Studi sul sapore dolce: sintesi di derivati isovanillici modificati

L’elevato utilizzo di dolcificanti intensivi in campo alimentare ha incrementato la ricerca di nuove sostanze potenzialmente dolci.
La ricerca è motivata da varie ragioni, tra le quali: la preparazione di alimenti dietetici, la formulazione di prodotti non cariogeni e la possibilità di preparare alimenti per diabetici.
Ogni dolcificante deve avere delle caratteristiche: non deve essere tossico, deve avere proprietà sensoriali il più possibile simili a quelle del saccarosio, deve essere stabile ai trattamenti termici, deve essere solubile ed avere un costo competitivo.
Le sostanze chimiche in grado di causare la sensazione di dolcezza appartengono a classi molto diverse di composti sia organici che inorganici.
I dolcificanti intensivi secondo le nuove direttive della UE (unione europea), possono essere assunti in quantità predeterminate (il PDR – potere dolcificante relativo - esprime l’intensità del sapore dolce del dolcificante nei confronti del saccarosio), mentre Sucralosio, Alitame, Acido Sucrononico sono dolcificanti con un elevato PDR che in futuro potrebbero essere approvati e quindi commercializzati.
I criteri con cui sono stati scoperti e progettati i nuovi dolcificanti sono: l’analogia strutturale con molecole note (per es. dal glucosio al sucralosio) e il caso (la sintesi dell’aspartame).
Il meccanismo molecolare che sta alla base della genesi del sapore dolce e della sua trasmissione neurologica è poco conosciuto.
Si suppone che esistano delle proteine di membrana (non ancora identificate) recettrici per le molecole dolci che attivano una serie di segnali a cascata.
A prima vista sembra che i dolcificanti sintetici, come la saccarina, possano legarsi a proteine recettrici, però in maniera diversa da quella degli zuccheri, andando a stimolare una fosfolipasi C (PLC) a produrre diacilglicerolo (DAG), che andrebbe ad attivare la proteina Kinasi C (PKC) che avrebbe la funzione di fosforilare e chiudere i canali del K+ (come avviene per gli zuccheri) e anche in questo caso si avrebbe una modificazione del potenziale di membrana.
Il modello più importante per le sostanze dolci è quello a due siti postulato da da Shallenberger e Acree, dove tutte le molecole dolci presentano un sistema a due glucofori AH e B che sono in grado di formare due legami H con il sistema complementare che si trova sul recettore (dove A e B sono atomi elettronegativi e H è un atomo di idrogeno). Analizzando varie sostanze dolci Shallenberger concluse che la distanza ottimale tra l’idrogeno del sistema AH e il gruppo B dovesse essere di 3 Å.
Successivamente Kier sostenne che era necessario un terzo sito di legame, chiamato X, distante 3.5 Å da AH e 5.5 Å da B. Il sistema AH-B era lo stesso del modello di Shallenberger e Acree, mentre il centro X è il sito che dà origine ad interazioni idrofobiche essenziali per l’intensità del sapore. Sono comunque molte le sostanze che pur presentando i sistemi AH-B e X non sono dolci.
Si può quindi dire che l’effetto biologico di un dolcificante è legato a molte delle caratteristiche della molecola quali le dimensioni, la forma, la natura e la posizione dei gruppi funzionali.
Successivamente questi modelli hanno subito ulteriori sviluppi. Attualmente il modello più generale è quello di Tinti e Nofre detto “modello dell’attacco a più punti”. Questo modello ipotizza l’esistenza di almeno 8 siti di riconoscimento in grado di legarsi con il recettore.
Gli autori affermano che il legame simultaneo di anche solo 2 di questi siti può generare una risposta dolce, ma 4 interazioni sono necessarie per indurre una forte risposta sensoriale.
Nei derivati isovanillici si vede che i glucofori AH-B corrispondono al sistema 3-idrossi-4-metossifenil e sono essenziali per esplicare il sapore dolce, mentre l’anello eterociclico rappresenta una regione idrofobica, importante nell’interazione con il recettore.
SCOPO
Scopo di questa tesi è la preparazione di nuovi composti potenzialmente dolci derivanti dall’ibridazione di molecole che appartengono alla classe dei dolcificanti isovanillici con altri frammenti molecolari che provengono da basi nucleiche e zuccheri.
Si è pensato quindi di mantenere inalterata la porzione idrofobica e di sostituire invece l’anello isovanillico, contenente i due glucofori AH-B, con una base nucleica. È stata scelta una base nucleica perché: 1. possiede due gruppi polari che sono in grado di formare legami idrogeno con il sistema complementare presente sul recettore (come avviene con l’anello isovanillico); 2. perché lo scheletro di una base nucleica è presente in alcuni derivati nucleotidici come i sali sodici della guanosina-5'-monofosfato (GMP) e dell’inosina-5'-monofosfato (IMP) che sono conosciuti come additivi alimentari dal sapore umami.