154 ALMA_Volume ALIMENTAZIONE_DOLCI_B_sample by ELI Publishing

I libri Alma – Plan

Per i Professionisti di domani

AL IM EN Z TA

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Questo volume, sprovvisto del talloncino qui a lato, è da considerarsi SAGGIO-CAMPIONE GRATUITO, fuori commercio (vendita e altri atti di disposizione vietati: art. 17, c. 2 L. 633/1941). Esente da I.V.A. (D.P.R. 26-10-1972, n. 633, art. 2, lett. d). Esente da bolla di accompagnamento (D.P.R. 6-10-1978, N. 627, ART. 4, N.6). La messa in commercio di questo volume senza il talloncino triangolare è passibile di denuncia per evasione fiscale.

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Alimentazione • Prodotti dolciari

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Alimentazione – Versione Prodotti dolciari affronta, con un approccio dinamico e multidisciplinare, i temi previsti per questa disciplina dalle Linee guida ministeriali per il profilo educativo, culturale e professionale del settore Servizi per l’enogastronomia e l’ospitalità alberghiera. I contenuti del percorso di studio prevedono materiali appositamente selezionati per affrontare in modo compiuto ed esaustivo i temi riferiti alla specializzazione e favorire lo sviluppo di competenze professionali che, sulla base di conoscenze tecnico-scientifiche, trovino un’attuazione concreta nell’esperienza quotidiana e professionale. L’opera è strutturata in macroaree, ciascuna delle quali presenta in modo esaustivo, nell’insieme delle unità che la compongono, un aspetto della materia. I contenuti sono trattati a dimensione di lezione, con un linguaggio rigoroso dal punto di vista tecnico-scientifico ma semplice e immediato, per sollecitare lo studente all’abilità di problem solving. Tutti i contenuti sono corredati di una Guida allo studio, oltre che di voci di glossario e di brevi approfondimenti. È ricorrente, soprattutto per i contenuti tecnico-scientifici e professionalizzanti, l’uso di schede, schemi, grafici e tabelle. Chiudono le unità un utilissimo Take Home Message e una serie di attività, nella forma di esercizi di conoscenza, laboratorio linguistico per l’acquisizione del lessico specialistico, mappe concettuali interattive e laboratorio delle competenze, con attività singole e di gruppo, compiti di realtà e spunti per la compresenza. A completamento delle attività è proposto anche un laboratorio per l’apprendimento integrato di contenuti disciplinari in lingua straniera veicolare (CLIL, Content and Language Integrated Learning). Alimentazione – Versione Prodotti dolciari, pubblicato in versione mista e digitale, è uno strumento didattico completo, integrato da contenuti digitali accessibili in rete. I contenuti digitali sono costituiti da approfondimenti legislativi e per la professione, in diretta connessione con i contenuti proposti, e da videolezioni realizzate ad hoc nelle aule di ALMA. Il ricorso alla multimedialità ha un ruolo didattico determinante, per costruire percorsi didattici appositamente concepiti per i BES (Bisogni Educativi Speciali).

Alimentazione Libro in forma mista cartacea e digitale, con videolezioni e integrazioni on line

AGGIORNATO AL D. LGS. N. 61/2017

videolezioni CLIL laboratorio delle competenze COMPITI DI REALTÀ mappe concettuali interattive COMPRESENZA alternanza SCUOLA LAVORO LABORATORIO LINGUISTICO

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TRIENNIO

Alimentazione PRODOTTI DOLCIARI

Si ringraziano per i preziosi contributi il personale, i docenti e i collaboratori di ALMA. Ringraziamo inoltre tutte le aziende e gli Enti che hanno fornito materiali di documentazione e immagini. Si ringraziano per i suggerimenti didattici e il prezioso contributo di spunti e idee i Professori: Alessandra Balduccini Elda De Marco Piera Fornaciari Celeste Micaglio Enrico Pazzaia Andrea Pegoraro Elisa Selvatico Emanuela Scarano Consulenza e revisione scientifica: Pietro Magnoni Consulenza didattica e revisione testi: Claudia Moriondo

Foto: Foto Carra, Parma; Arturo Delle Donne, Parma Disegni: Daniele Gianni

I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento totale o parziale con qualsiasi mezzo (compresi i microfilm e le copie fotostatiche) sono riservati per tutti i Paesi. È vietata la riproduzione, anche parziale, o a uso interno didattico, con qualsiasi mezzo, non autorizzata.

Prima edizione: febbraio 2018 Ristampa: 5 4 3 2 1 2018 2019 2020 2021 2022 Nell’eventualità che illustrazioni di competenza altrui siano riprodotte in questo volume, l’editore è a disposizione degli aventi diritto che non si sono potuti reperire. L’editore porrà inoltre rimedio, in caso di cortese segnalazione, a eventuali non voluti errori e/o omissioni nei riferimenti relativi. Nel rispetto della normativa vigente sulla trasparenza nella pubblicità, le immagini escludono ogni e qualsiasi possibile intenzione o effetto promozionale verso i lettori. Tecnostampa - Pigini Group Printing Division Loreto - Trevi - Febbraio 2018 - 18.83.275.0

Indice Macroarea 1

I NUTRIENTI

• Il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa • Il catabolismo dei glucidi • Il catabolismo dei lipidi • Il catabolismo proteico • La biosintesi dei glucidi • La biosintesi dei lipidi • La biosintesi di amminoacidi e proteine • Che cos’è la glicemia • L’indice glicemico • I LARN per i glucidi • La carie dentaria

Quali funzioni assolvono......................................... Quali sono essenziali.............................................. Come si calcola il valore energetico degli alimenti ...... 3. Che cosa sono le sostanze non nutrienti di interesse nutrizionale ...................................... 4. Che cosa sono l’alimentazione e la nutrizione... Che cosa significa mangiare.................................. Che cosa significa alimentarsi................................ Che cosa significa nutrirsi ...................................... Come si nutrono gli organismi viventi ......................... 5. Che cos’è il metabolismo .................................... Che cos’è il catabolismo ........................................... Che cos’è l’anabolismo ............................................. Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

• La nomenclatura degli acidi grassi • I LARN per i lipidi • I LARN per le proteine • I LARN per l’acqua • I LARN per i minerali • Che cosa significa vitamina • Quando insorgono le ipovitaminosi • Che cosa sono beta carotene, licopene e luteina • I flavonoidi e le sostanze non flavonoidi

9 9 10 12 12 12 13 14 15 15 16 17 18 20 24 25 26

Unità 2 • I glucidi 1. Che cosa sono i glucidi........................................ 2. Come si classificano i glucidi .............................

30 31 31 32 32 33 33 34 34 35 35 36 36 37 37

Come si uniscono i monosaccaridi......................... 3. Che cosa sono i monosaccaridi...........................

Unità 1 • Dagli alimenti all’energia 1. Che cosa sono gli alimenti ..................................

Come si classificano ............................................... La classificazione di gamma ...................................... La rilevanza nutrizionale ............................................ La funzione nutrizionale prevalente ............................ La concentrazione di princìpi alimentari ...................... 2. Che cosa sono i nutrienti..................................... Come sono utilizzati nell’organismo ....................... Come si classificano ...............................................

4 5 6 6 6 7 8 8 8

Che cos’è il glucosio .............................................. Che cos’è il fruttosio ............................................... Che cos’è il galattosio ............................................ 4. Che cosa sono gli oligosaccaridi ........................ Che cos’è il saccarosio........................................... Che cos’è il lattosio ................................................ Che cos’è il maltosio .............................................. 5. Che cosa sono gli oligosaccaridi ........................ Che cos’è l’amido................................................... Che cos’è il glicogeno............................................ Quali sono i polisaccaridi non disponibili .............. INDICE

III

6. Come avvengono la digestione e l’assorbimento

dei glucidi ............................................................. 7. Quali funzioni svolgono i glucidi ........................ Come si svolge la funzione energetica ................... Che cos’è la fibra alimentare ..................................... 8. Quali sono le fonti alimentari di glucidi............. 9. Quanti e quali glucidi vanno assunti ................. Quali sono gli effetti di un apporto insufficiente o eccessivo ............................................................. Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

Che cos’è la struttura quaternaria .......................... 38 39 39 40 42 42

3. Come si classificano le proteine .........................

42 43 45 48 49 50

5. 6. 7.

Unità 3 • I lipidi 1. Che cosa sono i lipidi .......................................... Che cosa sono gli acidi grassi ...................................

2. Come si classificano i lipidi ................................

Che cosa sono i gliceridi........................................ Che cosa sono gli steroidi ...................................... Che cos’è il colesterolo............................................. Che cosa sono i glicolipidi ..................................... Che cosa sono i fosfolipidi...................................... 3. Come avvengono la digestione e l’assorbimento dei lipidi ................................................................ In quali fasi si articola il processo digestivo dei lipidi ................................................................. Come avviene l’assorbimento dei lipidi .................. 4. Quali funzioni svolgono i lipidi ........................... 5. Quanti e quali lipidi vanno assunti .................... Che cosa provoca l’eccesso di lipidi ...................... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

52 53 56 56 57 58 60 60

Che cosa sono gli amminoacidi ..................................

