Saccarosio

Il saccarosio, comunemente chiamato zucchero, è un composto organico della famiglia dei glucidi disaccaridi, in quanto la sua molecola è costituita da due monosaccaridi: glucosio e fruttosio.
A temperatura ambiente e pressione atmosferica si presenta in forma solida (cristalli) o disciolto in soluzione. Lo si trova largamente in natura, nella frutta (assieme a glucosio e fruttosio, in proporzioni variabili) e, in piccola quantità, nel miele (in percentuale decisamente più bassa rispetto al fruttosio e glucosio); si estrae dalle piante della barbabietola da zucchero, soprattutto in Europa, e dalla canna da zucchero nel resto del mondo.
Il saccarosio estratto si utilizza nell'industria alimentare, specialmente dolciaria e pasticciera. Lo zucchero comunemente usato in Europa, raffinato quasi completamente, viene chiamato zucchero bianco (o zucchero da tavola, o zucchero da cucina), mentre quello che contiene melassa è detto zucchero bruno.
Il saccarosio è uno dei fattori di rischio più pericolosi per la salute dei denti, perché i batteri che provocano la carie lo scompongono in fruttosio e glucosio, legando quest'ultimo in lunghe catene di glucano che formano un biofilm appiccicoso e quindi difficile da rimuovere. Il saccarosio è l'unico zucchero alimentare che può essere convertito in queste catene.
Oltre all'uso alimentare, che rappresenta la maggior parte del mercato del saccarosio, viene adoperato sotto forma di melassa nell'ambito della biotecnologia, come substrato per la sintesi di etanolo, acido citrico, amidi, amminoacidi, enzimi e antibiotici. In Brasile con il sugo dello zucchero di canna si produce il bioetanolo, utilizzato come combustibile (puro o in miscela con benzina).
Già nel 5000 a.C. si produceva un succo zuccherino attraverso la bollitura e spremitura della canna da zucchero, originaria della Papua Nuova Guinea, che pare sia stata 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 attorno al X secolo a.C.
I persiani di Dario I nel 510 a.C. trovarono un vegetale dal quale si ricavava uno "sciroppo denso e dolcissimo". Fatto asciugare su larghe foglie, esso generava cristalli dalla lunga durata e dalle spiccate proprietà energetiche. Si cominciò a coltivarlo in 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 la canna da zucchero era già in uso nel VI secolo, che ne estesero la coltivazione. Si diffuse presto nell'Estremo Oriente, venne importata in Sicilia ed in Spagna dagli arabi nel IX secolo. Lo scrittore arabo Ibn Ankal scriveva: «Lungo la spiaggia, nei dintorni di Palermo, cresce vigorosamente la canna di Persia e copre interamente il suolo; da essa il sugo si estrae per pressione.»
Nell'XI secolo i genovesi ed i veneziani presero ad importare ciò che veniva chiamato "sale arabo", che le crociate resero ancora più diffuso. Nel corso del XIII secolo Federico II di Svevia fece coltivare la canna da zucchero in Sicilia (ov'era già stata introdotta dagli arabi); da allora l'uso dello zucchero si diffuse rapidamente non soltanto nelle città costiere, ma anche nell'entroterra, come attestato dai manufatti e strumenti destinati alla raffinazione rinvenuti al castello di Ariano.
Con la scoperta dell'America, gli spagnoli introdussero la coltivazione della canna da zucchero sia a Cuba sia in Messico, i portoghesi in Brasile, gli inglesi e i 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 ed italiane scomparvero, insieme al commercio con territori arabi. Nacque un fiorente traffico d'importazione, che rese il prodotto, per quanto di lusso, più comune. Questo diede una notevole spinta alla tecnica culinaria, permettendo la nascita della pasticceria europea come arte autonoma, anche grazie al connubio tra zucchero e cacao, latte e caffè.
Nel 1575 l'agronomo francese Olivier de Serres osservò che la barbabietola (Beta vulgaris), un ortaggio comunissimo ed ampiamente coltivato, prevalentemente ad uso foraggio, una volta cotta 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 ed il 1750, il consumo triplicò, incentivando anche il fenomeno della tratta degli schiavi dall'Africa, che venivano catturati e deportati per lavorare nelle piantagioni di canna da zucchero.
Con l'ascesa di Napoleone si intensificarono i contrasti tra Francia e Inghilterra, che portarono a un blocco delle importazioni inglesi (decreto di Berlino, 1806). Lo zucchero di canna, che giungeva in Europa via mare, presto sparì dai negozi, poiché gli inglesi reagirono sequestrando 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).
Spinti dalla necessità, gli europei si adoperarono per trovare un'alternativa. Nel 1747 il chimico tedesco Andreas Sigismund Marggraf riuscì a dimostrare la presenza di saccarosio nelle barbabietole, e qualche decennio dopo il suo allievo Franz Karl Achard selezionò alcune varietà di barbabietola a elevato contenuto zuccherino e ideò il processo di estrazione: è a lui che si deve il primo zuccherificio industriale, sorto a Kunern (Slesia) nel 1801.
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.
