Picture: Fraunhofer IZI-BB, Thomas Leya

 

L’acqua è stata definita la più straordinaria delle cose ordinarie, e non a torto. Non entriamo nel merito di tutte le sue particolarità fisiche, sono stati scritti interi libri su questo. Tuttavia alcune di esse sono importanti da conoscere in quanto ci riguardano più da vicino.
Tra i fenomeni più interessanti che hanno luogo figurano quelli di sopraffusione locale. Ne parliamo cogliendo l’occasione per introdurre un altro argomento, che a quanto pare desta interesse da qualche tempo a questa parte: l’impiego di proteine strutturanti
ISP.
In alcuni studi si è evidenziato come queste proteine (e glicoproteine) abbassino il punto di congelamento con un meccanismo diverso da sali e zuccheri, rallentando inoltre i processi di ricristallizzazione. Inutile dire quali siano i vantaggi nel gelato, ed effettivamente vengono inserite già da anni negli ingredienti in ambito industriale. Tuttavia non ci interessa valutarne l’opportunità dell’impiego da un punto di vista etico-nutrizionale, quanto piuttosto cercare di comprenderne i meccanismi con i quali viene inibita la crescita dei cristalli di ghiaccio. Questo ci porterà a capire quanto in realtà i fenomeni che interessano l’acqua siano molto più complessi di quel che comunemente si pensa.
Al solito possiamo indagare il meccanismo in termini
termodinamici, per avere una visione più generale, e in termini molecolari per una descrizione locale dettagliata. Nel primo caso ci verrà in soccorso l’equazione di Gibbs-Thomson che abbiamo già affrontato qui

rs=2γTmΔHfΔT{r} ^{s} = {2 ∗ γ {T} rsub {m}} over {Δ Hf ∗ ΔT}

Quel che accade è che l’adsorbimento di questo tipo di proteine sul cristallo incrementa la sua curvatura. Ciò rende meno favorevole da un punto di vista termodinamico la formazione di ulteriore ghiaccio come evidenzia l’equazione. Il risultato è che localmente si ha una maggiore quantità di acqua liquida. Questo è uno di quei casi in cui l’acqua non è congelata, ma allo stesso tempo neanche legata.

Inoltre sussiste un effetto colligativo vero e proprio. In una situazione di adsorbimento all’interfaccia, per il calcolo appunto della frazione di acqua adsorbita, si applica l’isoterma di Langmuir che ometterò (essa considera un monostrato molecolare, il tutto sotto certe condizioni). Il meccanismo molecolare invece sfrutta appunto il carattere anfifilico della proteina, che in prossimità del cristallo di ghiaccio causa un riorientamento delle molecole d’acqua così da deformarlo e incurvarlo ulteriormente.

 

Quest’opera è distribuita con Licenza Creative Commons Attribuzione – Non commerciale 3.0 Italia

 

 

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