61 62 62 63 63 64 66 69 70 72

INDICE

81 82 82 83 84 85 86 86 86 87 87 88 90 93 94 96

Unità 5 • L’acqua 1. Che cos’è l’acqua ................................................. 2. Quanta acqua contiene l’organismo umano ......

3. 4. 5.

74 75

2. Quale organizzazione strutturale possono

assumere le proteine ........................................... Che cos’è la struttura primaria ............................... Che cos’è la struttura secondaria ........................... Che cos’è la struttura terziaria................................

79 79 79 80 81

Unità 4 • Le proteine 1. Che cosa sono le proteine ...................................

Come si classificano in base alla composizione chimica................................................................... Come si classificano in base alla forma.................. Come si classificano in base alla funzione ............. Come si classificano in base al valore nutrizionale. Quali fattori possono influenzare il valore biologico ..... Come avvengono la digestione e l’assorbimento delle proteine........................................................ Come avviene l’assorbimento ................................. Come sono utilizzati gli amminoacidi dopo l’assorbimento ........................................................ Quali sono le fonti alimentari di proteine .......... Quali funzioni svolgono le proteine.................... Che cosa sono gli enzimi ....................................... Quante e quali proteine vanno assunte ............. Che cos’è il bilancio azotato................................... A quanto ammonta il fabbisogno giornaliero di proteine.............................................................. Quali sono gli effetti da carenza di proteine .......... Quali sono le conseguenze dell’eccesso proteico.. Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

78 79

77 77 77 78

Come si distribuisce l’acqua nell’organismo umano ................................................................... Quali funzioni svolge l’acqua.............................. Che cos’è il bilancio idrico .................................. Che cos’è il fabbisogno idrico giornaliero ......... Quali fattori influenzano il fabbisogno idrico giornaliero.............................................................. Quali sono le conseguenze delle alterazioni dello stato di idratazione ..................................... Come si manifestano la disidratazione e l’iperidratazione .................................................. Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

98 99 99 100 101 102 102 103 103 104 105 107 108 109

Unità 6 • I sali minerali 1. Che cosa sono i sali minerali ..............................

Come si classificano ............................................... Come avviene l’assorbimento ................................. Quali funzioni svolgono.......................................... I macroelementi ....................................................... I microelementi ........................................................ 2. Quanti sali minerali vanno assunti..................... Quale azione svolgono i fattori antinutrizionali....... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

Macroarea 2

110 110 111 111 112 114 116 116 117 118 120 121 122

Unità 7 • Le vitamine 1. Che cosa sono le vitamine................................... 2. Come si classificano le vitamine ........................

Quali sono le vitamine idrosolubili ......................... Quali sono le vitamine liposolubili.......................... Le vitamine idrosolubili ............................................. Le vitamine liposolubili .............................................. 3. Come avviene l’assorbimento ............................. 4. Quante vitamine vanno assunte ......................... Quali sono gli effetti della carenza di vitamine....... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

124 125 125 125 126 130 132 133 134 135 136 138 139 141

Unità 7 • I componenti minori della dieta 1. Che cosa sono le sostanze bioattive ...................

Quali sono i loro effetti positivi ............................... 2. Che cosa sono i carotenoidi ................................ 3. Che cosa sono i polifenoli ................................... Quali funzioni svolgono i polifenoli ........................ Come sono metabolizzati i polifenoli ...................... 4. Che cosa sono i glucosinolati ............................. Quali funzioni svolgono i glucosinolati ................... Quali sono gli effetti della cottura........................... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Mappa concettuale ...................................................

142 142 143 144 144 144 145 145 145 146 147 149

CLIL

The eatwell plate .................................................. Les aliments bons pour la santé .........................

LA MERCEOLOGIA ALIMENTARE

150 152

• • • • • • • •

• • • • • • • • • • • • • • • •

Il grano saraceno Gli pseudocereali L’orzo, l’avena e il miglio Il Kamut® Il seitan La pasta La segale e il triticale Strumenti di valutazione delle caratteristiche della farina I calendari della natura I latti alternativi I miscugli Le tipologie di latte alimentare Il latte concentrato e il latte in polvere I latti con probiotici e prebiotici Il latte delattosato Il latte con omega-3 La coagulazione Forme e marchi di tutela dei formaggi I tipi di ricotta I burri vegetali Gli oli di oliva DOP e IGP La produzione dello zucchero La cioccolata Le bevande nervine

• • • • • •

La birra Il metabolismo dell’alcol Il grappolo d’uva Altre tecniche di vinificazione La saccarificazione I prodotti di pasticceria tradizionali

Videolezioni • La cottura del pane • La sbianchitura delle verdure • La denaturazione e la coagulazione delle proteine: la meringa • La denaturazione delle proteine: la cottura dell’uovo • La lievitazione per incorporazione di aria: il pan di Spagna • La lievitazione per evaporazione: la pasta sfoglia

CLIL • • • •

Cereali e derivati Prodotti ortofrutticoli Uova Latte e prodotti lattiero caseari • Grassi e oli

Unità 1 • Cereali e derivati 1. Che cosa sono i cereali ........................................

156 156 157 158 158

Qual è il valore nutrizionale dei cereali.................. 2. Che cos’è il frumento ........................................... Come è strutturata la cariosside di frumento .......... Qual è il valore nutrizionale del frumento .............. Quali enzimi e fattori antinutrizionali contiene il frumento .............................................................. Quali sfarinati sono ottenuti dal frumento............... Come avviene la molitura del frumento ....................... 3. Che cos’è il pane .................................................. INDICE

159 160 161 162

Quali sono gli ingredienti del pane........................ Quali lieviti sono usati in panificazione ....................... Come si prepara il pane......................................... Come si cuoce il pane............................................ Qual è il valore nutrizionale del pane .................... Quali tipologie e sostitutivi del pane esistono ............. 4. Che cos’è il riso .................................................... Qual è il valore nutrizionale del riso....................... Come avviene la lavorazione del riso ..................... Come si classificano le diverse varietà di riso......... 5. Che cos’è il mais .................................................. Qual è il valore nutrizionale del mais ..................... Quali sono gli impieghi del mais............................ 6. Quali funzioni svolgono le farine in pasticceria Quali fattori influenzano la formazione di glutine ......... Come si analizzano le caratteristiche della farina .. Che cosa si intende per forza della farina.............. Come si misura la forza della farina ............................ Come si classificano le farine in base alla forza ..... Come si migliorano le caratteristiche di una farina Quali farine senza glutine sono impiegate in pasticceria.......................................................... Che cosa la farina e l’amido di riso ............................ Che cosa sono la farina di mais, l’amido di mais e lo xantano ............................................................. Che cos’è la tapioca ................................................. Che cos’è la fecola ...................................................

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Che cosa caratterizza la frutta farinosa...................

208

3. Qual è il valore nutrizionale dei prodotti

ortofrutticoli .......................................................... 4. Come si conservano gli ortofrutticoli..................

Quali tecniche di conservazione possono essere applicate ..................................................... Come si conservano e trasformano i pomodori ............ Che cosa sono confetture e marmellate ..................... Che cos’è la frutta sciroppata ................................... 5. Qual è il ruolo della frutta secca in pasticceria . Che cos’è e quali sono gli impieghi della frutta a guscio.................................................................. Quali sono le caratteristiche dei principali frutti a guscio ...................................................................

Che cosa caratterizza la frutta secca disidratata .... Che cosa caratterizza la frutta secca candita ......... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

209 210 210 211 212 213 214 214 215 218 219 220 221 226 232

180 180 180 181 182

7. Quali fattori influenzano l’impasto

dei prodotti lievitati .............................................. Come si stabilisce la temperatura dell’acqua......... Come si realizza l’impasto con il metodo Poolish ... Come si realizza l’impasto con la biga ................... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

183 183 184 185 186 188 195 196 202

Unità 3 • Uova 1. Che cosa sono le uova .........................................

2. 3.

4. 5. 6.

Unità 2 • Prodotti ortofrutticoli 1. Che cosa sono gli ortaggi ....................................

Come si classificano gli ortaggi.............................. Quali sono gli apporti nutrizionali degli ortaggi..... Quali fattori antinutrizionali contengono gli ortaggi Quali modificazioni subiscono gli ortaggi in cottura 2. Che cos’è la frutta ................................................ Che cosa caratterizza la frutta acidula ................... Che cosa caratterizza la frutta acidulo-zuccherina Che cosa caratterizza la frutta zuccherina ............. Che cosa caratterizza la frutta oleosa .....................

