L’inosinato di sodio (E631) e il guanilato disodico (E627), i Nucleotidi Esaltatori di sapidità e la chimica dell'Umami

Cosa troviamo accanto al Glutammato di sodio (E621) in molti prodotti alimentari come dadi, piatti pronti e snacks salati? Avrete sicuramente notato i due nucleotidi l’inosinato di sodio (E631) e il guanilato disodico (E627).

Sappiamo che i nucleotidi nell’organismo umano svolgono diversi fisiologici, oltre ad essere molecole contenute negli acidi nucleici, sono coinvolti in molti aspetti del metabolismo umano. Ma torniamo al loro ruolo nei prodotti alimentari.

In rapporto 1:1 in combinazione con il glutammato di sodio, vengono impiegati come esaltatori di sapidità infatti il glutammato, i nucleotidi inosinato (IMP) e guanilato (GMP) partecipano al gusto umami. Essi fungono quindi da aromatizzanti in presenza di glutammato naturalmente presente nei cibi, come quello contenuto nei pomodori o eventualmente aggiunto, come accade con il glutammato monosodico (MSG).

Sul gusto Umami è stato già scritto molto, cerchiamo di capire in questo post le funzioni di questi ingredienti, come si ottengono e qual è il loro meccanismo d’azione.

Aspetti storici La scoperta del gusto Umami vede diversi protagonisti, di certo chi ha avuto un ruolo importante è il giapponese Kikunae Ikeda che nel 1908 indicò nel glutammato la fonte del sapore caratteristico di un brodo tipico giapponese preparato con le alghe marine konbu, i vegetali che contengono i più alti livelli di acido glutammico in natura.

Ikeda, a partire dal 1909 iniziò a commercializzare in Giappone il sale monosodico del glutammato, il monosodio L-glutammato (MSG), da utilizzare semplicemente come condimento, come facciamo abitualmente con il sale da cucina (NaCl).

Altre molecole che contribuiscono al gusto Umami -come detto sopra- sono i nucleotidi IMP e GMP.

A Shintaro Kodam, allievo di Ikeda, si attribuisce l’isolamento nel 1913 dell’inosina 5′-monofosfato nucleotide (IMP), inosinato disodico, dal tonno bonito essiccato.

Ad Akira Kuninaka invece dobbiamo la scoperta e isolamento del nucleotide guanosina 5′-monofosfato (GMP) dal brodo di funghi shiitake nel 1960. Da queste scoperte derivano le conoscenze successive fino a comprendere la sinergia tra glutammato, inosinato e guanilato.

Dallo spirito imprenditoriale di Ikeda è nata la multinazionale AJI-NO-MOTO che è cresciuta nel tempo differenziando l’offerta che oggi non riguarda piu’ solo l’industria alimentare. Ajinomoto Company, Inc. è la società madre di un gruppo di industrie chimiche, che producono anche nucleotidi e aminoacidi in 21 paesi.
Numerose le collaborazioni e i rapporti commerciali stipulati tra la AJI-NO-MOTO e altre aziende come la Knorr e la Kellogs.

Quali livelli di nucleotidi e di glutammato troviamo “naturalmente” negli alimenti? Il glutammato libero si trova in molti alimenti e i livelli maggiori si trovano in vari prodotti, kombu (kelp), Nori (alghe), nei formaggi stgionati come il Parmigiano-Reggiano, nella salsa di soia, nei prodotti asiatici Vegemite, Marmite. Il glutammato monosodico si trova in salsa di ostriche, tè verde, prosciutto crudo e pomodori. Per quanto riguarda i nuceleotidi, l’IMP è abbondante nella carne bovina, avicola e suina, nei prodotti ittici (sardine, riccio di mare, gamberetti, granchi, tonno). Negli stessi alimenti, oltre all’ IMP, troviamo anche il glutammato. Il GMP è abbondante in alcuni funghi come gli shiitake secchi, spugnole, porcini, nelle ostriche e nella carne. L’essiccazione aumenta ovviamente i livelli di GMP e IMP e di glutammato libero, GMP, e IMP sono riportati nella tabella.
Sulla base delle conoscenze scientifiche attuali, comprendiamo l’esaltazione del gusto che nasce da combinazioni di alimenti diversi animali e vegetali in numerose ricette, non solo nella cucina asiatica. Gli esempi nella cucina giapponese includono piatti in cui sono presenti kombu (glutammato) e palamita katsuobushi (IMP) e funghi shiitake (GMP). Nella cucina cinese, piatti in cui sono presenti cavolo,cipolle e porri (glutammato) con pollo (IMP) o lische di pesce (IMP).

