Saccarosio

Saccarosio
Nomi alternativi
α-D-glucopiranosil-β-D-fruttofuranoside D-(+)-saccarosio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C12H22O11
Massa molecolare (u)	342,30
Aspetto	solido cristallino da incolore a bianco
Numero CAS	[57-50-1]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	1,587
Solubilità in acqua	211.5 g/100 ml (20 °C)
Temperatura di fusione	185 °C (458 K)
Temperatura di ebollizione	si decompone
Indicazioni di sicurezza
Frasi H	---
Consigli P	---

Composto chimico organico, solido o in soluzione, della famiglia dei glucidi disaccaridi, generalmente chiamato zucchero, sebbene quest'ultimo termine indichi un qualsiasi generico glucide (anche chiamato carboidrato, idrato del carbonio semplice), al quale appartiene anche il saccarosio. Il saccarosio si forma combinando due monosaccaridi, precisamente glucosio + fruttosio. Il legame chimico avviene fra i rispettivi carboni anomerici dei due monosaccaridi (estremità riducenti) in α 1->2, in modo da formare uno zucchero non riducente..

È un componente fondamentale nella alimentazione umana ed animale in genere, e lo si trova largamente in natura, nella frutta e nel miele (in percentuale più bassa rispetto al fruttosio), sebbene, da sempre, esso si estragga dalle piante della barbabietola da zucchero (soprattutto in Europa) e dalla canna da zucchero (nel resto del mondo).
Artificialmente invece, lo si trova nell'industria alimentare, specialmente dolciaria e pasticciera, e in commercio prende il nome di comune zucchero da cucina (raffinato bianco oppure integrale "grezzo").

Storia

La fabbricazione dello zucchero (circa 1600)

Mulino da zucchero (XVIII secolo)

Nonostante il consumo di miele come dolcificante sia ancor più antico, la prima fonte di estrazione dello zucchero per dolcificare risalirebbe intorno al XIII secolo a.C. dalla canna, che pare fu esportata dai polinesiani col nome di poba, dapprima in Cina e in India, quindi in Australia. Altre tracce storiche di tale lavorazione vi sono anche nell'America Latina del X secolo a.C. circa.
In Europa, i persiani di Dario I nel 510 a.C. trovarono un vegetale dal quale si ricavava uno sciroppo denso e dolcissimo. Fatto asciugare su delle larghe foglie, esso produceva cristalli che duravano a lungo, e dalle spiccate proprietà energetiche. Essi ne estesero la coltivazione a tutto il Medio Oriente.
Nel 325 a.C., Alessandro Magno portò la notizia che nei territori orientali si trovava un miele che non aveva bisogno di api. Furono però gli arabi, presso cui era già in uso nel VI secolo d.C., che ne estesero la coltivazione.
Nell'XI secolo d.C., i Genovesi e i Veneziani, presero ad importare modeste quantità di ciò che veniva chiamato sale arabo che le crociate resero ancora più diffuso. Federico II di Svevia provvide a far coltivare la canna da zucchero in Sicilia (ove era già stata introdotta dagli arabi), ma lo zucchero restò per molto tempo una spezia rara e preziosa, venduta dagli speziali e dai farmacisti a carissimo prezzo come medicina in uso per sciroppi, impacchi ed enteroclismi. Solo i ricchi potevano permettersi di usarlo come dolcificante anche se il suo più antico surrogato, il miele, non era certo prodotto in quantità tali da poter comparire sulla tavola della popolazione come un dolcificante di tutti i giorni.
Con la scoperta dell'America, gli spagnoli introdussero la coltivazione della canna da zucchero sia a Cuba che nel Messico, i portoghesi in Brasile, inglesi e francesi nelle Antille, in quei territori cioè dell'America centrale e meridionale che ancora oggi ne sono tra i maggiori produttori. Poiché lo zucchero delle Americhe era migliore e meno costoso, le coltivazioni spagnole e italiane scomparvero, insieme ai traffici con i territori arabi. Nacque un fiorente traffico di importazione, che rese il prodotto, per quanto di lusso, più comune. Questo diede una spinta notevole all'arte culinaria, permettendo la nascita della pasticceria europea come arte autonoma, anche grazie al connubio di zucchero con cacao, con latte e con caffè.
Nel 1575, l'agronomo francese Olivier de Serres osservò che un ortaggio comunissimo ed ampiamente coltivato, prevalentemente ad uso foraggio, la barbabietola (Beta vulgaris), se cotto produce uno sciroppo simile a quello della canna da zucchero, molto dolce. L'osservazione rimase tuttavia lettera morta e lo zucchero di canna rimase l'unico disponibile ancora per molto tempo. Nel giro di un secolo, tra il 1640 e il 1750, il consumo della sostanza triplicò, incentivando il fenomeno della tratta degli schiavi dall'Africa, che venivano catturati e deportati per lavorare nelle piantagioni.
Con l'ascesa di Napoleone, si intensificarono i contrasti tra Francia e Inghilterra, che portarono ad un blocco delle importazioni inglesi (decreto di Berlino, 1806). Lo zucchero di canna, che giungeva in Europa via mare, sparì in breve tempo dagli scaffali dei negozi, poiché gli inglesi reagirono al blocco sequestrando a loro volta le navi dirette a porti francesi o dei loro alleati aderenti al blocco (in un secondo tempo si "limitarono" a costringere queste navi a passare da porti inglesi e pagare una forte tassa sul carico). Sulla spinta della necessità, gli europei si adoperarono per trovare un'alternativa. Nel 1747, il chimico tedesco Andreas Sigismund Marggraf era riuscito a dimostrare la presenza di saccarosio dalle barbabietole e, alcuni decenni dopo, il suo allievo Franz Karl Achard ideò un processo industriale idoneo: è a lui che si deve il primo zuccherificio industriale, sorto in Slesia nel 1802. Per espressa volontà di Napoleone, la produzione di zucchero da bieta fu incoraggiata in tutti i territori sotto il suo controllo e furono aperti altri stabilimenti in Francia, grazie anche ai perfezionamenti apportati dall'imprenditore francese Benjamin Delessert al procedimento di Achard. Dopo il Congresso di Vienna lo zucchero di canna tornò a circolare, ma l'espansione di quello da barbabietola fu irreversibile. Il costo inferiore lo rese disponibile via via a più ampie fasce della popolazione, cambiando considerevolmente le abitudini alimentari dell'Europa. In Italia, negli anni '80, l'industria zuccheriera, per contrastare la concorrenza crescente dei dolcificanti, diede luogo a una massiccia campagna pubblicitaria in cui si collegava l'utilizzo dello zucchero allo sviluppo cerebrale, ma senza alcun fondamento scientifico.