INDICE

204 204 205 205 206 207 207 208 208 208

Che cos’è il guscio ................................................. Che cos’è l’albume................................................. Che cos’è il tuorlo .................................................. Qual è il valore nutrizionale delle uova.............. Quali sono gli apporti di proteine e lipidi .............. Come si classificano le uova ............................... Come si classificano le uova in base alla freschezza Come si classificano le uova in base al peso.......... Come si classificano le uova in base al tipo di allevamento ........................................................ Come si valuta la freschezza delle uova ...................... Che cosa prevede l’etichettatura delle uova ...... Come si conservano le uova ............................... Qual è il ruolo delle uova in pasticceria.............

236 236 237 238 239 239 240 240 240

Quale ruolo svolgono le proteine dell’uovo in pasticceria

241 241 242 243 244 245

In che cosa consistono la coagulazione e la gelificazione .................................................... Che cos’è la proprietà schiumogena...................... Che cosa si intende per capacità emulsionante ..... Quali funzioni svolge l’albume ............................... Quali funzioni svolge il tuorlo ................................. Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

246 246 246 248 250 252 253 260 261 264

11. Come si conservano i formaggi .......................... 12. Che cos’è il mascarpone......................................

Qual è il valore nutrizionale del mascarpone......... Quali sono gli impieghi del mascarpone in pasticceria......................................................... 13. Che cos’è la ricotta............................................... Come si produce la ricotta dolce ........................... Come si produce la ricotta salata ........................... Qual è il valore nutrizionale della ricotta................ 14. Che cosa prevede l’etichettatura dei prodotti lattiero-caseari...................................................... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

291 292 292 292 293 293 294 294 295 274 276 281 284

Unità 4 • Latte e prodotti lattiero-caseari 1. Che cos’è il latte ...................................................

4. 5.

7. 8.

10.

Come si presenta il latte ......................................... Qual è il valore nutrizionale del latte...................... Quali sono i principali componenti del latte ................ Che cosa sono i latti naturali............................... Quali sono le conseguenze del trattamento termico Che cos’è il latte pastorizzato ................................. Come si produce il latte pastorizzato ......................... Che cos’è il latte UHT............................................. Che cos’è il latte sterilizzato ................................... Che cos’è il latte microfiltrato ................................. Che cosa sono i latti speciali............................... Che cosa sono i latti fermentati .............................. Che cos’è lo yogurt .................................................. Che cosa sono i latti funzionali ............................... Che cosa prevede l’etichettatura del latte.......... Che cos’è la panna............................................... Come si produce la panna..................................... Come si classifica la panna .................................... Qual è il ruolo di latte e panna in pasticceria .... Come si ottiene la schiuma di latte......................... Come avviene la montatura della panna................ Che cosa sono i formaggi .................................... Come si producono i formaggi............................ Come avviene la preparazione del latte ................. Come avviene la coagulazione .............................. Come avviene la rottura della cagliata ................... Quando si procede con la cottura.......................... In che consistono l’estrazione e la messa in forma . Come avviene la salatura ....................................... Come avviene la maturazione ................................ Come si classificano i formaggi.......................... Come si classificano in base alla consistenza della pasta.............................................................. Come si classificano in base alla temperatura di cottura della cagliata.......................................... Come si classificano in base al contenuto in grassi.................................................................. Qual è il valore nutrizionale dei formaggi.......... Quali sono gli apporti di macronutrienti energetici Quali sono gli apporti di micronutrienti..................

266 267 268 269 270 270 271 272 272 273 273 274 274 275 276 277 278 278 278 280 280 282 283 284 284 285 285 286 286 286 286 287

Unità 5 • Grassi e oli 1. Che cosa sono grassi e oli ................................... 2. Che cos’è il burro .................................................

Come si classifica il burro ...................................... Come si produce il burro ....................................... Come avviene la burrificazione discontinua........... Come avviene la burrificazione continua ............... Quali sono i principali componenti del burro ........ Qual è il ruolo del burro in pasticceria .................. 3. Che cos’è lo strutto............................................... Come si produce lo strutto ..................................... Come si conserva lo strutto..................................... Quali sono i componenti dello strutto ..................... Qual è il valore nutrizionale dello strutto ................ 4. Che cosa sono gli oli vegetali ............................. A quali requisiti devono rispondere gli oli vegetali ......................................................... Come avviene l’estrazione dell’olio da frutti e semi oleaginosi.................................................... Qual è il valore nutrizionale degli oli vegetali ........ Che cosa prevede l’etichettatura degli oli vegetali ..............................................................

311 312 312 313 313 313 313 314 316 316 317 317 317 318 318 319 320 320

288 289 289 290 290 290 INDICE

VII

5. Che cos’è la margarina ........................................

Come si produce la margarina............................... Come si classifica la margarina.............................. A quali requisiti deve rispondere la margarina ...... Che cosa prevede l’etichettatura dei grassi da spalmare ........................................................... 6. Che cos’è l’olio d’oliva ......................................... Che cosa sono le olive............................................ Come avviene la raccolta delle olive ...................... Come avviene l’estrazione dell’olio ........................ Quali sono i componenti dell’olio di oliva .............. In che cosa consiste la rettificazione ...................... Qual è il valore nutrizionale dell’olio di oliva ......... Come si conserva l’olio di oliva .............................. Che cosa sono gli oli di oliva vergini...................... Quali altri oli sono disponibili in commercio .......... Che cosa prevede l’etichettatura degli oli di oliva...................................................... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

321 321 322 322 323 324 324 324 325 326 326 326 327 327 327 328 329 331 336 339

Quali sono i componenti del miele......................... Che cosa prevede l’etichettatura del miele ............ 6. Quali sono gli altri dolcificanti naturali.............. Che cos’è il maltitolo .............................................. Che cos’è la glicirizina ........................................... Che cos’è il mannitolo............................................ Che cos’è il sorbitolo .............................................. Che cos’è la stevia.................................................. Che cos’è lo xilitolo ................................................ 7. Quali sono i dolcificanti di sintesi ...................... Che cos’è l’acesulfame potassico ........................... Che cos’è l’aspartame ............................................ Che cos’è il ciclammato ......................................... Che cos’è la saccarina ........................................... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

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Unità 6 • Dolcificanti 1. Quali zuccheri sono usati in pasticceria............. 2.

3. 4.

Quali funzioni e proprietà hanno gli zuccheri........ Quali zuccheri semplici sono usati in pasticceria ........................................................ Che cos’è il glucosio .............................................. Che cos’è il fruttosio ............................................... Che cos’è il lattosio ................................................ Che cos’è il maltosio .............................................. Che cos’è il saccarosio........................................... Quali sono le tipologie di zucchero in commercio ........ Che cos’è lo zucchero invertito ........................... Che cosa sono gli sciroppi .................................. Che cos’è lo sciroppo di glucosio .......................... Che cos’è lo sciroppo d’agave ............................... Che cos’è lo sciroppo di malto ............................... Che cos’è lo sciroppo d’acero................................ Che cos’è il miele................................................. Come le api producono il miele............................. Come avviene l’estrazione...................................... Quali tipologie di miele esistono in commercio......

VIII

INDICE

340 340 342 342 343 343 343 344 344 345 346 346 346 346 346 347 347 348 348

Unità 7 • Cacao, caffè e tè 1. Che cos’è il cacao.................................................

Quali sono le caratteristiche della pianta del cacao ............................................................... Come avviene la lavorazione delle fave di cacao ................................................................. Quali sono i componenti del cacao........................ Quali sono gli impieghi del cacao ......................... Che cos’è il burro di cacao ........................................ 2. Che cos’è il cioccolato ......................................... Come si produce il cioccolato................................ Quali sono gli impieghi del cioccolato................... Che cosa stabilisce la normativa riguardo al cioccolato e ai prodotti di cacao ............................

3. Che cos’è il caffè ..................................................

Come avviene la raccolta del caffè ........................ Come avviene la snocciolatura............................... Come avviene la torrefazione ................................. Quali sono le caratteristiche delle qualità arabica e robusta ................................................... Quali sono i componenti del caffè.......................... Quali sono gli impieghi del caffè ........................... 4. Che cos’è il tè ....................................................... Come avviene la lavorazione del tè........................ Come si classificano le diverse tipologie di tè ........ Quali sono i componenti del tè .............................. Quali sono gli impieghi del tè ................................ Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

358 358 359 360 361 362 363 363 364 365 368 368 369 369 370 370 371 372 372 373 374 374 375 377 382 387

Unità 10 • Bevande alcoliche 1. Che cosa sono le bevande alcoliche...................

Che cosa sono le bevande fermentate ................... Che cosa sono le bevande distillate ....................... Che cosa prevede l’etichettatura delle bevande alcoliche................................................................. Quali sono le conseguenze dell’assunzione di alcol etilico ..........................................................

416 416 416 417 402

2. Quali sono gli impieghi dei prodotti alcolici

Unità 8 • Agenti lievitanti 1. Che cosa sono i lieviti..........................................

