L’acido L-ascorbico (vitamina C) è un composto organico naturale dalle proprietà antiossidanti, presente in tantissime varietà di frutta e ortaggi. È quindi fondamentale determinarne la quantità in prodotti quali vino, birra, latte, bibite e succhi di frutta, per i quali può essere utilizzato come indicatore di qualità. Poiché svolgono un ruolo fondamentale nella nostra dieta, l’acido L-ascorbico (E300) e i suoi sali derivati (E301-303) trovano spesso utilizzo come additivi alimentari, anche grazie alle loro proprietà antiossidanti e di esaltatori di sapidità. L’acido L-ascorbico viene utilizzato per impedire l’ossidazione del vino e della birra; in quest’ultimo caso, insieme ai propri sali, risulta inoltre avere un effetto positivo su aroma, gusto e stabilità del prodotto. Nell’industria della carne l’acido L-ascorbico viene utilizzato come colorante e antiossidante. Ne fanno ampio uso anche l’industria farmaceutica e i produttori di mangimi per animali. Se viene aggiunto durante la produzione di cibo ne deve essere tenuta sotto controllo la concentrazione.

L’acido citrico è un metabolita di grande importanza per animali, piante e microorganismi. È il più noto tra gli acidi della frutta ed è particolarmente presente negli agrumi (circa 10 g di acido citrico/l di succo d’arancia). Viene prodotto biotecnologicamente e utilizzato su larga scala come additivo alimentare (E330). Viene inoltre utilizzato come conservante (acidificante) in cibi e cosmetici, come agente chelante per i metalli (per es. il ferro contenuto nel vino), come emulsionante (per es. nella produzione di formaggi fusi), e come esaltatore di sapidità nella produzione di bibite e dolciumi. È un comune ingrediente di farmaci e detersivi in polvere.

L’acido formico è presente come metabolita in numerose reazioni biochimiche, ma invariabilmente in bassissime concentrazioni. È il risultato dell’ossidazione del metanolo e della formaldeide. A basse concentrazioni ha effetti battericidi e fungicidi e può essere utilizzato come conservante. Le muffe tendono a produrre acido formico come metabolita; la sua determinazione può darci quindi indicazioni su diverse proprietà dei campioni (per es. il loro grado di decomposizione). L’acido formico è una delle sostanze più pericolose risultanti della produzione di lieviti, è un sottoprodotto della produzione di aceto ed è uno degli “acidi volatili” del vino.

L’acido gluconico è presente naturalmente nella frutta, nel miele e nel vino, ma anche nella carne e nei prodotti lattiero-caseari. Come additivo alimentare (E574) funge da regolatore dell’acidità. Per la sua capacità di dissolvere i depositi minerali è un comune ingrediente dei detergenti. Ha un sapore aspro ma rinfrescante. Le viti colpite da Botrytis cinerea contengono elevate quantità di questo acido, fino a 1-2 g/l. Insieme all’acido D-gluconico è spesso presente il D-gluconodetalattone. L’acido trova ampio utilizzo nell’industria alimentare (yogurt, ricotta, pane, dolci, carne e salsiccia) come regolatore di acidità.

L’acido L-glutammico (L-glutammato), uno dei 20 amminoacidi comuni, è presente naturalmente in cibi quali formaggio, latte, carne, pesce, mais, pomodori, funghi, semi di soia e barbabietola da zucchero. La determinazione del contenuto di L-glutammato è di grande importanza, per esempio, nella maturazione delle piante, nella produzione di cibo a base di fegato e nel controllo della maturazione del formaggio. L’acido L-glutammico è uno degli esaltatori di sapidità più importanti (glutammato monosodico: MSG). Il glutammato è un allergene; l’uso eccessivo di MSG come additivo alimentare (E621) può portare all’emergere di sintomi tipici della cosiddetta “sindrome del ristorante cinese”.

È possibile rilevare un aumento del contenuto di acido D-3-idrossibutirrico nelle uova a sei giorni dalla fertilizzazione. L’acido continua ad aumentare anche dopo la morte dell’embrione. L’acido D-3-idrossibutirrico è quindi, fino a 10 mg/kg (limite di legge) un tipico indicatore della presenza di uova fertilizzate e incubate; questa concentrazione può arrivare fino a 800 mg/kg nelle uova marce. Nei prodotti da forno a base di uova la concentrazione di acido idrossibutirrico è un indicatore della freschezza delle uova al momento dell’utilizzo.