Con il Congresso di Vienna e la conseguente fine del blocco continentale, il ritorno dello zucchero di canna provocò un calo dei prezzi, mentre la produzione di quello dalla bieta non aveva ancora potuto raggiungere livelli quantitativi tali da farne scendere il prezzo ad un livello accessibile. Il processo di coltivazione della bieta e di estrazione industriale dello zucchero subì quindi un arresto, stante la minor remuneratività dell'investimento in stabilimenti e in coltivazioni. Tuttavia il processo "sostitutivo" sul mercato europeo, seppur lento, fu inarrestabile, e lo zucchero da bieta cominciò a far concorrenza a quello di canna dalla seconda metà dell'Ottocento. Il fenomeno fu favorito anche dalla graduale abolizione dello schiavismo nei paesi dell'America ove veniva prodotto, che determinò un aumento dei costi di raccolta e lavorazione della canna e quindi anche del prodotto finito.
In Italia negli anni 1980 l'industria zuccheriera, per contrastare la concorrenza crescente dei dolcificanti, fece una massiccia campagna pubblicitaria in cui si collegava l'utilizzo dello zucchero allo sviluppo cerebrale senza alcun fondamento scientifico.
Il saccarosio è un glucide disaccaride, cioè un dimero la cui molecola è costituita da due monosaccaridi, il glucosio e il fruttosio, dai quali si può ottenere attraverso la seguente reazione di condensazione:
Il legame chimico tra i due saccaridi interessa la funzione aldeidica (C-1) del glucosio e quella chetonica (C-2) del fruttosio, in particolare i rispettivi carboni anomerici dei due monosaccaridi (estremità riducenti), rispettivamente in configurazione 1α–2'β, in modo da formare uno zucchero non riducente.
In natura lo si trova disciolto in soluzione liquida, oppure sotto forma di cristalli solidi. Ha una solubilità in acqua di circa 2000 g/L a 20 °C.
Analogamente agli altri zuccheri, se sottoposto a elevate temperature il saccarosio subisce la cosiddetta "caramellizzazione", che porta alla produzione di sostanze chimiche che conferiscono un colore scuro e un aroma particolare. Il prodotto risultante è il caramello, utilizzato come colorante nell'industria alimentare.
All'aumentare della temperatura, si ha dapprima la fusione dello zucchero sotto forma di liquido viscoso, poi intorno a 160-170 °C si produce il cosiddetto "caramello chiaro"; aumentando ulteriormente la temperatura, intorno a 165-177 °C si forma il "caramello scuro". Oltre 177 °C SI innesca il processo di combustione del caramello, che lo rende amaro e non più adatto all'uso alimentare.
A temperature superiori a 250 °C la combustione dello zucchero avviene velocemente, rilasciando anidride carbonica e idrogeno sotto forma di gas; il residuo solido risultante sarà carbone di zucchero.
Il saccarosio ha un potere rotatorio per la luce polarizzata di +66,5°, ma l'idrolisi della molecola porta alla formazione di una soluzione 1:1 di glucosio e fruttosio che hanno rispettivamente potere rotatorio pari a +52,7° e −92°. Detta soluzione ha quindi un potere rotatorio di circa −20°. A causa di questo cambiamento di segno, la reazione prende il nome di "inversione" e miscele di glucosio e fruttosio si chiamano "zucchero invertito".
Il saccarosio viene formato dalle piante all'interno del citosol come prodotto intermedio del loro metabolismo, a partire da uridina difosfoglucosio e fruttosio 6-fosfato. Tale processo avviene attraverso tre reazioni catalizzate grazie all'intervento degli enzimi UDP–glucosio pirofosforilasi, sucrosio-fosfato sintasi e sucrosio fosfatasi. È stato stimato che una pianta di canna da zucchero può produrre intorno a 2,14 kg di saccarosio all'ora.
Nella canna da zucchero e nella barbabietola da zucchero il saccarosio è presente in ingenti quantità in quanto viene utilizzato dalla pianta come riserva energetica. La concentrazione è intorno a 7-18% in peso nella canna da zucchero e intorno a 8-22% in peso nella barbabietola da zucchero.
Altre piante dall'elevata percentuale di saccarosio sono la palma da datteri, il mais dolce, il sorgo dolce, l'acero e la palma da cocco.
A livello industriale lo zucchero viene estratto principalmente dalla barbabietola da zucchero (in Europa) e dalla canna da zucchero (nel resto del mondo). La produzione di zucchero da altre fonti, ad esempio l'acero e la palma da dattero, riveste un ruolo minoritario. Da tali vegetali si estrae il cosiddetto "sugo zuccherino", di colore bruno, ma le modalità di estrazione sono diverse, in quanto sono differenti le parti della pianta usate e le impurità che è necessario allontanare.
Raggiunta la maturità della Saccharum officinarum, ne vengono raccolti i soli fusti, lavati e macinati meccanicamente nello zuccherificio industriale. Poi ne viene estratto un liquido, detto "sugo", fluido e di colore bruno-scuro, e quindi immagazzinato. Gli scarti della canna vengono chiamati bagassa e usati come concime o come combustibile organico naturale. Da qualche tempo se ne estrae anche l'alcol per il mercato di biocombustibile per i veicoli (specialmente in Brasile), ma questi processi di estrazione sono ancora molto costosi.