Molecola

Il saccarosio è un glucide disaccaride, e cioè un dimero la cui molecola è costituita da due saccaridi, che sono il glucosio e il fruttosio, dai quali si può ottenere attraverso la seguente reazione di condensazione:

Il legame chimico interessa la funzione aldeidica (C-1) del glucosio e quella chetonica (C-2) del fruttosio. In natura lo si trova sottoforoma di composto disciolto in soluzione liquida, oppure in cristalli solidi. Ha una solubilità in acqua di circa 2.000 g/L a 20 °C

Produzione

Per approfondire, vedi Zucchero (produzione) e Zuccherificio.

A livello industriale, da sempre sono due i processi di estrazione e di produzione di saccarosio:

• dalla barbabietola da zucchero (in Europa)
• dalla canna da zucchero (nel resto del mondo)

dove da entrambi i vegetali ne si estrae il cosiddetto sugo zuccherino, di colore bruno.

Dalla canna da zucchero

Raggiunta la maturità della pianta Saccharum officinarum, ne vengono raccolti i soli fusti, lavati e quindi macinati meccanicamente già nello zuccherificio industriale. Quindi ne viene estratto un liquido, detto sugo, fluido e di colore bruno-scuro, e quindi immagazzinato. Gli scarti della canna vengono chiamati bagassa ed usati come concime o come combustibile organico naturale. Da qualche tempo, questi scarti vengono utilizzati anche per estrarne dell'alcol per il mercato di biocombustibile per i veicoli (specialmente in Brasile), tuttavia questi processi di estrazione sono ancora molto costosi.

Dalla barbabietola da zucchero

Simile a un tubero, la radice della pianta viene raccolta, lavata, selezionata e sminuzzata in piccoli pezzi bislunghi, di circa 4 cm, e di aspetto colore bruno scuro, detti cossettes o fettucce. Vengono dunque spediti allo zuccherificio e passati al processo di diffusione, e cioè posti sotto un flusso torrentizio di acqua molto calda, che estrae la gran parte delle sostanze, compresi gli zuccheri, e generando anche qui il sugo di colore bruno-scuro. I residui delle biete passate vengono usati, poi, come mangime per animali o fertilizzante per piante.

Lavorazione industriale

Alcalinizzazione-carbonatazione del sugo:
il sugo zuccherino, con ancora il 50% di sostanze chimiche inutili (solfati, fosfati, citrati, ossalati, proteine, saponine, pectine, etc.), viene passato nell'idrossido di calcio (latte di calce), dove gran parte di queste sostanze precipitano sul fondo e viene quindi filtrato. In un passaggio successivo, l’idrossido di calcio viene eliminato con un semplice passaggio di anidride carbonica.