L’acido D-isocitrico è parte del ciclo dell’acido citrico ed è quindi presente, in concentrazioni solitamente molto basse, in tutti gli animali e le piante. La determinazione dell’acido D-isocitrico è rilevante nell’analisi dei succhi di frutta (in particolare il succo d’arancia) per il rilevamento di additivi illegali (per es. l’acido citrico). Viene valutato non solo il contenuto minimo di acido D-isocitrico nei succhi, ma anche il rapporto tra l’acido citrico e quello D-isocitrico; un rapporto troppo alto indica l’aggiunta di acido citrico. Nel vero succo d’arancia il rapporto tra acido citrico e D-isocitrico è solitamente inferiore a 130. Un valore superiore può indicare adulterazione del prodotto. Il contenuto di acido D-isocitrico nei prodotti contenenti succo d’arancia può essere utilizzato per calcolarne la concentrazione effettiva, per esempio nelle bibite le cui etichette dichiarano “contiene succo d’arancia”.

L’acido L-lattico è presente naturalmente in molti cibi e bevande. Viene prodotto dai batteri lattici e si ritrova quindi in numerosi prodotti della fermentazione del latte, come lo yogurt, oltre che negli ortaggi sottaceto, nelle carni salate e nel pesce. Viene utilizzato come additivo (E270) e acidificante in cibi e bevande di vario genere. Nell’industria vinicola il processo di fermentazione malolattico viene monitorato tramite la diminuzione dei livelli di acido L-malico e l’aumento dei livelli di acido L-lattico. La presenza di L-lattato nella birra indica l’intervento di lattobacilli durante la produzione. La concentrazione di L-lattato nelle uova intere liquide e nelle uova in polvere rivela importanti informazioni sulla condizione igienica dei prodotti. Allo stesso modo, la qualità di latte, frutta e ortaggi può essere valutata in base alla concentrazione di acido L-lattico. La presenza di L-lattato nel latte in polvere rivela l’utilizzo di latte acido neutralizzato durante la produzione. Nel vino, l’L-lattato viene prodotto anche durante la “seconda fermentazione” (fermentazione malolattica).

Il D-lattato viene misurato quasi sempre in congiunzione con l’L-lattato. Viene prodotto da specifici microorganismi come Lactobacillus lactis, Lb. bulgaricus e Leuconostoc cremoris, e solo in limitatissime quantità dagli “organismi superiori” come gli animali. La sua presenza può quindi indicare contaminazione microbica o deterioramento, sempre che l’alimento non sia stato prodotto con tecniche di fermentazione, come avviene per esempio nei prodotti a base di latte acido.

L’acido L-malico è uno degli acidi della frutta più importanti; la determinazione delle quantità di acido L-malico è di particolare importanza nella produzione di vino, birra, pane, frutta e verdura, oltre che di prodotti cosmetici e farmaceutici. La decomposizione microbica dell’acido L-malico porta alla produzione di acido L-lattico, una reazione incoraggiata nella produzione del vino (fermentazione malolattica, deacidificazione biologica) ma da evitare nella produzione della birra (seconda fermentazione). L’acido L-malico è più forte dell’acido citrico e trova numerose applicazioni come conservante (E296) e come esaltatore di sapidità.

L’acido D-malico non è pressoché presente in natura, se non come metabolita prodotto da specifici microorganismi. L’analisi dei succhi di frutta freschi mostra la presenza di acido D-malico al limite minimo di rilevazione. Il limite legale per frutta e succhi di frutta è quindi posto a 10 mg/l. Se preparato chimicamente, l’acido D-malico fa parte dell’acido D-/L-malico (racemico). Poiché i prodotti naturali sono pressoché privi di acido D-malico, la presenza di acido D-malico indica l’aggiunta di acido D-/L-malico in prodotti quali vini e succhi di frutta, un procedimento che può essere permesso o vietato a seconda del Paese di produzione.

L’acido succinico è un metabolita del ciclo dell’acido citrico ed è quindi presente naturalmente in animali, piante e microorganismo. È un indicatore specifico della decomposizione microbica di uova e prodotti a base di uova (> 5 mg /kg). Viene inoltre monitorato durante la produzione di alimenti e bevande di vario tipo, tra cui vino, salsa e farina di soia, succhi di frutta e prodotti lattiero-caseari; in questi casi svolge il ruolo di aromatizzante. È possibile seguire il processo di maturazione delle mele calcolando la diminuzione dei livelli di acido succinico. L’acido succinico trova anche numerose applicazioni al di fuori dell’industria alimentare (tinture, farmaci, profumi, lacche, refrigeranti).