Quali sono i fattori di crescita dei lieviti.................. Quali fattori influenzano la qualità del lievito ......... 2. Quali tipologie di lievito sono usate ................... Che cos’è il lievito di birra...................................... Che cos’è il lievito naturale .................................... Che cos’è il lievito chimico..................................... 3. Come avviene la lievitazione .............................. Come si realizza la lievitazione biologica............... 4. Che cosa avviene con la cottura ......................... Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

392 392 393 394 394 394 396 397 398 400 401 402 405 406

Unità 9 • Sostanze aromatiche e coloranti 1. Che cosa sono gli aromi ...................................... Che cosa sono aromi e ingredienti alimentari con proprietà aromatizzanti .......................................

Quali sono gli impieghi degli aromi in pasticceria. 2. Che cosa sono i coloranti alimentari .................. Come si classificano i coloranti alimentari.............. Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze ....................................

408 408 410 411 411 412 413 415

in pasticceria ........................................................ Che cosa sono le bagne......................................... 3. Che cos’è il vino ................................................... Come si ottiene il mosto.......................................... Quali sono i componenti del mosto ........................ In che cosa consiste e come avviene la fermentazione..................................................... Quali sono le principali tecniche di vinificazione ....................................................... Come avviene la spumantizzazione........................ Che cosa sono i vini passiti e i vini speciali ................ Che cosa caratterizza l’evoluzione ......................... Quali sono i componenti del vino........................... Come si classificano i vini....................................... Che cosa prevede l’etichettatura dei vini ............... 4. Che cosa sono le acquaviti.................................. Con quali materie prime sono prodotte le acquaviti ............................................................. Come si classificano le acquaviti............................ Come avviene la distillazione ..................................... 5. Che cosa sono le bevande liquorose .................. Come si producono le bevande liquorose.............. Come si classificano le bevande liquorose............. Take Home Message ............................................... Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

INDICE

420 421 422 423 423 424 425 427 428 430 431 432 433 434 434 434 435 436 436 437 438 440 430 337

Unità 11 • Additivi ad azione fisica 1. Che cosa sono gli additivi ad azione fisica.............

Che cosa sono gli addensanti ................................ Che cosa sono i gelificanti ..................................... Che cosa sono gli emulsionanti.............................. Take Home Message ................................................ Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

Macroarea 3

452 452 452 453 454 455 456 457

LE MODIFICAZIONI CHIMICO-FISICHE E LA CONSERVAZIONE DEGLI ALIMENTI

Unità 12 • Gelati, sorbetti e ghiaccioli 1. Che cos’è il gelato................................................

Quali sono gli ingredienti del gelato...................... Come si classificano i gelati ................................... Come si produce il gelato ...................................... 2. Che cosa sono sorbetti e ghiaccioli .................... Take Home Message ................................................ Verifiche ................................................................ Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

458 458 459 460 461 462 463 456 457

Unità 13 • Prodotti dolciari 1. Che cosa sono i prodotti dolciari ........................ 2. Che cosa sono i prodotti da forno ....................... 3. Che cosa sono i prodotti di pasticceria .............. Take Home Message ................................................ Verifiche ................................................................

468 468 469 470 471

CLIL

The art of ice cream making................................ Les matières premières de pâtisserie.................

514 516

• I funghi: lieviti e muffe • Fattori ambientali e crescita microbica • La conservazione in ambienti modificati • La conservazione con il freddo • La conservazione con il calore • La termoresistenza • La conservazione mediante sottrazione di acqua • L’attività dell’acqua • Le radiazioni elettromagnetiche • Il valore nutritivo degli alimenti irradiati • I conservanti naturali • Classificazione degli additivi • Metodi di affumicatura • I processi di trasformazione • Le fermentazioni e i prodotti alimentari ottenuti mediante fermentazione

• La gelatinizzazione e la retrogradazione dell’amido • L’irrancidimento • La putrefazione • Le modificazioni della catena laterale degli amminoacidi • La reazione di Maillard: aspetti chimici • La reazione di Maillard nei prodotti da forno

Videolezioni • La gelatinizzazione e la retrogradazione degli amidi: la cottura della pasta • La denaturazione delle proteine: la cottura dell’uovo • La denaturazione e la coagulazione delle proteine: la meringa

CLIL • Le tecniche di conservazione

Unità 1 • La conservazione degli alimenti

INDICE

1. Quali alterazioni subiscono gli alimenti ............

478

Quali agenti fisico-chimici possono alterare gli alimenti..............................................................

478

Qual è l’azione degli enzimi................................... Qual è l’azione dei microrganismi.......................... Quali sono le implicazioni sanitarie........................ 2. Che cosa sono gli alimenti conservati................ 3. Quali sono e come si classificano le tecniche di conservazione................................................... Come si conserva con il freddo .............................. Come si conserva con il calore............................... Come si conserva mediante sottrazione di acqua ................................................................. Come si conserva mediante irraggiamento ............ Che cosa sono i conservanti ................................... Che cosa sono gli additivi alimentari...................... Come si conserva mediante affumicatura............... Take Home Message ................................................ Verifiche ................................................................ Laboratorio linguistico .............................................. Laboratorio delle competenze .................................... Mappa concettuale ...................................................

479 480 481 482 482 484 485 486 487 488 489 490 491 492 495 497 498

2. Quali trasformazioni avvengono a carico

dei glucidi .............................................................

501

3. Quali trasformazioni avvengono a carico

dei lipidi ................................................................

502

4. Quali trasformazioni avvengono a carico

delle proteine........................................................ Che cosa determina la denaturazione proteica .................................................................. Come avvengono la denaturazione e la coagulazione delle proteine dell’uovo............. Che cos’è la reazione di Maillard........................... Take Home Message ................................................ Verifiche ................................................................ Mappa concettuale ...................................................

Unità 2 • Le modificazioni durante la lavorazione

e la conservazione

503 505 505 507 508 510

CLIL

1. Quali trasformazioni avvengono a carico

di alimenti e nutrienti ..........................................

503

500

Food preservation ................................................. La conservation des aliments..............................

512 514

a e r a o Macr

Conoscenze â&#x2014;? Caratteristiche merceologiche, chimico-fisiche e nutrizionali delle materie prime e dei prodotti finiti del settore dolciario

AbilitĂ â&#x2014;? Individuare le caratteristiche chimico-fisiche, merceologiche e nutrizionali delle materie prime e dei prodotti finiti del settore dolciario

I nutrienti

ENERGIA CHIMICA

L’

uomo mangia, si alimenta, si nutre: come abbiamo appreso, l’alimentazione è innanzitutto il mezzo attraverso cui l’organismo ricava dall’ambiente esterno tutte quelle sostanze di cui necessita per vivere in condizioni di salute e di benessere. Queste sostanze sono i macronutrienti energetici (glucidi, lipidi, proteine), l’acqua, i micronutrienti dal ruolo bioregolatore (vitamine e sali minerali), ma anche tutti quei componenti minori della dieta che arricchiscono beneficamente la nostra alimentazione. Una volta andati incontro al processo della digestione ed assorbiti dall’organismo, i nutrienti esercitano diverse funzioni in base alle loro caratteristiche, di cui la primaria è sicuramente la produzione di energia: questo processo avviene attraverso le reazioni del metabolismo, che in una prima fase (catabolismo) permettono di liberare l’energia chimica contenuta nei nutrienti complessi, per poi convertirla in energia meccanica e calore o reinvestirla nella produzione di macromolecole necessarie per le funzioni corporee (anabolismo). L’importanza dei nutrienti sta tutta nella loro diversità e nella necessità di assumerli in giusta misura, di modo che lavorino di concerto nell’interesse dell’organismo: in ultima analisi, sono proprio i nutrienti a definire le proprietà di un alimento, da cui dipende la classificazione nei cinque gruppi, concepita per facilitare la composizione di una dieta equilibrata. Rispetto a quanto fatto nello scorso volume, ci soffermeremo ora su aspetti strutturali e caratteristiche biochimiche dei nutrienti, per meglio comprenderne le proprietà nutrizionali: vedremo ad esempio come i diversi tipi di legame con cui si assemblano fra loro i monosaccaridi influiscano notevolmente sulla loro utilizzazione da parte dell’organismo; come la funzione delle proteine dipenda strettamente dalla loro forma tridimensionale, a sua volta determinata dalla specifica sequenza di amminoacidi che le compone; come la particolare configurazione di alcuni legami degli acidi grassi ne determini la classificazione e soprattutto l’effetto benefico o deleterio per il corpo; quali siano nel dettaglio le funzioni importantissime deputate all’acqua, alle vitamine, ai sali minerali e alle sostanze bioattive. Tutto ciò costituisce una base preliminare per comprendere i meccanismi fisiologici che regolano i fabbisogni individuali, la necessità della variabilità nella dieta, gli effetti delle principali metodiche di conservazione e di cottura, e perfino le motivazioni per cui alcuni alimenti più di altri siano suscettibili al rischio di contaminazione biologica: per comprendere, cioè, le basi della scienza dell’alimentazione.

Dagli alimenti all’energia

Che cosa sono gli alimenti

Gli alimenti sono sostanze “commestibili”, cioè utilizzabili come cibo, in grado di fornire all’organismo l’energia e i composti utili e necessari per soddisfare le esigenze vitali.

