la chimica dei sensi

Gli allergeni ed i meccanismi cellulari e molecolari delle reazioni allergiche o di ipersensibilità (2° parte)

di Sergio Barocci

Gli allergeni sono proteine, glicoproteine o apteni coniugati a carrier, con peso molecolare tra 5 e 150 kDa, e punto isoelettrico compreso tra 2-10 . Ogni allergene proveniente ad esempio da acari, pollini, ecc. può presentare un elevato numero di determinanti antigenici o epitopi (multivalenza immunologica). Viene chiamata “epitopo” quella sequenza aminoacidica riconosciuta da uno specifico anticorpo (IgE, IgG, ecc.). Non esistono, come erroneamente spesso si è portati a dire, delle IgE specifiche per il latte (fonte allergenica) o per la caseina (proteina allergenica del latte), ma esistono IgE specifiche dirette verso i determinanti epitopici della caseina o di altre proteine allergeniche contenute nel latte.
Per fonte allergenica s’indica il contenitore materiale degli allergeni es.: il cane, l’uovo, il latte che sono considerate fonti allergeniche e non non allergeni, come spesso siamo soliti far riferimento.
Gli epitopi possono essere “lineari” (sequenza di aminoacidi contigui riconosciuti dalle IgE sulla struttura primaria dell’antigene) o “conformazionali” (sequenza di aminoacidi non contigui definiti dalla struttura tridimensionale della proteina) . Il numero e il tipo di epitopi conformazionali che caratterizzano ciascuna proteina allergenica è scarsamente conosciuto, mentre è assai più semplice comparare la sequenza primaria di un allergene mediante algoritmi di ricerca (www.allergome.org oppure www.uniprot.org). Continua...

la chimica e la fotografia: un legame molto (foto)sensibile

di Francesca di Monte

“La fotografia permette di raggiungere l’eternità attraverso il momento”, diceva uno dei più grandi fotografi di sempre, Henri Cartier Bresson.
Ed è grazie alla chimica se riusciamo a trasformare un attimo di vita in una traccia che sopravvive nel tempo: sono le sostanze fotosensibili, insieme all’apparato ottico della macchina fotografica, a renderlo possibile.
Tutto ha avuto inizio con la creazione accidentale del primo composto fotosensibile ad opera del chimico tedesco Johann Heinrich Schulze, nel 1727.

Schulze miscelando in una bottiglia carbonato di calcio (gesso), acido nitrico e argento (si era ottenuto del carbonato di argento), si accorse che, sul lato della bottiglia esposta alla luce solare, si formava un oscuramento.
A quel punto, sperimentando ulteriormente, ricoprì un foglio di carta bianco con calce e nitrato d’argento, vi sovrappose un altro foglio con disegni e scritte ed espose il tutto al sole: ottenne un’immagine negativa del disegno e delle scritte, la prima fotocopia!

Da questo momento in poi l’argento diventerà l’elemento di base dei processi chimici della fotografia.
C’era solo un unico “piccolo” problema da risolvere: l’immagine non era fissata per sempre ma si anneriva man mano che passavano i minuti.

Bisognerà attendere quasi un secolo, e una serie di tentativi falliti, perché si riesca ad ottenere un’immagine stabilizzata nel tempo. Continua...

HMF e furfurale: origini, rischi e virtù passando fra i diversi alimenti e bevande

di Nicole Ticchi

Cos’hanno in comune tra loro un vasetto di miele e una bottiglietta di aceto balsamico di Modena?   Due prodotti estremamente radicati nella tradizione culinaria italiana, ma non solo, sono accomunati dalla presenza di una sostanza che ne influenza in maniera consistente le proprietà organolettiche come sapore e colore.   Stiamo parlando del 5-idrossimetilfurfurale, più comunemente abbreviato con la sigla HMF, già più familiare se ricondotto alla reazione di Maillard e al processo di caramellizzazione.   Quando si parla di alimenti “zuccherosi” o derivanti da processi di fermentazione di zuccheri, HMF diventa una sostanza gioca un ruolo importante e la sua presenza riveste un ruolo ambiguo a seconda delle matrici alimentari considerate.

aceto balsamico - grappa - miele: tre alimenti che contengono naturalmente furfurale e/o HMF