L’acido tartarico è uno dei tanti acidi dell’uva ed è quindi un parametro di grande importanza nella produzione del vino.

D-glucosio e D-fruttosio sono presenti nelle maggior parte dei prodotti vegetali; tra questi si contano miele, vino e birra e una gamma di alimenti solidi come pane, pasticcini, cioccolato e caramelle. Il fruttosio, o zucchero della frutta, è un monosaccaride presente naturalmente in numerose piante, solitamente legato al glucosio a formare il disaccaride saccarosio. La concentrazione di D-glucosio e D-fruttosio è un parametro fondamentale nell’industria del vino e della birra, perché indica la quantità di zucchero ancora convertibile in etanolo. Nel miele, il calcolo del rapporto tra i due zuccheri permette di individuare aggiunte illegali di zuccheri come lo sciroppo di glucosio. D-glucosio e D-fruttosio vengono misurati in un’ampia gamma di campioni differenti in modo sia indipendente (per es. nel miele) che simultaneo (per es. nel vino).

Il lattosio è un disaccaride composto da galattosio e glucosio, di elevato valore nutrizionale in quanto componente fondamentale del latte dei mammiferi. La concentrazione di lattosio nel latte delle vacche sane va dai 4,6 ai 5 g/100 g. La lattasi (beta-galattosidasi), uno degli enzimi dei succhi gastrici, è in grado di dividere il lattosio in D-galattosio e D-glucosio. Chi dopo l’infanzia risulta privo di questo enzima non è in grado di digerire il latte (la cosiddetta intolleranza al lattosio). La determinazione della concentrazione di lattosio è di particolare importanza nei prodotti etichettati come senza lattosio. Il lattosio viene inoltre utilizzato come dolcificante in molti prodotti alimentari e come tale va controllato. Il D-galattosio è molto raramente presente in forma libera; la misurazione della porzione di galattosio (test lattosio/galattosio) è di conseguenza più affidabile della misurazione della porzione di glucosio (lattosio/glucosio).

Il maltaggio dei cereali porta alla produzione degli enzimi necessari per modificare gli amidi in zuccheri di varia natura, tra cui il monosaccaride glucosio, il disaccaride maltosio, il trisaccaride maltotriosio e zuccheri più complessi detti maltodestrine. Lo sciroppo di glucosio (zucchero d’amido), prodotto dagli amidi grazie alle amiloglucosidasi, contiene anch’esso maltosio. Il maltosio viene misurato insieme al saccarosio e al D-glucosio, perché l’enzima alfa-glicosidasi reagisce sia col maltosio sia col saccarosio.

Il raffinosio è un trisaccaride composto da galattosio, glucosio e fruttosio. È presente in fagioli, cavoli, cavolini di Bruxelles, broccoli, asparagi, altri ortaggi e cereali integrali. Può essere idrolizzato in D-galattosio e saccarosio dall’alfa-galattosidasi (α-GAL), un enzima non presente nell’apparato digerente umano. Negli umani e negli altri animali monogastrici (suini e pollame), che non possiedono questo enzima, questi oligosaccaridi attraversano indenni lo stomaco e l’intestino tenue. Nel basso intestino vengono fatti fermentare da batteri metanogenetici dotati dell’enzima α-GAL producendo anidride carbonica, metano e idrogeno; sono queste le cause delle flatulenze spesso associate al consumo di legumi e altri ortaggi.

L’amido è un carboidrato polimerico composto da numerose unità di glucosio legate tra loro da legami α-1,4- e α-1,6-glicosidici (amilosio, amilopectina). Viene prodotto da numerose piante allo scopo di immagazzinare energia. È il carboidrato più comune nella dieta umana ed è presente in grandi quantità in alimenti di base quali patate, grano, mais e riso. È quindi uno degli ingredienti più importanti degli alimenti per il consumo umano e animale. Viene utilizzato come legante e addensante e per dare consistenza ad alimenti di ogni genere. Amidi parzialmente idrolizzati vengono utilizzati nella produzione di bibite e aggiunti illegalmente al vino per aumentarne l’estratto secco (segno di un vino di qualità superiore).