Un alimento è una sostanza:

solida o liquida di origine animale, vegetale, fungina o minerale commestibile destinata ad essere ingerita consumabile cruda o cotta consumabile da sola o in miscela

GUIDA ALLO STUDIO

consumabile allo stato naturale o trasformata organoletticamente gradevole

• Che cosa sono gli alimenti? • Che cosa forniscono all’organismo? • Quali caratteristiche presentano?

con proprietà nutritive priva di sostanze velenose o tossiche disponibile e accessibile

MACROAREA 1 • I nutrienti

GLI ALIMENTI SONO SOSTANZE: A SOLO NATURALI B ANCHE TRASFORMATE A LIVELLO INDUSTRIALE GLI ALIMENTI FORNISCONO: A ENERGIA E E COMPOSTI UTILI B SOLO ENERGIA GLI ALIMENTI DEVONO ESSERE: A ESCLUSIVAMENTE GRADEVOLI B COMMESTIBILI, GRADEVOLI E PRIVI DI SOSTANZE TOSSICHE

Come si classificano I criteri di classificazione degli alimenti sono diversi e comprendono: • lo stato fisico, che li distingue in solidi e liquidi; • la disponibilità in natura, che li divide in naturali (commercializzati e consumati tal quali) e naturali trasformati (prodotti a partire da alimenti naturali); • la modalità d’uso (consumabili crudi o cotti, da soli o in miscela); • l’origine e la categoria merceologica, che li considera come merce e li suddivide in alimenti di origine animale, vegetale, fungina o minerale; • la manipolazione (lavorazione e conservazione) subita prima della commercializzazione (classificazione di gamma); • la rilevanza nutrizionale; • la funzione nutrizionale prevalente; • la concentrazione di princìpi alimentari .

I princìpi alimentari sono le molecole complesse assunte attraverso gli alimenti e trasformate dall’organismo attraverso le reazioni metaboliche. L’espressione è usata come sinonimo di nutrienti.

GUIDA ALLO STUDIO • Quali sono i criteri adottati per classificare gli alimenti?

SONO CRITERI DI CLASSIFICAZIONE DEGLI ALIMENTI: A MODALITÀ D’USO E MANIPOLAZIONE B MODALITÀ DI PREPARAZIONE E ORIGINE

IN BASE ALLA MODALITÀ D’USO GLI ALIMENTI SONO DISTINTI IN: A CONSUMABILI CRUDI O COTTI, DA SOLI O IN MISCELA B CONSUMABILI AL NATURALE O TRASFORMATI

UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

La classificazione di gamma

La funzione nutrizionale prevalente

Questa classificazione è effettuata in base al tipo di lavorazione e conservazione applicata e individua gli alimenti:

Questo parametro distingue gli alimenti in base alla principale funzione nell’organismo e individua tre categorie: gli alimenti con funzione energetica, quelli con funzione plastica e quelli con funzione bioregolatrice. Gli alimenti con funzione energetica appor tano prevalentemente glucidi complessi (cereali e derivati, tuberi), che assolvono alla funzione energetica di pronto uso, e lipidi (grassi e oli da condimento, frutta secca oleosa), che hanno invece funzione energetica di riser va. Questi alimenti apportano l’energia necessaria per la termoregolazione, per la digestione, per le normali attività fisiologiche (circolazione, respirazione, attività cardiaca e cerebrale) e muscolari, per soddisfare gli aumentati fabbisogni per particolari condizioni fisiologiche (crescita, gravidanza, allattamento). Gli alimenti con funzione plastica (o costruttiva) comprendono carni, prodotti ittici, uova, latte e prodotti lattiero-caseari, legumi secchi. Sono fonti alimentari di proteine, i nutrienti organici necessari per la crescita, il mantenimento della struttura fisica, la riparazione dei tessuti e la conservazione di un ottimale stato di salute. Gli alimenti con funzione bioregolatrice (o protettiva) comprendono prodotti ortofrutticoli e legumi freschi. Sono fonti alimentari di vitamine, sali minerali e composti bioattivi che regolano il metabolismo e le attività enzimatiche.

• di I gamma, cioè prodotti freschi o deperibili che non hanno subito nessun trattamento di conser vazione (ortofrutta, prodotti ittici, carne); • di II gamma, cioè prodotti in scatola e conserve, che hanno subito quindi trattamenti di conservazione (sterilizzazione, liofilizzazione, pastorizzazione, aggiunta di additivi); • di III gamma, cioè alimenti congelati e surgelati (ortaggi pronti per la cottura che hanno subito una mondatura); • di IV gamma, cioè prodotti ortofrutticoli di pronto consumo (frutta e verdure fresche, lavate, asciugate, tagliate, confezionate in vaschette o in sacchetti di plastica, in atmosfera controllata o modificata); • di V gamma, cioè prodotti pre-cotti o pre-cucinati non surgelati che, oltre ad essere già stati puliti e mondati, sono già cucinati e confezionati sottovuoto o in atmosfera controllata con una conser vabilità di 1-3 settimane a 0-3 °C e sono pronti da rigenerare e servire (lasagne, pizze pronte, minestre in busta, verdure).

La rilevanza nutrizionale

Il parametro della rilevanza nutrizionale distingue gli alimenti in: • primari, che sono indispensabili dal punto di vista nutrizionale per la sopravvivenza dell’organismo e, quindi, devono essere obbligatoriamente presenti, insieme all’acqua, nella dieta di ciascun individuo (cereali, prodotti ortofrutticoli, legumi, uova, latte, carni, prodotti ittici, oli e grassi); • accessori, che comprendono sostanze non indispensabili aggiunte al cibo per renderlo più palatabile (erbe aromatiche, spezie, condimenti) e quegli alimenti che sono consumati per piacere (prodotti dolciari, bibite zuccherate, bevande nervine e alcoliche).

MACROAREA 1 • I nutrienti

GUIDA ALLO STUDIO • • • • •

Quali categorie individua la classificazione di gamma? Che cosa differenzia gli alimenti di I e II gamma? Quali alimenti fanno parte della III e IV gamma? Quali prodotti costituiscono la V gamma? Quali categorie individua la rilevanza nutrizionale?

I SURGELATI SONO ALIMENTI DI I GAMMA

V F

LE PIZZE PRONTE SONO PRODOTTI DI II GAMMA

V F

LE CONSERVE SONO PRODOTTI DI V GAMMA

V F

LE CARNI FRESCHE SONO ALIMENTI DI I GAMMA

V F

LE INSALATE CONFEZIONATE SONO ALIMENTI DI IV GAMMA

V F

ACQUA E BIBITE ZUCCHERATE SONO ALIMENTI PRIMARI

V F

ERBE AROMATICHE, SPEZIE E CONDIMENTI SONO ALIMENTI ACCESSORI

V F

GLI ALIMENTI PRIMARI SONO INDISPENSABILI PER LA SOPRAVVIVENZA

V F

La concentrazione di princìpi alimentari

In natura non esiste un alimento “completo”: nessun singolo alimento contiene infatti nella giusta quantità tutte le sostanze necessarie all’organismo. Di conseguenza, solo utilizzando una grande varietà di alimenti nelle opportune combinazioni è possibile soddisfare i bisogni dell’organismo e alimentarsi correttamente. Per facilitare la composizione di una dieta corretta ed equilibrata, gli alimenti primari sono stati divisi in cinque gruppi in base alla concentrazione di princìpi alimentari. Secondo questo criterio, gli alimenti di uno stesso gruppo hanno lo stesso valore dal punto di vista nutrizionale perché: • si caratterizzano per l’apporto prevalente di uno stesso principio alimentare; • svolgono principalmente la medesima funzione nell’organismo; • rappresentano delle alternative di consumo, garantendo l’equilibrio nutrizionale e la varietà della dieta.

Alternando in modo corretto gli alimenti di tutti i cinque gruppi nel corso della settimana si ottiene un regime alimentare nutrizionalmente adeguato e vario. Per sostituire e variare gli alimenti all’interno di ciascun gruppo in modo adeguato, si deve ricordare che: • tutti i gruppi devono essere rappresentati nel menu giornaliero, anche se in quantità diverse, facendo riferimento alle porzioni raccomandate; • ogni giorno si devono scegliere alimenti diversi nell’ambito dello stesso gruppo; • le sostituzioni degli alimenti vanno fatte all’interno di uno stesso gruppo.

sezioni cidono con le alimentari coin Pyramid, la prima pi up gr ue nq I ci uide ono la Food G 92 dallo che compong osta nel 19 op pr re ta en im llo USDA al de e e id ic m rv ra pi formation Se In n io rit ). ut re N tu Agricul Human Depar tment of es at St d te ni (U

MEMO!