Il fittone della barbabietola da zucchero viene raccolto, lavato, selezionato e sminuzzato in piccoli pezzi bislunghi, di circa 4 cm, di colore bruno scuro, detti cossettes o "fettucce". Presso lo zuccherificio subiscono il processo di "diffusione", e cioè vengono posti sotto un flusso torrentizio di acqua intorno ai 70 °C, che estrae la gran parte delle sostanze, compresi gli zuccheri, e genera anche qui il "sugo" di colore bruno-scuro, in seguito purificato per mezzo di calce e anidride carbonica, quindi filtrato, decolorato e concentrato. La massa cotta viene centrifugata e si ottiene lo zucchero grezzo che successivamente viene raffinato e assume un colore bianco. I residui delle biete passate si usano come mangime per animali o fertilizzante per piante.
Il bianco raffinato è la forma più comune di zucchero in Nord America e in Europa. Si ottiene dalla dissoluzione e purificazione dello zucchero grezzo attraverso l'utilizzo di acido fosforico, carbonatazione (processo chimico, naturale o artificiale, per cui una sostanza in presenza di anidride carbonica dà luogo alla formazione di carbonati) che coinvolge idrossido di calcio e anidride carbonica, o con varie strategie di filtrazione. Viene ulteriormente purificato per filtrazione attraverso un letto di carbone attivo o carbone animale osseo.
Esistono in commercio vari tipi di zucchero:
In relazione al tipo di materia prima utilizzata per la produzione, si hanno i seguenti tipi di zucchero:
Inoltre esistono diversi tipi di zucchero non raffinato, quali ad esempio il jaggery e lo zucchero muscovado.
Secondo i dati al 2005 del Dipartimento dell'agricoltura degli USA, i principali produttori sono:
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).
Il commercio internazionale è piuttosto sviluppato: il totale di importazioni ed esportazioni è pari quasi 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, ne esportano solo 159 000.
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, ma le trattative per addivenire a una soluzione sono ancora in corso.
Tra il 2001 e il 2018 il consumo mondiale è passato da 123,454 milioni a 172,441 milioni di tonnellate, con la crescita media annua del 2,01%.
Il Sugar No. 11 è il contratto futures con cui si scambia lo zucchero sui mercati finanziari ed è regolamentato dallo standard internazionale della Intercontinental Exchange (ICE).
Il prezzo dello zucchero è influenzato dai seguenti fattori:
Il saccarosio è usato principalmente nell'alimentazione, aggiunto a cibi e bevande in percentuali più o meno considerevoli; è immediatamente assimilabile e apporta circa 17 kJ (4 chilocalorie) per grammo.
Un consumo eccessivo di zucchero è considerato dall'OMS tra le probabili cause di varie patologie, le principali delle quali l'iperglicemia, l'obesità, danni cardiovascolari in genere, diabete e carie dentaria.
La stessa organizzazione consiglia pertanto di non aggiungere lo zucchero ai cibi che già contengono altri zuccheri e carboidrati: pane, frutta, pasta e latte ne hanno già quantità sufficiente per il fabbisogno umano. Un eccesso nell'organismo di zuccheri 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.
In alcuni soggetti è presente un'intolleranza al saccarosio, causata principalmente dalla carenza dell'enzima invertasi (o saccarasi), che facilita la scissione del saccarosio in glucosio e fruttosio. Per diagnosticarla occorrono esami specifici. Tuttavia l'intolleranza ai glucidi più comune è quella al lattosio, mentre le altre sono in genere legate al normale invecchiamento.
Diversi studi hanno confermato che lo zucchero non provoca disturbi o alterazioni nel comportamento dei bambini, come ad esempio l'iperattività.
Vi sono diverse alternative al saccarosio come dolcificante, sia naturali sia di sintesi; la principale è il miele; per sostituire 100 g di zucchero sono necessari 80 g di miele.
Tra i dolcificanti naturali vi sono i datteri, la stevia e l'agave; l'equivalente a 100 g di zucchero sarebbe rispettivamente 120 g, 40 g o 75 g. A seconda dell'aroma che si sceglie, il sapore del composto assumerà caratteristiche diverse: la stevia, infatti, ha un retrogusto di liquirizia e un altissimo potere dolcificante; quest'ultima è una caratteristica in comune con l'agave che però mantiene un restrogusto neutro, risultando più versatile poiché non modifica eccessivamente i sapori.
Una valida alternativa allo zucchero è lo sciroppo d'acero: ne bastano 80 g al posto di 100 g di zucchero per conferire la stessa dolcezza del composto.
I dolcificanti di sintesi sono l'eritritolo, lo xilitolo, il sorbitolo, il sucralosio, l'acesulfame e l'aspartame. L'eritritolo è molto simile allo zucchero e può essere adoperato in qualsiasi preparazione dolce (100 g di zucchero si possono sostituire con 130 g di eritritolo).