Flocculazione:
il sugo grezzo presenta ancora delle impurità solide in sospensione, che vengono eliminate con un processo chimico-fisico solitamente usato anche per lo spurgo delle acque reflue. Si usano determinati reagenti chimici per aggregare il più possibile in fiocchi le impurità solide che nuotano nel succo, dopo di che vengono filtrate. Il risultato che si ottiene è un succo di colore tra il dorato e il bruniccio-chiaro fluido, detto thin juice, e che contiene circa il 70% di saccarosio.

Evaporazione:
il thin juice deve essere quindi concentrato, cioè viene sottoposto ad un ripetuto processo di evaporazione attraverso uno strumento detto evaporatore a multipla evaporazione o multi-effetto, oppure a evaporazione con ricompressione meccanica. Ne viene fuori un succo più denso e bruniccio, detto thick juice, come aspetto visivo molto simile allo sciroppo d’acero, e una concentrazione superiore all'80% in peso di saccarosio (che corrisponde a 80° Brix).

saccarosio grezzo e raffinato

Cristallizzazione di primo getto:
Prevede ripetuti passaggi in cicli di bollitura sotto vuoto (in grossi contenitori a calandria, detti “pentole del vuoto” o cristallizzatori). Ad ogni passaggio di bollitura, i cristalli aumentano, dentro questo misto succo denso + cristalli grezzi (chiamato in francese massecuite), finché la parte melensa si esaurisce, e rimangono solo dei grossi cristalli di colore bruno-chiaro. La percentuale di saccarosio raggiunge qui il 98% circa, mentre il resto sono ancora residui vegetali (cioè residui di alcune vitamine e sali minerali contenuti nella della melassa); i cristalli grezzi vengono ancora portati a ri-cristallizzazione sottovuoto (detta di secondo getto), a grana fine, quindi pronti alla vendita col nome di zucchero grezzo, zucchero bruno, zucchero di canna e/o zucchero integrale. Tuttavia, quest'ultimo è indistinguibile se di derivazione da canna o da barbabietola, se non con esami complessi. Lo zucchero integrale ha un potere calorico leggermente inferiore, mediamente di circa 40 kcal/g rispetto al raffinato bianco. Il colore bruno non è inoltre da confondersi con quello che avviene nel processo di imbrunimento da cottura e fusione del saccarosio fino bianco stesso, processo altrimenti detto caramellizzazione, dove si ottiene il noto zucchero cotto, chiamato caramello, anche questo molto usato nell'industria dolciaria.

Sbiancamento:
Prevede che i colori brunicci dei cristalli, dovuti al 2% circa di fibre vegetali, vengano gradualmente sbiancati attraverso il passaggio degli stessi su del carbone attivo, solitamente di derivazione animale, il quale, piano piano, le porta via attraverso una reazione fisico-chimica detta adsorbimento, che è un processo tecnico molto complesso di separazione “meccanica” delle forze elettrostatiche che legano gli atomi e le molecole.

Cristallizzazione di secondo e terzo getto: Essendo ancora a grana grossa, il saccarosio bianco viene ancora portato a supersaturazione chimica e ri-cristallizzazione ripetuta (detta di 2° e 3° getto), che avviene sottovuoto. Ne viene fuori una polvere a grana sottile, di zucchero fino bianco, con una purezza chimica di saccarosio superiore al 99%.

Riutilizzo degli scarti durante i cicli di lavorazione:
Poiché nelle varie cristallizzazioni il sugo si impoverisce di saccarosio e si concentrano le impurezze, dopo il secondo o al massimo terzo getto non si riesce più a cristallizzare uno zucchero che risponda alle severe specifiche commerciali. Una volta, le acque madri del secondo o terzo getto venivano scartate, col nome di melassa o sugo debole; esso conteneva ancora un 15-20% dello zucchero originariamente presente nella diffusione: si sono quindi sviluppate tecnologie per recuperare questo zucchero, attraverso un trattamento detto del melasso. Il sugo debole o melassa viene passata su dei letti di resine a scambio ionico, che trattengono i sali minerali presenti, e quindi arricchiscono il sugo trattato in termini di saccarosio. Si ottiene un sugo paragonabile a quello che viene inviato al primo getto di cristallizzazione, che quindi viene riutilizzato. Questa tecnologia è detta di demineralizzazione del sugo zuccherino del melasso.
Più di recente, si utilizzano le resine per trattenere il saccarosio, ottenendo quindi un fluido a basso tenore di saccarosio e assai ricco in sali minerali; le resine vengono in seguito desorbite con acqua, ottenendo così un sugo più puro di quello della demineralizzazione. Questa tecnologia è detta di estrazione cromatografica in quanto si usano tecnologie simili a quelle della preparazione dei campioni per cromatografia.
In ogni caso, gli eluati della demineralizzazione o dell'estrazione cromatografica vengono concentrati nuovamente negli evaporatori a multiplo effetto, per ottenere integratori per mangimi; oltre al residuo zuccherino, infatti, questi liquidi hanno un certo contenuto di amminoacidi e proteine.