• • • • •

Glucidi complessi (amido) Proteine a basso valore biologico Fibra alimentare (soprattutto nei prodotti integrali) Vitamine idrosolubili (complesso B) Folati (nei prodotti integrali)

• • • • • •

Vitamine (C e provitamina A) Sali minerali Acqua Fibra alimentare Fruttosio Composti antiossidanti e bioattivi

Gruppo III - Latte e derivati

• • • • •

Proteine ad alto valore biologico Sali minerali (calcio e fosforo) Vitamine liposolubili (A, D) Vitamine idrosolubili (complesso B) Grassi saturi (formaggi)

Gruppo IV - Carni, prodotti ittici, uova, legumi secchi

• • • • • • •

Proteine ad alto valore biologico (carni, prodotti ittici, uova) Sali minerali (ferro, zinco, rame) Vitamine idrosolubili (complesso B) Proteine a medio valore biologico (legumi) Amido (legumi) Fibra alimentare (legumi) Folati (legumi)

• • • •

Lipidi AGE (acidi grassi essenziali) Acidi grassi saturi Vitamine liposolubili (A, D, E, K)

Gruppo I - Cereali e derivati, tuberi

Gruppo II - Ortaggi e frutta fresca

Gruppo V - Grassi e oli da condimento

UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

Che cosa sono i nutrienti

so i processi digestivi, gli amminoacidi che costituiscono i nutrienti semplici assorbiti e utilizzati dall’organismo.

Le sostanze chimiche contenute negli alimenti necessarie per il corretto svolgimento dei processi fisiologici e metabolici implicati nella crescita, nello sviluppo e nel mantenimento delle funzioni vitali dell’organismo costituiscono i nutrienti (o princìpi nutritivi). Queste sostanze sono distinte in base a precise caratteristiche chimiche e funzionali in: glucidi, lipidi, proteine, vitamine, sali minerali e acqua. I nutrienti: energia e natura Nutriente

Energia (kcal/g)

Natura

Acqua

Inorganica

Sali minerali

Inorganica

Vitamine

Organica

Glucidi

Organica

Lipidi

Organica

Proteine

Organica

Come sono utilizzati dall’organismo

Come si classificano In base al fabbisogno giornaliero e alle quantità presenti negli alimenti si possono dividere i nutrienti in macronutrienti e micronutrienti. I macronutrienti sono molecole mediamente presenti nell’ordine dei grammi su 100 g di alimento delle quali il nostro organismo ha bisogno quotidianamente in quantità elevate. Sono acqua, glucidi, lipidi e proteine. I micronutrienti sono molecole presenti negli alimenti nell’ordine di milligrammi o microgrammi e necessarie all’organismo in piccole quantità, vale a dire vitamine e sali minerali. In relazione alla natura chimica, i nutrienti sono classificati in nutrienti di natura organica, che possiedono catene carboniose, e nutrienti di natura inorganica, cioè che non presentano catene carboniose. Sono nutrienti di natura organica i glucidi, i lipidi, le proteine e le vitamine, mentre sono nutrienti di natura inorganica i sali minerali e l’acqua.

I nutrienti sono assunti con gli alimenti, resi disponibili attraverso la digestione, assorbiti nell’apparato gastroenterico, trasportati alle cellule nel flusso sanguigno e utilizzati mediante le trasformazioni biochimiche del metabolismo. Gli alimenti possono contenere sia nutrienti semplici, già assorbibili e utilizzabili come tali , sia nutrienti complessi da cui si ottengono i nutrienti semplici effettivamente assorbibili e utilizzabili. Per esempio, le proteine sono nutrienti complessi dai quali si ottengono, attraverGUIDA ALLO STUDIO • • • • • • • •

Che cosa sono i nutrienti? In quali gruppi sono suddivisi? Come sono utilizzati dall’organismo? Che cosa differenzia i nutrienti semplici dai nutrienti complessi? Che cosa sono i macronutrienti? Che cosa sono i micronutrienti? Come sono distinti i nutrienti in base alla natura chimica? Quali nutrienti sono di natura organica e quali di natura inorganica?

I NUTRIENTI COMPLESSI SONO RESI DISPONIBILI E ASSORBIBILI ATTRAVERSO LA DIGESTIONE

V F

I NUTRIENTI SEMPLICI SONO ASSORBIBILI E UTILIZZABILI COME TALI

V F

MACROAREA 1 • I nutrienti

LE PROTEINE SONO NUTRIENTI SEMPLICI

V F

I MACRONUTRIENTI SONO CONTENUTI NEGLI ALIMENTI NELL’ORDINE DEI MILLIGRAMMI O MICROGRAMMI

V F

SONO MACRONUTRIENTI LE VITAMINE E I SALI MINERALI

V F

L’ORGANISMO HA BISOGNO DI PICCOLE QUANTITÀ DI MICRONUTRIENTI

V F

VITAMINE, PROTEINE, LIPIDI E GLUCIDI SONO NUTRIENTI DI NATURA ORGANICA

V F

Quali funzioni assolvono Alcuni nutrienti sono in grado di fornire energia all’organismo e, per questo, sono classificati come nutrienti energetici, rappresentati da glucidi, lipidi e proteine. L’energia che si sprigiona sotto forma di calore quando questi macronutrienti organici sono metabolizzati (cioè scissi nell’organismo umano) si misura in calorie: glucidi e proteine forniscono 4 kcal per grammo, i lipidi 9 kcal per grammo. I nutrienti non energetici, rappresentati dall’acqua e dai micronutrienti (vitamine e sali minerali), anche se non forniscono energia, svolgono importanti funzioni nell’organismo: hanno infatti il ruolo di bioregolatori dei processi metabolici (molecole regolatrici). Oltre alla funzione energetica e a quella bioregolatrice, i nutrienti svolgono anche funzione plastica cioè forniscono i materiali da costruzione necessari per il rinnovamento e la crescita di tessuti e organi: i nutrienti non sono quindi intercambiabili, ma rispondono a specifiche esigenze fisiologiche dell’organismo. rgia chiare solo l’ene grado di utilizz olecole: in m no lle so i de i nt vive gami chimic le i de Gli or ganismi nergia ra l’e , ttu distrutta a dalla ro re né creata né forme di ener gia mica che deriv se es ò pu n ia no altre poiché l’energ ca. asformata in voro) ed elettri i nutrienti è tr (la ca ni ca ec m contenuta ne , e) or al (c a ic rm come quella te

MEMO!

Quali sono essenziali

GUIDA ALLO STUDIO • Come sono classificati i nutrienti in base alla funzione che svolgono nell’organismo? • Quando un nutriente è essenziale? • Quali nutrienti sono essenziali per l’organismo umano?

VITAMINE E GLUCIDI SONO NUTRIENTI ENERGETICI V F I NUTRIENTI POSSONO AVERE FUNZIONE ENERGETICA, BIOREGOLATRICE V F O PLASTICA I NUTRIENTI ESSENZIALI NON POSSONO ESSERE SINTETIZZATI DALL’ORGANISMO IN V F QUANTITÀ SUFFICIENTI LA MANCATA ASSUNZIONE DI NUTRIENTI ESSENZIALI PUÒ GENERARE STATI V F DI CARENZA

Sono definiti nutrienti essenziali quelli che l’organismo non è in grado di sintetizzare a partire da altre molecole e che, essendo indispensabili e insostituibili per lo svolgimento delle funzioni fisiologiche, vanno assunti obbligatoriamente ogni giorno con gli alimenti. Un nutriente può essere definito essenziale se:

ACQUA, VITAMINE E SALI MINERALI NON SONO V F NUTRIENTI ESSENZIALI

• non può essere sintetizzato dall’organismo in quantità adeguate alle necessità; • è necessario per importanti funzioni fisiologiche e biochimiche implicate nei processi di crescita e di mantenimento dello stato di salute; • in caso di mancata assunzione determina l’insorgenza di specifici sintomi da carenza; • i sintomi da carenza sono prevenuti o corretti solo dalla sostanza in questione o da suoi precursori ma non da altre sostanze.

I NUTRIENTI ESSENZIALI SONO GLI STESSI PER TUTTI GLI ORGANISMI ANIMALI V F

L’essenzialità di un nutriente è specie-specifica, cioè varia da una specie all’altra, e pertanto non è una caratteristica del nutriente ma della specie. Per l’organismo umano sono essenziali l’acqua, alcuni amminoacidi, alcuni acidi grassi, le vitamine e i sali minerali.

I NUTRIENTI ESSENZIALI POSSONO ESSERE ESCLUSI V F DALLA DIETA

MEMO!

lità e di essenzia Si parla anch sire ca di per in condizionata tolopa o e ch gi lo tuazioni fisio un ari nelle quali giche particol n esno te en m al nutriente norm ò diventare. senziale lo pu

UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

Come si calcola il valore energetico degli alimenti

I nutrienti calorici producono energia nella forma di energia chimica e di calore in conseguenza della loro ossidazione . Il loro potere calorico è determinabile per mezzo di uno strumento detto bomba calorimetrica. La bomba calorimetrica (o bomba di Ber thelot) è una camera isolata, all’interno della quale si pone, in presenza di ossigeno, una quantità pesata dell’alimento in esame: innescando la combustione mediante un dispositivo elettrico si determina l’ossidazione completa del campione, liberando tutta l’energia chimica in esso contenuta sotto forma di calore. Il calore che si sviluppa è trasferito all’acqua che circonda la camera e la variazione di temperatura dell’acqua è utilizzata per calcolare il valore energetico dell’alimento.

