Proteine e zuccheri antigelo

di Diego Celotto

Proteine

Il termine "proteine antigelo" è stato usato per descrivere proteine specializzate che permettono ad alcune specie di pesci artici di sopravvivere in acqua a temperature inferiori al punto di congelamento dei loro fluidi corporei. Queste proteine sono state trovate anche in altri sistemi biologici che sopravvivono a temperature sotto lo zero, come grano invernale, segale e colza, così come in diverse specie di insetti. Le proteine funzionano inibendo la cristallizzazione del ghiaccio e riducendo al minimo la crescita dei cristalli di ghiaccio. Recentemente, il termine "proteine strutturanti del ghiaccio" (Ice Structuring Proteins, ISP) è stato utilizzato per fare riferimento a questi composti.

Le proteine antigelo non abbassano il punto di congelamento in proporzione alla loro concentrazione. Piuttosto, esse lavorano in maniera non colligativa. 
Questo permette ad esse di agire come un antigelo a concentrazioni da 1/300 a 1/500 rispetto a quelle di altri soluti disciolti, con conseguente riduzione al minimo del loro effetto sulla pressione osmotica. Queste capacità insolite sono attribuite alla loro capacità di legame con specifiche superfici dei cristalli di ghiaccio.

La capacità di limitare la dimensione dei cristalli di ghiaccio presenta un’interessante opportunità di applicazione di ISP nel gelato. 
Nella maggior parte delle ricerche pubblicate sono stati riportati brevetti che coprono semifreddi realizzati con ISP da una varietà di fonti. I brevetti mostrano che bassi livelli di ISP in gelato possono ridurre il tasso di crescita dei cristalli di ghiaccio in modo sostanziale e controllare la forma dei cristalli di ghiaccio in modo che forniscono caratteristiche strutturali uniche. Tra le varie fonti, le ISP derivanti da piante sembrano essere la forma più accettabile a livello normativo. E anche la fonte più facilmente accessibile. Di conseguenza, la ricerca per l’applicazione commerciale tende a concentrarsi su ISP di origine vegetale. 
Un recente rapporto dei primi risultati della ricerca indagando la funzionalità di ISP estratto dal grano invernale è incoraggiante. Si segnala che con l'aggiunta di ISP al gelato si ottiene un prodotto con notevole minore crescita dei cristalli di ghiaccio durante lo shock termico rispetto alla crescita di cristalli di ghiaccio in un prodotto senza aggiunta di ISP. 

Zuccheri

Scienziati negli Stati Uniti hanno scoperto una nuova classe di molecole biologiche antigelo, la prima non contenente proteine. 
L’antigelo naturale, estratto dallo scarafaggio artico dell’Alaska, Upis Ceramboides, in grado di sopravvivere a -60°C, è costituito dagli zuccheri mannopiranosio e xylopiranosio collegati fra loro, definito xylomannano, e associati ad un lipide. 

Quando la temperatura esterna cala bruscamente nello scarafaggio si attivano alcuni geni che promuovono la sintesi dello zucchero antigelo. Nel corpo dello scarafaggio l'antigelo si trova all'esterno delle membrane cellulari: si interpone ai cristalli di ghiaccio impedendone l'aggregazione, e forma una barriera attorno alla membrana. In questo modo il ghiaccio non penetra dentro la cellula, dove sarebbe letale.
Si tratta di una scoperta importante perché uno zucchero può essere sintetizzato più facilmente rispetto a una proteina, che è una molecola complessa e voluminosa.

 Si valuterà nel tempo l’effetto di questi composti che hanno sull’organismo umano.

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