatura. La variazione di entalpia uguaglia il calore assorbito o ceduto sotto il vincolo della pressione costante. Trasferendo energia sotto forma di calore a un sistema a pressione costante l’entalpia del sistema aumenta ovvero H2 >H1 quindi ΔH > 0 Se è invece il sistema a fornire calore a pressione costante l’entalpia del sistema diminuisce ovvero H2   < H1 ovvero ΔH < 0. Il calore specifico a pressione costante è dato da: cp = ΔH/ΔT  (1) dove ΔH è la variazione di entalpia e ΔT è la variazione di temperatura. L’entalpia di una reazione dipende dalle condizioni in cui è stata misurata. I dati che vengono riportati nelle tabelle termodinamiche si riferiscono alla pressione di 1 atm e alla temperatura di 25°C. Se la reazione avviene a una temperatura diversa e il calore specifico non varia al variare della temperatura allora la variazione di entalpia è data dal prodotto tra il calore specifico a pressione costante e la variazione di temperatura. L’entalpia a una temperatura Tf è data dalla somma dell’entalpia calcolata alla temperatura Ti e il risultato derivante dall’integrale definito tra Ti e Tf di cp in dT. Se cp è indipendente dalla temperatura nel range di temperature tra Ti e Tf allora la (1) diventa: HTf = HTi + cp (Tf – Ti) Questa relazione nota come legge di Kirchhoff è valida per variazioni di temperature inferiori a 100°C in quanto per una variazione di temperatura maggiore il calore specifico cp non può essere più considerato...

Leggi tutto
Parabeni nei cosmetici
Mag19

Parabeni nei cosmetici

Nell’ultimo anno si stanno diffondendo, anche nella grande distribuzione, prodotti per la pulizia del corpo come bagnischiuma, shampoo, deodoranti e tinture per capelli senza parabeni. I parabeni vengono utilizzati quali conservanti nei cosmetici, nei prodotti per l’igiene personale, nei prodotti alimentari e in quelli farmaceutici. Sebbene il loro meccanismo di azione non sia del tutto noto essi mostrano grande efficacia nel prevenire la crescita di funghi, batteri e lieviti che possono portare al deterioramento del prodotto. I parabeni sono esteri derivanti dall’acido p-idrossibenzoico e includono anche sali dall’acido e l’acido stesso. Vengono ottenuti a partire dalla reazione dell’acido p-idrossibenzoico con un opportuno alcol secondo il meccanismo di esterificazione. L’acido p-idrossibenzoico è un solido cristallino bianco scarsamente solubile in acqua e cloroformio mentre è solubile in solventi organici polari come alcol e acetone ed è presente in natura in alcuni frutti come ciliegie e mirtilli e in alcune verdure come cipolle, cetrioli e carote. I parabeni maggiormente usati sono il metilparabene ovvero il metil 4-idrossibenzoato, l’etilparabene, il propilparabene, il butilparabene, isobutilparabene, pentilparabene e il benzilparabene. A seconda del gruppo alchilico presente nella molecola i parabeni presentano diversa solubilità e spettro di azione antimicrobica. All’aumentare del numero di atomi di carbonio presenti nella catena alchilica diminuisce la loro solubilità in acqua mentre aumenta la solubilità nei lipidi. Pertanto parabeni scarsamente solubili in acqua vengono facilmente assorbiti dall’epidermide. I parabeni sono stati oggetto di controversie in ambito scientifico per una loro presunta correlazione con il cancro, ma ripetuti studi, effettuati da enti accreditati hanno escluso qualunque nesso causale dei prodotti contenenti parabeni con l’insorgenza della patologia ed infatti la Food and Drug Administation li ha inseriti tra le sostanze GRAS (Generally Recognized As Safe). Sebbene negli USA l’utilizzo dei parabeni è consentito nei cosmetici senza alcun limite legale di concentrazione, nell’Unione Europea  alcuni di essi e precisamente propilparabene, il butilparabene e isobutilparabene, pentilparabene e benzilparabene sono stati cancellati dalla lista dei conservanti cosmetici autorizzati. L’Unione Europea infatti classifica i parabeni come potenziali interferenti endocrini in quanto esperimenti effettuati su animali hanno mostrato che essi hanno una debole attività estrogenica in quanto agiscono come xenoestrogeni ovvero composti che disturbano il sistema endocrino. L’attività estrogenica dei parabeni aumenta con l’aumentare del numero di atomi di carbonio presenti nel gruppo alchilico e quindi sono stati effettuati studi in vivo sul butilparabene il cui effetto è 100000 volte minore rispetto a quello dell’estradiolo. Persistendo una controversia scientifica sull’utilizzo dei parabeni si è ritenuto, a scopo precauzionale, di escluderli dai prodotti per neonati. Queste regolamentazioni risalgono comunque al 2011 e non si comprende la motivazione per la quale solo di recente sono stati riscoperti ed esclusi da...

Leggi tutto
Tiopental sodico
Mag18

Tiopental sodico

Il tiopental sodico noto con il nome di Pentothal è un anestetico usato per via endovenosa noto ai lettori di fumetti come Diabolik e degli amanti dei videogiochi come Hitman per le sue presunte doti di siero della verità che consentiva ai protagonisti di ottenere informazioni preziose. E’ inoltre tristemente noto per il suo utilizzo insieme ad altre sostanze per praticale l’iniezione letale ai condannati a morte negli Stati Uniti. Il tiopental sodico è un tiobarbiturato che si presenta come una polvere giallastra igroscopica fu sintetizzato negli anni ’30 dello scorso secolo da Ernest H. Volwiler e Donalee L. Tabern nell’ambito delle loro ricerche sugli antidolorifici. Il tiopental sodico è un GABA-agonista e interagisce, nello specifico con il recettore GABA-A. Il GABA, ovvero l’acido γ-amminobutirrico è il principale neurotrasmettitore inibitorio del sistema nervoso centrale. I recettori GABA-A contengono siti che legano i barbiturici con conseguente attivazione e riduzione dell’eccitabilità neuronale deprimendo il sistema nervoso centrale e, se esso vengono assunti in dosi massicce possono portare al coma e alla morte. Nelle dosi opportune il tiopental sodico viene utilizzato come anestetico per interventi chirurgici brevi o come preanestetico e fu utilizzato nel 1941 a seguito dell’attacco di Pearl Harbor come anestetico per poter operare i soldati statunitensi feriti. Purtroppo a causa della scarsa esperienza da parte dei medici con questa sostanza fu somministrato in dosi eccessive e molti militari non sopravvissero. Per la sua capacità di indurre uno stato prossimo al sonno il tiopental sodico risulta, secondo alcuni, valido nell’ambito della psicoterapia. Il tiopental sodico, indicato come 5-etil-5(1-metilbutil)-2-tiobarbiturato ha la struttura rappresentata in figura:Alla luce di tutto il tiopental sodico la cui somministrazione può portare a perdita di coordinazione e capogiri fino a difficoltà respiratorie, febbre e allucinazioni dovrebbe essere utilizzato solo da medici specialisti nei casi in cui lo ritengono opportuno lasciando alla fantasia di un fumetto il suo uso come siero della...

Leggi tutto