Per ossidazione si intende un processo con il quale un elemento o un composto (detto riducente), ossidandosi, cede elettroni a un’altra specie chimica.

Nel Sistema Internazionale, le unità di misura dell’energia sono il joule (J) e il kilojoule (kJ), che è un suo multiplo (1 kJ = 1000 J). Le relazioni tra le due unità di misura dell’energia sono: • 1 kcal corrisponde a 4,184 kJ; • 1 kJ corrisponde a 0,239 kcal.

Il joule è l’energia necessaria per muovere di un metro la massa di un chilogrammo alla velocità di 1 m/sec applicando la forza di 1 newton.

Che cosa si intende per valore calorico fisico, fisiologico e netto Gli esperimenti condotti con la bomba calorimetrica hanno fissato il valore calorico fisico dei nutrienti (o energia propria degli alimenti) a: • 1 g di proteine = 5,65 kcal; • 1 g di glucidi = 4,1 kcal; • 1 g di lipidi = 9,3 kcal.

dispositivo elettrico per l’accensione termometro

valvola per l’ingresso di ossigeno –

agitatore

pareti d’isolanti

acqua

Come si misura l’energia L’unità di misura comunemente utilizzata per la misurazione dell’energia è la caloria (cal), che è definita come la quantità di calore necessaria per elevare di un grado Celsius (da 14,5 °C a 15,5 °C) la temperatura di 1 g di acqua distillata alla pressione di 1 atm. Nella pratica si utilizza la chilocaloria (kcal), che è un multiplo della caloria (1 kcal = 1000 cal).

MACROAREA 1 • I nutrienti

A differenza di quanto avviene nella bomba calorimetrica, l’organismo non è però in grado di ossidare completamente tutti i princìpi nutritivi, in particolare per quanto riguarda le proteine. Infatti, queste producono molecole come l’urea che contengono ancora una piccola quantità di energia chimica. In base a queste considerazioni si parla, pertanto, di valore calorico fisiologico che per le proteine diventa di 4,4 kcal/g. Inoltre, durante i processi digestivi parte dei nutrienti non è effettivamente assorbita ma è persa attraverso le feci. Si deve considerare quindi il coefficiente di digeribilità (o di assorbimento). Questo coefficiente indica la percentuale di alimento ingerito che è effettivamente assorbita e corrisponde a:

A partire da questi valori si ottengono i fattori di conversione calorica dei nutrienti, corrispondenti al valore calorico netto (o reale o energia metabolizzabile) che, nell’organismo umano, è pari a: • 1 g di proteine = 4 kcal = 17 kJ; • 1 g di glucidi = 4 kcal = 17 kJ; • 1 g di lipidi = 9 kcal = 37 kJ. L’apporto energetico di un alimento è calcolato, a partire dalle quantità introdotte nell’organismo, con apposite tavole di composizione degli alimenti.

(alimento ingerito – alimento nelle feci)/ alimento ingerito × 100

Il coefficiente di digeribilità dei nutrienti calorici è pari a: • 98% per i glucidi; • 96% per le proteine animali e 90% per quelle vegetali; • 97% per i lipidi.

GUIDA ALLO STUDIO • Quale strumento è usato per determinare il potere calorico dei nutrienti? • Come funziona questo strumento? • Quale forma di energia producono i nutrienti e come? • Quali sono le unità di misura dell’energia? • Che cos’è la caloria? • Che cos’è il joule? • A quanto è stato fissato il valore calorico fisico dei nutrienti? • Che cosa si intende per valore calorico fisiologico? • Che cosa indica il coefficiente di digeribilità? • Come si calcola il coefficiente di digeribilità? • A quanto ammonta il valore calorico netto?

I NUTRIENTI CALORICI PRODUCONO ENERGIA CHIMICA E CALORE LA BOMBA CALORIMETRICA È UTILIZZATA PER DETERMINARE IL POTERE CALORICO DI VITAMINE E SALI MINERALI

V F

CON LA BOMBA CALORIMETRICA IL POTERE CALORICO DEI NUTRIENTI È CALCOLATO A PARTIRE DALLA VARIAZIONE DI TEMPERATURA DELL’ACQUA

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L’UNITÀ DI MISURA DELL’ENERGIA È LA CALORIA

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1 KCAL CORRISPONDE A 0,238 KJ

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IL VALORE CALORICO FISICO DEI GLUCIDI È DI 9,3 KCAL/G

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L’ORGANISMO PUÒ OSSIDARE COMPLETAMENTE TUTTI I PRINCÌPI NUTRITIVI

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L’UREA CONTIENE ENERGIA CHIMICA

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IL VALORE CALORICO FISIOLOGICO DELLE PROTEINE È DI 4,4 KCAL/G

V F

DURANTE I PROCESSI DIGESTIVI UNA QUOTA DI NUTRIENTI È PERSA CON LE FECI

V F

IL COEFFICIENTE DI DIGERIBILITÀ INDICA LA PERCENTUALE EFFETTIVAMENTE ASSORBITA DI UN ALIMENTO

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IL COEFFICIENTE DI DIGERIBILITÀ DEI LIPIDI È DEL 97%

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IL COEFFICIENTE DI DIGERIBILITÀ DI PROTEINE ANIMALI E VEGETALI È UGUALE

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IL VALORE CALORICO NETTO DI PROTEINE E GLUCIDI È DI 4 KCAL/G

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PER CALCOLARE L’APPORTO ENERGETICO DI UN ALIMENTO SI DEVE CONOSCERE LA QUANTITÀ INGERITA

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UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

Che cosa sono le sostanze non nutrienti di interesse nutrizionale

Oltre ai nutrienti veri e propri, negli alimenti sono sostanze presenti che non hanno caratteristiche tali da poter essere considerate nutrienti ma che hanno effetti sull’organismo e contribuiscono a determinarne lo stato di salute. Queste sostanze non nutrienti di interesse nutrizionale comprendono la fibra alimentare, i composti antiossidanti e bioattivi (polifenoli, carotenoidi, glucosinolati), i probiotici, i prebiotici, le sostanze nervine, ma anche l’alcol.

Che cosa sono l’alimentazione e la nutrizione

I termini mangiare, alimentarsi e nutrirsi che, nell’uso quotidiano, sono utilizzati in modo indistinto non sono sinonimi intercambiabili.

MEMO!

ndo un nu, pur non esse mo. L’alcol etilico am gr r pe a 7 kcal triente, apport

GUIDA ALLO STUDIO • Che cosa sono le sostanze non nutrienti di interesse nutrizionale? • Che cosa comprendono?

Che cosa significa mangiare Mangiare indica la risposta a un bisogno fisiologico fondamentale, diffuso in tutto il regno animale e rappresentato dallo stimolo della fame. La fame è lo stimolo dovuto ad una reale carenza energetica che spinge un individuo a ingerire del cibo in modo aspecifico, senza alcuna predilezione e in quantità anche elevate. L’assunzione di cibo in risposta allo stimolo della fame determina la comparsa della sazietà. Con questo termine si indicano in realtà due diversi momenti che si susseguono dopo i pasti: • la sazietà precoce (o saziamento) che inizia con l’assunzione del cibo per terminare poco dopo il pasto, è correlata alla quantità e alla qualità del cibo ingerito e determina la cessazione del pasto; • la sazietà tardiva, che si instaura nel periodo postprandiale ed è caratterizzata dall’assenza di fame tra un pasto e l’altro, dura diverse ore e dipende dalla quantità e dalla qualità dei macronutrienti assunti.

SONO SOSTANZE NON NUTRIENTI DI INTERESSE NUTRIZIONALE: V I PROBIOTICI L’ALCOL E LA FIBRA V ALIMENTARE LA FIBRA ALIMENTARE E LE SOSTANZE NERVINE V LE VITAMINE E I COMPOSTI V BIOATTIVI I POLIFENOLI E I CAROTENOIDI L’ALCOL, LE SOSTANZE NERVINE E I SALI MINERALI

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MEMO!

MACROAREA 1 • I nutrienti

F F F F

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GUIDA ALLO STUDIO • • • • • • • •

Che cosa significa mangiare? Che cosa è la fame? Che cosa si intende per sazietà? Che cosa indica l’appetito? Che cosa significa alimentarsi? Che cosa indica l’alimentazione? Da quali fattori dipende? Che cosa sono le culture alimentari?