Facciamo un piccolo excursus sull’identità di questa molecola.   Il 5-idrossimetilfurfurale deriva dal processo di ossidazione degli zuccheri, in particolare di fruttosio e glucosio, zuccheri rispettivamente chetosi e aldosi costituiti da uno scheletro a sei atomi di carbonio che formano la molecola del saccarosio, il comunissimo zucchero da tavola.   Il fruttosio, esattamente come il glucosio e il saccarosio, si presenta come una polvere bianca e cristallina, più o meno fine, dal tipico sapore dolce che noi tutti conosciamo.   E chi di noi non ha provato almeno una volta a cimentarsi nella preparazione del caramello?   Continua...

molecole allo specchio: qualche passo nella chiralità del mondo intorno a noi

di Nadia Di Blasio

Vi è mai capitato di seguire una lezione all’università o un seminario o una conferenza stando seduti ad una di quelle comunissime sedie con tavoletta scrittoio?
Di recente ho partecipato ad una conferenza molto interessante, talmente interessante che in molti abbiamo iniziato a prendere degli appunti ed è stato proprio in quel momento che mi sono distratta.   Una ragazza seduta sedia per scrittura, pensata per destrialla sedia davanti a me, per prendere appunti appoggiandosi sulla sua tavoletta, ha assunto una posizione davvero scomoda e strana. Mi sono incuriosita e ho continuato ad osservarla e mi sono accorta che era mancina!   Non ci avevo mai pensato…che ingiustizia!   Se una persona scrive con la mano sinistra, come fa a prendere appunti se la tavoletta è a destra?
Non conoscendo da vicino delle persone mancine non mi sono mai accorta di alcune particolarità, fermando sempre il tutto alla sola considerazione che i mancini scrivono con la sinistra, che per un occidentale che scrive da sinistra a destra questo può risultare particolarmente scomodo, e che mangiare la pizza affianco ad un mancino porta ad uno scontro tra gomiti.   Questo episodio, invece, mi ha fatto riflettere e scoprire quanti oggetti risultano tanto comodi e utili per i destrimani quanto inutilizzabili per i mancini.   Continua...

spezie e verdure dai forti sapori: una descrizione molecolare di salubri virtù

di Nicole Ticchi

E’ ormai un dato di fatto: siamo ciò che mangiamo.   La qualità dell’alimentazione rappresenta un aspetto importantissimo per la salute, per l’organismo, per noi.   Quante volte ci siamo trovati davanti ad un piatto pieno di broccoli, sentendoci dire che “fanno bene”, o davanti ad una bella coppa di verdure miste con l’obbligo di finirla tutta  …sicuramente meno invitante di una torta al cioccolato, ma è inutile negarlo, è tutta salute!  Chi di noi non si verdure assortiteè chiesto cos’è a rendere quelle grandi foglie verdi di insalata così benefiche, o così salutari quei maledetti ortaggi che una volta cotti emanano odori ben poco invitanti.   La maggior parte dei cibi come vegetali, frutti e spezie costituiscono una fonte inestimabile di sostanze ad attività prevalentemente antiossidante, antiipertensiva e antitumorale. Se pensiamo che il National Cancer Insitute ha identificato circa 35 tipi di alimenti di tipo vegetale che possiedono attività preventiva nell’insorgenza del cancro, tra i quali spiccano aglio, soya, zenzero e broccoli, ci rendiamo conto di come sia consigliabile, se non d’obbligo, includere nella nostra dieta abbondanti quantità di tutti questi alimenti. Un’alimentazione variegata e bilanciata, infatti, offre la possibilità di fornire sostanze e nutrienti preziosi in quantità sufficienti a far fronte a tutte le attività che il nostro organismo ogni giorno compie. Continua...