Saccarosio e glucosio svolgono un ruolo fondamentale nel metabolismo delle piante. Sono presenti in notevoli quantità in miele, vino, birra e succhi di frutta e in una gamma di alimenti solidi come pane, pasticcini, cioccolato e caramelle. Il saccarosio è detto anche zucchero da tavola ed è di grande interesse economico separarlo dallo zucchero di canna e di barbabietola. Se idrolizzato si suddivide in D-glucosio e D-fruttosio. Il saccarosio viene utilizzato come dolcificante è un ingrediente importante in molti alimenti, sia per l’effetto dolcificante sia per il valore che dà agli alimenti. Frutta e miele di diverso tipo contengono saccarosio in proporzioni diverse, che possono essere utilizzate per individuare eventuali zuccheri aggiunti.

Saccarosio, D-glucosio e D-fruttosio sono presenti in tantissimi alimenti di origine vegetale e animale. Nelle verdure, D-glucosio e D-fruttosio sono presenti come zuccheri liberi e sotto forma di oligo- e polisaccaridi come i fruttani (inuline), l’amido e la cellulosa. Si ritrovano poi in grandi quantità in miele, vino, birra e succhi di frutta e in una gamma di alimenti solidi come pane, pasticcini, cioccolato e caramelle.

L’ammoniaca può essere prodotta da processi naturali come il ciclo dell’azoto, oppure da attività come l’allevamento intensivo. Se presente in alte concentrazioni può indicare la decomposizione (microbica) di sostanze come latte, carne e prodotti ittici, ed è una delle cause principali degli odori sgradevoli associati ai processi decompositivi. L’ammoniaca indica inoltre la presenza di feci, urina e microorganismi nell’acqua. È anche un’importante fonte di azoto per tantissimi microorganismi nei processi di fermentazione, come la vinificazione. I sali di ammonio vengono utilizzati su larga scala nella produzione di fertilizzanti, mangimi, carta e, per quanto riguarda l’industria alimentare, agenti lievitanti, stabilizzanti ed esaltatori di sapidità.

Il colesterolo è il più importante tra gli steroli animali. È una componente fondamentale delle membrane cellulari delle specie più evolute e precursore di numerosi ormoni steroidei. Il colesterolo è presente in tutti i grassi animali e nel tuorlo d’uovo in particolare quantità; è contenuto però anche in alimenti di altro tipo, come carne, pollame e prodotti ittici e lattiero-caseari. A causa della prevedibilità della sua concentrazione, viene utilizzato per determinare il contenuto di uova in alimenti quali prodotti da forno, spaghetti e liquori a base di tuorlo d’uovo. Una dieta ricca di colesterolo può causare malattie a cuore, fegato e reni. La dose giornaliera non dovrebbe superare i 300 mg.

La determinazione del contenuto di rame è una parte importante del processo di produzione del vino. Un eccesso di ioni di rame, dovuto per esempio alla presenza di agenti chiarificanti, può intorbidire il prodotto finale.

L’etanolo è presente naturalmente, seppur in quantità minime, in quasi tutti gli organismi; è il prodotto finale della fermentazione alcolica e una componente fondamentale in molte bevande alcoliche. Risulta però sgradito nelle bevande a contenuto ridotto o nullo di alcool e in altri alimenti tra cui cioccolato, dolci, marmellate, miele, aceto e prodotti lattiero-caseari. La presenza di etanolo nei prodotti a base di frutta, come i succhi, indica la decomposizione di uno o più loro componenti. È inoltre un indicatore indiretto di deterioramento e presenza di lieviti nei prodotti a base di carne. Al di fuori dell’industria alimentare, l’etanolo viene utilizzato come solvente negli oli essenziali e in molti prodotti farmaceutici.

Il glicerolo è un sottoprodotto della fermentazione alcolica diffusamente presente in natura sotto forma di acidi grassi esteri (gliceridi). Viene utilizzato come agente umettante nei prodotti da forno, per prevenire la cristallizzazione in caramelle e glasse, come solvente per i coloranti alimentari e come vettore per estratti ed esaltatori di sapidità. In quanto derivato di un processo di fermentazione è di grande importanza per l’industria della birra e del vino, sostanze nelle quali è presente in concentrazioni attorno all’1% (v/v). Il glicerolo influenza l’aroma e il cosiddetto “corpo” del vino. Nell’industria farmaceutica viene utilizzato per dare morbidezza a creme, lozioni e dentifrici. La struttura di base del glicerolo si ritrova in tutti i lipidi trigliceridi.