Il gusto umami lo troviamo anche in ricette piu’ vicine alla nostra cultura alimentare come la salsa di pomodoro (glutammato) con carne (glutammato e IMP), negli spaghetti al ragù e pollo alla cacciatora, nel cheeseburger. Il tutto è accentuato da cotture lente, come ad esempio nelle minestre, nei brasati e negli arrosti di carni ricchi di proteine e verdure.

Come si ottengono i nucleotidi IMP e GMP su larga scala?
A partire dal 1961 è iniziata la produzione industriale di IMP e GMP e con l’approvazione della Food and Drug Administration (FDA), l’IMP e il GMP sono entrati nel mercato USA e si sono diffusi a livello internazionale.
La produzione dei nucleotidi IMP e GMP, avviene per degradazione dell’acido ribonucleico (RNA) nei lieviti e per fermentazione utilizzando batteri. Negli anni, la capacità produttiva totale di nucleotidi a livello mondiale è aumentata notevolmente. Oltre a Ajinomoto, ci sono altri tre principali produttori di nucleotidi, tutti asiatici: Takeda, Cheil e Daesang.

Perché si usano i nucleotidi come esaltatori di sapidità? Come anticipato, si è dimostrato che la l’interazione tra glutammato libero, IMP e GMP, genera sensazioni gustative amplificate rispetto a quelle che si hanno con ogni singolo ingrediente, il risultato? una moltiplicazione del gusto umami. A livello della lingua sono stati scoperti diversi recettori per il gusto umami, tra cui taste-mGluR4, T1R1/T1R3. Si tratta di recettori metabotropici costituiti da un recettore accoppiato ad altre proteine, tutti appartengono alla famiglia delle GTP binding protein. Studi recenti hanno dimostrato che la molecola T1R1/T1R3 per il gusto umami, appartiene alla famiglia di recettori T1R che include anche T1R2/T1R3 a cui dobbiamo la capacità di riconoscere il sapore dolce.

L’età e le abitudini alimentari sembrano essere i fattori più importanti che determinano la percezione del gusto umami. Breslin et al. (2009) ha dimostrato inoltre variazioni nei geni che codificano per T1R1-T1R3 che si riflettono in differenze individuali nella sensibilità e nell’intensità percepita del gusto umami.

L’effetto sinergico tra glutammato, IMP e GMP:meccanismi molecolari Le interazioni sinergiche tra glutammato, GMP, e IMP effettuano una modulazione allosterica sui recettori del glutammato. La proporzione tra L-glutammato e nucleotidi è ovviamente importante perché si abbia la sinergia. L’aggiunta di nucleotidi in piccola percentuale esalta il gusto del glutammato di sodio:

10g di MSG +1gIMP = 55g di MSG

10g di MSG + 1g di GMP = 209g di MSG

Questo spiega la contemporanea presenza dei nucleotidi e del MSG che troviamo nei prodotti alimentari come dadi, piatti pronti.

Il loro impiego ha dei vantaggi? Come tali, sono utilizzati principalmente al posto degli estratti di carne, per esaltare i sapori dolci e carnei, mascherare il gusto imperfetto di alcune preparazioni alimentari ed eliminare il sapore amaro. IMP+ GMP vengono anche aggiunti ai prodotti in sostituzione di parte del glutammato monosodico (MSG) e questo permette di aumentare la sensazione del gusto sapido. Il risultato complessivo è l’utilizzo di una quantità minore di cloruro di sodio nel prodotto finale.

E con questo post partecipo per la prima volta al Carnevale della Chimica dedicato questo mese al tema “La chimica dei Sensi”

Fonti:

-T1R receptors mediate mammalian sweet and umami taste

World wide application of Umami

– La chimica dei sapori

Immagine

–Taste Is a Combination of Senses that Function by Different Mechanisms