cosa sono i cosmetici? una introduzione alla chimica cosmetologica

di Nadia Di Blasio

Un uomo e una donna partono per un viaggio: oltre agli abiti, la donna porta con sé un beauty case contenente, almeno, spazzolino, dentifricio, doccia schiuma, sapone, shampoo, latte detergente, struccante per occhi, crema idratante (a volte sono due una giorno e una notte), deodorante; l’uomo porta con sé, non necessariamente in un beauty case, lo spazzolino, il dentifricio e il deodorante, forse il sapone.  Cosa sono questi prodotti che gli uomini spesso detestano perché segno di frivolezza e le donne adorano?
cosmeticiLa storia dei cosmetici parte da lontano; in molte culture antiche si utilizzavano i cosmetici per arricchire ed evidenziare delle parti del corpo ritenute sacre; in altre culture anche i cadaveri venivano trattati con speciali unguenti per fare in modo che si conservassero nello stato migliore possibile.  La storia ci racconta di tante donne che utilizzavano prodotti naturali come cosmetici sfruttandone le capacità idratanti, purificanti, emollienti ecc…
Nel corso degli anni l’idea di cosmetico è cambiata e addirittura per anni è diventata sinonimo di superficialità; l’utilizzo di cosmetici era associato solo a persone frivole e per molto tempo, per l’opinione comune, il vero uomo non utilizzava i cosmetici…
Se, però, guardiamo alla definizione che la legge dà di cosmetico, scopriamo che è davvero difficile non utilizzarli!!! Continua...

il sudore: composizione e funzioni di una risorsa bistrattata

“Non bagnarti, che ti raffreddi!” dicevano spesso le nostre mamma quando eravamo piccoli, inevitabilmente attratti nei nostri giochi da ogni sorta di apparato da giardino in grado di distribuire l’acqua. Non so voi ma io per esempio avevo una vera passione nei confronti di tutta quella gamma di erogatori semoventi per irrigare a pioggia le aiuole.
Non bagnarti che ti raffreddi: però a ben pensarci l’acqua che questi irrigatori distribuivano non era poi di molto inferiore a quella dell’ambiente circostante, anzi, ricordo dei casi nei quali il contato immediato forniva addirittura una sensazione di tiepido. Infatti la preoccupazione delle nostre madri non stava tanto nel contatto immediato, quanto nel fatto che poi quest’acqua “ci restasse addosso”, ad esempio inzuppando i vestiti, quindi a contatto con la pelle per lungo tempo. pelle sudataEd a questo punto i ricordi parlano chiaramente di frescura. Un raffrescamento spesso gradevole, talvolta fondamentale nelle calde giornate estive, con buona pace delle raccomandazioni materne, tanto che la natura ci ha dotati, come un po’ più un po’ meno tutti i mammiferi, di un sistema di auto-irrigazione cutaneo, ritenuto dall’evoluzione così fondamentale da “permettersi” di estrarre acqua dal corpo per utilizzarla in questo modo.

Stiamo ovviamente parlando del sudore, ovvero di quel liquido escreto a livello cutaneo da circa 3 milioni di minuscole ghiandole sudoripare disperse su un po’ tutta la nostra superficie corporea e che danno ragione di un volume giornaliero di liquido prodotto che varia da mezzo litro a quasi dieci litri in ragione dell’attività fisica che realizziamo, del clima e di caratteristice genetiche e personali. Continua...

come si formano gli aromi durante la cottura degli alimenti?

DALLA SCOPERTA ALLE ISTITUZIONI

Fu il chimico francese Louis Camille Maillard a descrivere per primo nel 1910 una curiosa reazione che, coinvolgendo due delle principali classi di costituenti più diffusi nei prodotti di origine naturale, gli aminoacidi (mattoncini di base che a loro volta costituiscono le proteine) e gli zuccheri semplici (che possono a loro volta liberarsi dai carboidrati complessi), era in grado di portare alla formazione di alcuni prodotti di reazione fino ad allora sconosciuti.

Suppongo che il dottor Maillard fu probabilmente un pò infastidito, almeno in un primo momento, da questa sorta di reazione collaterale, in quanto lo scopo iniziale del suo lavoro era semplicemente quello di giungere alla sintesi in laboratorio delle proteine di interesse biologico, una cosa detto fra noi tutt’altro che semplice.   Con tutta probabilità egli dovette notare, durante i suoi tentativi di sintesi, che quando degli aminoacidi non completamente depurati dagli zuccheri riducenti (quasi sempre presenti almeno in tracce nei prodotti di origine naturale) venivano riscaldati, specie se in carenza di acqua, almeno una parte di questi aminoacidi si perdeva, trasformandosi in qualcos’altro, qualcosa di probabilmente di colore più scuro e sicuramente molto odoroso.
Da qui ad intuire che questo tipo di trasformazione poteva rivestire un ruolo fondamentale nello spiegare come si originano le molecole aromatiche durante la cottura degli alimenti il passo non fu enorme, non così grande almeno come il cercare in seguito di decifrare nei dettagli cosa effettivamente succedeva nel corso di queste reazioni, che si dimostrarono un rompicapo veramente al di sopra di ogni aspettativa. Continua...

