Pillole di scienza. Lieviti ed agenti lievitanti

Avete mai sentito parlare di cremor tartaro? Anche se sono un chimico, non mi interesso molto di cucina (se non come assaggiatore professionale…nel senso che mi piace mangiare) e solo recentemente ne ho sentito il nome. Mi è venuta la curiosità di sapere cosa fosse ed ho scoperto che è un banale sale potassico dell’acido tartarico. La struttura di quest’ultimo è riportata in Figura 1.

Figura 1. Acido tartarico. I pallini neri sono gli atomi di carbonio; i pallini rossi sono gli atomi di ossigeno; i pallini bianchi sono gli atomi di idrogeno. Le linee doppie sono i doppi legami carbonio-ossigeno. I gruppi -COOH sono detti gruppi carbossilici; i gruppi -OH sono chiamati gruppi ossidrilici o gruppi alcolici. L’acido tartarico è un acido dicarbossilico con due gruppi ossidrilici vicinali, ovvero posizionati su due atomi di carbonio adiacenti. La conformazione è stata ottenuta mediante ottimizzazione con la app WebMO per iPad Pro 9.2.

La Figura 2 riporta la struttura del sale potassico dell’acido tartarico, ovvero del cremor tartaro.

Figura 2. Bitartrato di potassio. Il codice colori è identico a quello di figura 1. La pallina viola è lo ione potassio. Il legame tratteggiato è un legame a idrogeno. La configurazione è stata ottenuta mediante ottimizzazione con la app WebMO per iPad Pro 9.2.

Il cremor tartaro (ovvero il bitartrato di potassio) è indicato anche come lievito chimico. Cosa vuol dire?

I lieviti

I lieviti sono degli esseri viventi. Più specificatamente sono dei microorganismi eucarioti monocellulari (Figura 3), estremamente importanti in molti processi legati alla trasformazione alimentare come la panificazione e la vinificazione.

Figura 3. Microfotografia di cellule di lievito di birra (Fonte)

Il loro ruolo è quello di ridurre il glucosio normalmente presente nelle fibre alimentari (per esempio l’amido) o nei liquidi (come quelli che si ottengono dalla spremitura dell’uva nel processo che inizia la vinificazione) in etanolo ed anidride carbonica  attraverso un processo che viene indicato come fermentazione alcolica (Figura 4).

Figura 4. Schema della fermentazione alcolica attraverso cui i lieviti riducono il glucosio ad alcol etilico ed anidride carbonica (Fonte)

L’anidride carbonica (Figura 5) che si sviluppa dalla fermentazione alcolica è la molecola che consente ai prodotti da forno, come il pane, la pizza ed i biscotti, di assumere quel loro caratteristico aspetto “gonfio” e una consistenza “sofficiosa”.

Figura 5. Molecola di anidride carbonica con la rappresentazione dei potenziali elettrostatici. La molecola ed i potenziali elettrostatici sono stati ottenuti mediante l’uso della app WebMO per iPad Pro 9.2.

In Figura 6 si riporta un esempio di pane lievitato e di pane non lievitato. Si può chiaramente vedere come il primo sia molto più “gonfio” del secondo proprio grazie all’azione dei lieviti che hanno consentito lo sviluppo della anidride carbonica che, imprigionata nel sistema, ha permesso di ottenere quella “mollica” soffice e gustosa.

Figura 6. A sinistra, pane casereccio ottenuto mediante panificazione con lievito. A destra, pane azzimo ottenuto mediante panificazione senza lievito (Fonte dell’immagine di sinistra. Fonte dell’immagine di destra).
Il lievito chimico

È possibile riprodurre gonfiore e sofficezza senza l’uso di lieviti? Certo che sì. La chimica ci aiuta. Il cremor tartaro è una molecola (Figura 2) che ha caratteristiche acide e che, sottoposta a riscaldamento, si decompone, attraverso un processo che si chiama decarbossilazione, in anidride carbonica e un derivato dell’acido propionico (Figura 7).