Gli ioni di ferro, insieme a quelli di rame, sono responsabili dell’intorbidimento del vino quando esso viene in contatto con superfici non inossidabili. La concentrazione massima consentita è di circa 8 mg/l; a concentrazioni superiori corrisponde un rischio di intorbidimento troppo elevato.

Le piante assimilano l’azoto necessario alla loro crescita (formazione di proteine) principalmente sotto forma di nitrato. Nell’industria alimentare il nitrato deriva la propria importanza dalla capacità di ridursi in nitriti e formare composti in grado di legare con l’emoglobina. Dal nitrato derivano però anche le nitrosammine, note per la propria carcinogenicità. Alcune piante come cavoli, barbabietole, ravanelli, spinaci e insalate sono in grado di immagazzinare nitrato nei tessuti. Nelle patate, invece, il contenuto di nitrato è piuttosto basso. La cottura in acqua bollente elimina buona parte del nitrato dagli ortaggi. Per quanto riguarda la produzione di carne, il nitrato viene utilizzato come agente salante e colorante, in concentrazioni non superiori ai 100 mg/kg. Un’alta concentrazione di nitrato nei succhi di frutta indica l’aggiunta di acqua corrente. Diverse leggi impongono inoltre limiti massimi alla concentrazione di nitrato nell’acqua per uso casalingo (50 mg/l in Europa). L’acqua cosiddetta “naturale” contiene circa 1 mg/l di nitrato.

Il D-sorbitolo è un alcole di zucchero presente naturalmente in frutti come mele, ciliegie, pere e prugne, eppure quasi del tutto assente nell’uva, nel succo d’uva e nel vino. Viene monitorato per determinare i contenuti e la concentrazione di frutta nei succhi rossi. La concentrazione di D-sorbitolo serve inoltre a calcolare il contenuto effettivo di succo di mela nelle bevande etichettate come “contenenti succo di mela”. Il D-sorbitolo ha effetto anticariogeno e, in grandi quantità (10 – 50 grammi al giorno), potenzialmente lassativo. Viene utilizzato come agente umettante e sostituto dello zucchero (E420) nei prodotti per diabetici perché non è richiesta insulina per metabolizzarlo. Il D-sorbitolo è resistente agli acidi, migliora la consistenza dei cibi e ne combatte l’annerimento. Lo xilitolo è un alcole di zucchero presente naturalmente in frutta, ortaggi e funghi e prodotto industrialmente su vasta scala che non viene fermentato dai batteri cariogenici (come Streptococcus mutans) della bocca.

L’anidride solforosa, l’acido solforico e i suoi sali (detti solfiti) sono presenti in natura a concentrazioni molto basse, ma vantano un ampio utilizzo nell’industria alimentare (solforazione). L’anidride solforosa viene usata come conservante in numerosi alimenti, per esempio pesce e altri prodotti ittici, per combatterne il deterioramento microbico (da E220 a E228). L’aggiunta di solfiti è una fase fondamentale della vinificazione perché contribuisce a migliorare la stabilità e il gusto del prodotto finito. I solfiti sono però dannosi per le cellule, e vengono quindi ossidati ed espulsi rapidamente dal metabolismo. La concentrazione di solfiti negli alimenti è strettamente regolata in diversi Paesi; in quanto allergeni devono inoltre essere dichiarati sull’etichetta dei prodotti. Per esempio, il limite legale nei succhi di frutta è di 10 mg/l.

L’urea è il prodotto di decomposizione più importante del metabolismo proteico. Il calcolo della concentrazione di urea nei fluidi corporei dà importanti informazioni su bilancio e apporto proteico nelle cellule dei muscoli di alcuni animali, per esempio le vacche. L’urea può essere illegalmente aggiunta ai prodotti a base di carne per indicare un contenuto di fibre di muscolari superiore a quella effettiva (aggiungere l’1% di urea simula un’aggiunta del 3% di proteine). Viene inoltre utilizzata come indicatore per la presenza di urina nelle piscine e come ingrediente nella produzione di cosmetici, farmaci e carta.