il sapore dei cibi: un micro-cosmo di molecole

INTRODUZIONE

Cuocere gli ingredienti in modo separato e poi unirli nel piatto non è la stessa cosa che metterli già insieme durante la cottura.   Ed allo stesso modo mescolare insieme gli ingredienti senza cuocerli, come in una sorta di insalata a freddo, da ragione di un gusto del nostro piatto che non ha nulla a che fare con quello che si raggiungerebbe in seguito alla cottura.
roast beef Mescolare e cuocere insieme: questo sembra essere il segreto per generare nuovi sapori, quelli che la tradizione e l’arte culinaria hanno saputo concepire negli anni, da un capo all’altro del mondo, attraverso infinite ricette.    Una grandissima ovvietà verrebbe da dire, senza alcun particolare stupore, come ci sembrano ovvi un pò tutti i fenomeni a fianco dei quali siamo cresciuti fin da piccoli, almeno fino al momento in cui proviamo a domandarci qualche perché.   Perchè perché fra gli ingredienti, con l’energia del calore, capita qualcosa, qualcosa come vedremo in realtà di estremamente complesso, talvolta a malapena decifrabile anche dagli stessi chimici, che porta come risultato finale quello della creazione di sapori e di profumi nuovi, dei quali gli ingredienti iniziali erano essenzialmente privi?

Anche senza essere uno scienziato, ciascuno di noi è ormai consapevole che ogni profumo ed ogni sapore che percepiamo è motivato e trova riscontro in qualche molecola, raramente di un tipo soltanto, nel più dei casi da molte, moltissime, anche centinaia di “specie chimiche” diverse naturalmente presenti e mescolate fra loro nei prodotti a formare una miscela avente una composizione qualitativa e quantitativa piuttosto definita e caratteristica di quel prodotto.     Continua...

la cucina molecolare: un’introduzione di metodo

Durante la cottura i cibi acquistano sapore e profumo, accentuano qualità organolettiche talvolta impercettibili negli ingredienti di partenza, spesso nascono e si sviluppano gusti del tutto nuovi ed aromi intensi si sprigionano nell’aria facendoci indovinare già sull’uscio di casa cosa cuoce in pentola.
Ma non solo.   Anche la consistenza dei cibi cambia, alcuni si induriscono altri come pasta si ammorbidiscono, altri diventano croccanti solo all’esterno; ed anche senza chiamare in causa la cottura: come fa il latte a coagulare in formaggio, la maionese a formarsi da ingredienti di solito meno viscosi e la frutta secca a liquefarsi quando macinata finemente?

cucina molecolare - stralcio della struttura molecolare dell'amido, sovrapposta ad un'immagine del pane che lo contiene Sono come piccole meraviglie alle quali siamo abituati fin dalla nascita e che pertanto tendiamo a dare un po’ per scontate, ma ci siamo mai chiesti perché tutto questo accade?    Come fanno gusti e profumi a svilupparsi nei cibi durante la cottura, come il tipo di aroma sia influenzato dalla scelta degli ingredienti della ricetta e magari come potremmo fare per modificare o correggere il gusto o la consistenza di un piatto andando ad agire “in modo scientifico” sulla scelta degli ingredienti, sulla loro preparazione, sulle condizioni di cottura e persino sugli accostamenti dei cibi?

Siamo nel pieno della cosiddetta “cucina molecolare”, l’approccio all’arte culinaria che partendo dalla conoscenza più profonda delle caratteristiche chimiche e fisiche delle materie prime e delle loro interazioni reciproche, tanto nel crudo quanto nel corso dei processi di cottura, guida le scelte e le modalità di preparazione degli alimenti secondo criteri che più che basarsi sull’esperienza, la tradizione o l’intuito creativo (come invece capita per la cucina tradizionale) si basino sull’approccio razionale e scientifico. Continua...

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