Mercato

Vendita di zucchero, Tacuinum sanitatis casanatensis (XIV secolo)

Secondo i dati al 2005 del Ministero dell'Agricultura statunitense, i principali produttori sono:

• per lo zucchero di barbabietola l'Europa a 25 (21,6 milioni di tonnellate), gli Stati Uniti d'America (4.0), la Russia (2,5) e l'Ucraina (1,85);
• per lo zucchero di canna il Brasile (27,1 milioni di tonnellate), l'India (20,3), la Cina (8,7), il Messico (5,6), l'Australia (5,3), la Thailandia (4,8).

Significativo l'exploit del Brasile, che è passato da un tasso medio annuo di aumento della produzione del 2,23% (1960-1990) all'8,1% (1990-2006); l'Europa produce solo 288 migliaia di tonnellate di zucchero di canna, gli Stati Uniti 2,8 milioni di tonnellate.

Il commercio internazionale è piuttosto sviluppato: il totale di importazioni ed esportazioni è leggermente inferiore al 65% della produzione. I principali esportatori sono il Brasile (17 milioni di tonnellate), l'Europa (7,2), l'Australia (4,3) e la Thailandia (2,9). Gli Stati Uniti, che importano 2,8 milioni di tonnellate, esportano solo 159.000 tonnellate.
Nel 2002 si è aperta una vertenza internazionale sullo zucchero. L'Australia, il Brasile e la Thailandia hanno contestato presso l'Organizzazione Mondiale del Commercio il sostegno accordato dall'Europa ai produttori nazionali, che consente loro di vendere a prezzi inferiori ai costi di produzione. L'OMC ha riconosciuto la fondatezza delle accuse ([1]), ma le trattative per addivenire ad una soluzione sono ancora in corso.

Dieta

Il saccarosio è usato principalmente nell'alimentazione, immediatamente assimilabile, apportando circa 17 KJ (4 chilocalorie) per grammo.
In Italia, il consumo annuo pro capite di zucchero è di circa 24 kg, più basso della media europea che è di circa 32 kg. Un consumo eccessivo di zucchero è considerato dall'Organizzazione Mondiale della Sanità tra le probabili cause di varie patologie, tra le principali l'iperglicemia, l'obesità, danni cardiovascolari in genere, diabete, carie dentaria.
La stessa organizzazione consiglia pertanto di non aggiungere lo zucchero ai cibi che già contengono altre tipologie di zuccheri e carboidrati: pane, frutta, pasta e latte già ne contengono in quantità sufficiente per il fabbisogno umano. Un eccesso di zuccheri nell'organismo non immediatamente utilizzati come fonte di energia, ne provoca la conversione in glicogeno il quale viene depositato nelle cellule dei muscoli scheletrici e del fegato per poter essere ritrasformato, quando necessario, in glucosio. Occorrono poi vari esami specifici sull'intolleranza alimentare al saccarosio, causato principalmente dalla carenza dell'enzima invertasi (o saccarasi), che facilita la scissione di saccarosio in glucosio e fruttosio. Tuttavia, l'intolleranza alimentare ai glucidi più comune è quella al lattosio, mentre le altre intolleranze sono genericamente legate al normale invecchiamento dell'età. Vi sono diverse alternative al saccarosio come dolcificante, sia naturali che di sintesi; il principale è senz'altro il miele, utilizzato almeno dalla preistoria, nonché sciroppi ricavati da alberi come l'acero o da cereali e frutta, contenenti principalmente fruttosio. Un dolcificante naturale è anche la stevia. Esistono poi molti dolcificanti di sintesi come lo xilitolo ed il sorbitolo, entrambi di origine naturale e adatti per i soggetti diabetici, o completamente artificiali come l'acesulfame e l'aspartame, mentre la saccarina è stata tolta dal mercato da decenni poiché tossica.

Bibliografia

• (EN) John Yudkin, Pure, White and Deadly, London, Penguin Books, 1988. ISBN 0-14-008353-7
• (EN) John Yudkin, The Penguin Encyclopedia of nutrition, London, Penguin Books, 1985. ISBN 0-14-008563-7. pp. 337-341

Voci correlate

• Zuccherificio
• Glucidi
• Disaccaridi
• Zucchero a velo
• Dolcificante

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• Sito di Sugaronline - portale B2B sullo zucchero
• IFA-GESTIS Scheda di sicurezza del saccarosio

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