Martedì 26 Marzo 2019 | 23:13

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di Giorgio Nebbia
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Le feste natalizie portano sulle nostre tavole una gran quantità di zucchero (anche troppo), presente nei panettoni, torroni, caramelle: dolce gradevole ingrediente di tanti cibi, consumato in Italia, ogni anno, in ragione di un milione e mezzo di tonnellate, anche se la produzione nazionale è ridotta ad appena mezzo milione di tonnellate all’anno. Con i suoi bellissimi cristalli bianchi, lo zucchero occupa un posto importante nell’economia: la sua produzione mondiale ammonta a circa 175 milioni di tonnellate all’anno, per tre quarti dalla canna da zucchero coltivata nei paesi con clima tropicale, e per un quarto dalla barbabietola da zucchero coltivata nei paesi a clima temperato.

Nella canna lo zucchero è presente, all’interno, sotto forma di soluzione acquosa; per estrarlo, la canna viene frantumata e poi trattata con acqua; la soluzione risultante viene poi concentrata e purificata per ottenere lo zucchero cristallino commerciale. La barbabietola da zucchero è una radice che viene tagliuzzata e poi trattata con acqua calda in modo da sciogliere lo zucchero; anche in questo caso la soluzione viene concentrata e purificata per ottenere lo zucchero cristallino. Le proprietà chimiche, il sapore e la forma cristallina dello zucchero ricavato dai due tipi di piante sono uguali ma qualche differenza esiste e può essere rivelata con analisi di laboratorio.

In natura lo zucchero si forma attraverso la fotosintesi clorofilliana; nelle piante verdi l’energia fornita dalla radiazione solare --- il Sole c’entra sempre --- provoca la combinazione dell’anidride carbonica, un chilo e mezzo di questo gas, responsabile dei mutamenti climatici, sottratto dall’atmosfera per ogni chilo di zucchero, con l’acqua assorbita dal suolo e presente come vapore nell’atmosfera; dopo vari passaggi alla fine si ottiene una molecole di saccarosio, costituita dall’unione di una molecola di glucosio con una molecola di fruttosio, e liberazione nell’atmosfera di 1,1 chili dal prezioso ossigeno per ogni chilo di zucchero.

Nelle varie piante la sintesi dello zucchero avviene con differenti meccanismi. Le barbabietole operano la fotosintesi con il ciclo chiamato C3 perché dapprima si forma l’acido fosfoglicerico che ha tre atomi di carbonio, mentre nella canna da zucchero la fotosintesi segue un ciclo detto C4 in cui si forma come intermedio un acido con quattro atomi di carbonio. In natura l’elemento carbonio, fondamentale per la vita, è presente con due isotopi stabili diversi, anche se di uguale comportamento chimico. L’isotopo più diffuso (circa il 99 %) è il carbonio-12 che possiede nel suo nucleo atomico sei protoni (e possiede quindi intorno al nucleo sei elettroni e da questi dipende il comportamento chimico) e sei neutroni, particelle dello stesso peso, più o meno, dei protoni ma privi di carica elettrica.

NEUTRONI - Circa l’uno percento del carbonio esistente in natura è sotto forma dell’isotopo carbonio-13 che possiede nel nucleo anch’esso sei protoni, ma sette neutroni. Esiste anche un isotopo radioattivo, il carbonio-14 (avente nel nucleo al solito sei protoni ma otto neutroni) presente in natura in quantità molto piccola ma molto importante soprattutto per le ricerche archeologiche; infatti misurando la concentrazione di carbonio-14 nei resti di un animale o di un legno si può risalire alla sua “età”, cioè sapere quando si è formato in natura.

All’origine il rapporto fra i due isotopi stabili aveva un valore ben preciso, definito “standard”. Nell’anidride carbonica presente oggi nell’atmosfera e nei prodotti della fotosintesi, c’è, però “un po’ meno” carbonio-13 rispetto alla concentrazione standard. I rapporti fra i due isotopi possono essere misurati con grande precisione con gli spettrometri di massa, ormai diffusi in molti laboratori. La minore quantità di carbonio-13 viene espressa con l’indice delta-13, un numero negativo che sta ad indicare, in unità per mille, quanto carbonio-13 è presente rispetto alla concentrazione standard sopra ricordata.

Le molecole che si formano per fotosintesi nelle piante con ciclo C3 (barbabietole da zucchero, ma anche frumento, riso, patate, soia, olivo, ecc.) presentano un delta-13 di meno 26,5; quelle che si formano nelle piante con ciclo C4 (canna da zucchero, ma anche mais, sorgo, ecc.) presentano un delta-13 di meno 12,5. Il carbonio presente nello zucchero ottenuto dalle barbabietole ha quindi un valore delta-13 più negativo di quello che si forma col ciclo C4 nella canna; grazie all’abilità dei chimici è quindi possibile, volendo, sapere se quello che mettete nel caffè è zucchero di importazione, proveniente dalle canne coltivate nelle calde terre tropicali, o è ottenuto da barbabietole coltivate nella Valle Padana.

Con la misura del delta-13 è possibile risolvere anche altri problemi ambientali e merceologici, come riconoscere la provenienza di gas inquinanti immessi nell’atmosfera o svelare varie frodi alimentari. E’ possibile, per esempio, riconoscere se il miele che le api “producono” dai fiori, quasi tutti di piante C3, è stato sofisticato per aggiunta di sciroppo di glucosio ottenuto dall’amido di mais che è una pianta C4. Ugualmente si può riconoscere se il succo di agrumi, piante C3, è stato addizionato con il meno costoso sciroppo di glucosio. Una tecnica chimica utile anche per conoscenze storiche; gli archeologi, analizzando il collagene delle ossa di persone morte secoli fa, con gli spettrometri di massa sono in grado di sapere di quali cibi si nutrivano. Quante cose è capace di svelare la chimica!

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