Figura 7. La decarbossilazione del bitartrato di potassio (ovvero del cremor tartaro) porta alla formazione di 1,2-diidrossi propionato di potassio (a sinistra) e anidride carbonica (a destra). Entrambe le molecole sono state ottenute mediante ottimizzazione energetica con la app WebMO per iPad Pro 9.2. Il codice dei colori è lo stesso che in Figura 1 e 2.

L’anidride carbonica che si ottiene dalla decarbossilazione del cremor tartaro ha la stessa funzione di quella che si sviluppa durante la fermentazione alcolica ad opera dei lieviti, ovvero garantisce gonfiore e sofficezza al prodotto (pane, pizza, dolce etc) a cui esso viene aggiunto. Questo è il motivo per cui questo sale dell’acido tartarico viene indicato come lievito chimico oppure, più correttamente, come agente lievitante. Esistono altri lieviti chimici? Assolutamente sì. Ci sono diverse molecole  che, sottoposte a trattamento termico – come quello che occorre durante la cottura di un alimento,  possono liberare anidride carbonica e conferire gonfiore e sofficezza al prodotto che prepariamo. Oltre al già citato cremor tartaro, agenti lievitanti sono il bicarbonato di ammonio, il bicarbonato di sodio, l’acido tartarico (Figura 1), il carbonato di calcio, il carbonato di magnesio ed i sali dell’acido pirofosforico (Figura 8).

Figura 8. Acido pirofosforico. Rosso e bianco sono i colori con cui vengono indicati rispettivamente ossigeno ed idrogeno. Le palline arancioni sono atomi di fosforo. La struttura è stata ottenuta mediante ottimizzazione energetica con la app WebMO per iPad Pro 9.2.
Note

Per i miei colleghi puntigliosi. Le configurazioni tridimensionali delle varie molecole riportate nelle varie figure sono solo dei minimi energetici relativi ottenuti mediante ottimizzazione con una app per iPad Pro 9.2 che ho appena scoperto e che sto imparando ad usare. Questo vuol dire che so benissimo che ci possono essere configurazioni ad energia minore e che quelle rappresentate possono essere sbagliate. Poiché questo NON è e NON vuole essere un lavoro scientifico da pubblicare su una rivista di alto impatto, ma solo una curiosità di carattere didattico divulgativo, non ho ritenuto necessario approfondire oltre le caratteristiche conformazionali delle diverse molecole. Grazie per la comprensione.

Per saperne di più

Lievitanti, tutti i segreti degli agenti chimici

 

8 risposte a “Pillole di scienza. Lieviti ed agenti lievitanti”

  1. Per non parlare della fissazione/moda del lievito madre con lievitazione 12x (24 h, 48 h, 72 h) che c’è nelle pizzerie dalle mie parti. Quante storie per un po’ di CO2 🙂

  2. Grazie! Sarebbe stato interessante approfondire su alcune differenze, casomai le più evidenti, tra uno stesso prodotto risultato di una lievitazione naturale e di una lievitazione con agenti lievitanti .

    1. Ciao Piero e grazie per il commento. Sì, hai ragione. Ma non sono esattamente un gourmet. Onestamente questo articolo era nato per la mia solita vena polemica per scagliarmi contro una casa produttrice di prodotti da forno che dice di preparare senza lievito. Vai a leggere gli ingredienti e ci sono gli agenti lievitanti. Fanno tanto i buffoni con acqua dinamizzata, robe biologiche e naturali e poi usano i lieviti cosiddetti chimici. Comunque. Al di là di questo, ottima idea per un altro articolo. Grazie ☺️☺️☺️

  3. Sono un chimico e mi piace il pane buono ben lievitato, ma è difficile a trovarsi, sia perchè le farine sono scadenti, sia perchè l’inpasto non viene fatto lievitare a dovere. Spero che a Firenze, alla Fierucola del pane (( settembre p.v.), siano presenti dei buoni panificatori.

  4. Va bene ! Io che sono un ingegnere chimico e non un chimico puro , mi sento di dire che va benissimo.
    Giorgio
    Ps
    Se volessimo fare i pignoli non impareremmo mai nulla !

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