MANGIARE È LA RISPOSTA A UN BISOGNO FISIOLOGICO V F FONDAMENTALE

Che cosa significa alimentarsi Alimentarsi significa scegliere, preparare e assumere volontariamente alimenti e bevande, variamente combinati, sotto l’influenza di molteplici fattori: ci alimentiamo per scopi nutrizionali, ossia spinti da esigenze e fabbisogni strettamente fisiologici e metabolici e per piacere. L’uomo non mangia nutrienti, ma alimenti dei quali ha imparato a conoscere e apprezzare le caratteristiche organolettiche. L’alimentazione è identificata con il gesto volontario e consapevole di assumere cibo e comprende quindi quell’insieme di fattori che portano al riconoscimento e al soddisfacimento dei bisogni alimentari individuali in funzione delle specificità psicofisiche, della sicurezza e dei gusti, della cultura, delle tradizioni e dello stile di vita esistenti nell’ambiente nel quale l’individuo vive. Gli alimenti utilizzati abitualmente dalle varie popolazioni umane sono assai inferiori a quelli potenzialmente disponibili: si creano così delle differenze per aree geografiche e per comunità che costituiscono delle vere culture alimentari. Anche se è vero che dal punto di vista biologico l’uomo mangia perché ha fame, in condizioni di abbondanza di risorse alimentari disponibili, le scelte alimentari e i comportamenti verso il cibo sono guidati non tanto dalle necessità energetiche e nutrizionali quanto dagli altri fattori citati. Per questo, l’alimentazione è stile di vita nell’accezione più completa e vasta del termine.

SI MANGIA SOLO V F PER FAME LA FAME È DOVUTA A UNA REALE CARENZA V F ENERGETICA L’APPETITO È IL DESIDERIO DI ASSUMERE UN DETERMINATO ALIMENTO V F LA SAZIETÀ PRECOCE È CARATTERIZZATA DALL’ASSENZA DI APPETITO TRA UN PASTO E L’ALTRO V F ALIMENTARSI SIGNIFICA ASSUMERE CIBO V F IN MODO ASPECIFICO L’ALIMENTAZIONE È IL GESTO VOLONTARIO V F DI ASSUMERE CIBO IL COMPORTAMENTO ALIMENTARE DIPENDE ANCHE DA FATTORI V F CULTURALI GLI ALIMENTI NORMALMENTE CONSUMATI SONO NETTAMENTE INFERIORI A QUELLI POTENZIALMENTE V F DISPONIBILI L’ALIMENTAZIONE È UNO STILE DI VITA

UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

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Che cosa significa nutrirsi Nutrirsi significa fornire all’organismo le sostanze (nutrienti e sostanze non nutrienti di interesse nutrizionale) necessarie dal punto di vista quantitativo e qualitativo per conservarsi in una condizione di salute e benessere e per svolgere le normali attività quotidiane. La nutrizione rappresenta l’utilizzazione da parte dell’organismo dei composti acquisiti attraverso l’alimentazione. Nell’ambito della nutrizione si distinguono diverse fasi: • la digestione, che è il complesso delle trasformazioni e delle degradazioni delle macromolecole contenute negli alimenti a livello dell’apparato digerente; • l’assorbimento, che è il passaggio dall’intestino al sangue, attraverso le cellule intestinali, dei nutrienti e il successivo trasporto alle cellule dei diversi organi per il loro utilizzo; • il metabolismo, che è il complesso di tutte le reazioni chimiche che avvengono a livello cellulare e che rendono possibili la produzione di energia e lo svolgimento delle normali attività dell’organismo; • l’escrezione, cioè l’eliminazione all’esterno dei prodotti terminali del metabolismo.

MACROAREA 1 • I nutrienti

GUIDA ALLO STUDIO • • • • •

Che cosa significa nutrirsi? Che cos’è la nutrizione? In quali fasi si articola? Che cos’è la digestione? In che cosa consiste l’assorbimento? • Che cos’è il metabolismo?

LA DIGESTIONE È IL PASSAGGIO DEI NUTRIENTI DALL’INTESTINO V F AL SANGUE IL METABOLISMO È L’ELIMINAZIONE ALL’ESTERNO DEI PRODOTI TERMINALI DELLA V F DIGESTIONE IL METABOLISMO RENDE POSSIBILE LA PRODUZIONE V F DI ENERGIA

Come si nutrono gli organismi viventi GUIDA ALLO STUDIO Gli organismi viventi, vegetali e animali, traggono dall’ambiente l’energia e le sostanze chimiche delle quali hanno bisogno per svolgere le proprie funzioni vitali, ossia per crescere, mantenersi e riprodursi e quindi per sopravvivere e vivere. Alcuni esseri viventi come le piante e certi tipi di batteri hanno la capacità di sintetizzare le molecole organiche di cui hanno bisogno utilizzando le sostanze inorganiche presenti in natura (acqua, anidride carbonica e sali minerali): sono per questo definiti organismi autotrofi (dal greco autos, da se stesso, e trophos, alimentazione). Altri esseri viventi, tra i quali l’uomo, non sono in grado di sintetizzare le proprie molecole organiche autonomamente a partire da molecole inorganiche, ma necessitano di molecole preformate, cioè dei composti organici precedentemente sintetizzati dagli organismi autotrofi: sono definiti pertanto organismi eterotrofi (dal greco héteros, altro, differente, e trophos, alimentazione).

• Che cosa traggono gli organismi animali e vegetali dall’ambiente di vita? • Che cosa si intende per organismo eterotrofo? • Che cosa si intende per organismo autotrofo?

GLI ORGANISMI ANIMALI E VEGETALI TRAGGONO DALL’AMBIENTE DI VITA NUTRIMENTO ED ENERGIA

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GLI ORGANISMI AUTOTROFI SONO IN GRADO DI AUTONUTRIRSI

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GLI ORGANISMI ETEROROFI SINTETIZZANO MOLECOLE ORGANICHE A PARTIRE DALLE MOLECOLE INORGANICHE V F PRESENTI IN NATURA V F L’UOMO È UN ORGANISMO ETEROTROFO GLI ORGANISMI ETEROTROFI HANNO BISOGNO DEI COMPOSTI ORGANICI SINTETIZZATI V F DAGLI ORGANISMI AUTOTROFI

Che cos’è il metabolismo

Con il termine metabolismo (dal greco metabolé, trasformazione) si indicano tutti i processi biochimici e le trasformazioni energetiche che avvengono negli organismi a livello cellulare e rendono possibili la produzione di energia e lo svolgimento delle normali attività. Il metabolismo si sviluppa in due fasi: il catabolismo e l’anabolismo.

Nutrienti Glucidi Lipidi Proteine

ulto ll’individuo ad in equilibrio ne cita (bambini e no so o m is ol anab ti in cres Catabolismo e e. Nei sogget , per assio di nutrizion at predominante st ce o ve on in bu ta in ul ris o m lis nabo . adolescenti) l’a processo di accrescimento ale rm no il re ra cu

MEMO!

Macromolecole Proteine Polisaccaridi Lipidi Acidi nucleici

ATP ATP

GUIDA ALLO STUDIO Catabolismo (ossidativo)

Prodotti finali Acqua Anidride carbonica Ammoniaca

ENERGIA CHIMICA

Anabolismo (riduttivo)

ATP ATP

Precursori Amminoacidi Zuccheri Acidi grassi Basi azotate

• Che cosa individua il termine metabolismo? • In quali fasi si articola? • Quando prevale l’anabolismo?

IL METABOLISMO RENDE POSSIBILE LA PRODUZIONE DI ENERGIA

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IL CATABOLISMO PREVALE SULL’ANABOLISMO NELL’INDIVIDUO ADULTO SANO

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UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

Che cos’è il catabolismo

Il catabolismo è caratterizzato dalla demolizione delle biomolecole complesse (glucidi, lipidi, proteine) contenute negli alimenti in molecole più semplici. Questo processo avviene attraverso una serie di reazioni chimiche che portano alla rottura dei legami chimici con liberazione di una certa quantità di energia chimica, destinata ad essere impiegata nell’anabolismo.

Come avviene la liberazione di energia L’energia potenziale contenuta nelle molecole dei macronutrienti degli alimenti è liberata attraverso le reazioni chimiche di idrolisi e ossidazione del metabolismo energetico: con la liberazione progressiva di energia si passa quindi gradualmente da molecole a più alto contenuto energetico a molecole a minor contenuto di energia. L’energia prodotta da queste reazioni non è trasferita direttamente alle cellule che la devono utilizzare per produrre lavoro, ma è impiegata per sintetizzare un composto altamente energetico, l’ATP (adenosintrifosfato). L’ATP è la fonte energetica fondamentale per l’espletamento di ogni tipo di lavoro cellulare (meccanico, chimico, elettrico, termico) necessario ad ogni funzione vitale. L’energia potenziale contenuta nell’ATP può essere successivamente utilizzata dalle cellule per ogni forma di lavoro biologico: quando la cellula ha bisogno di energia, l’ATP è scisso in ADP (adenosindifosfato), liberando un gruppo fosfato ed energia:

piccola dell’energia totale racchiusa nei legami delle macromolecole. Nel terzo stadio gli intermedi ottenuti nella fase precedente sono incanalati in una via metabolica comune finale ossidativa, rappresentata dal ciclo di Krebs (o ciclo dell’acido citrico o ciclo degli acidi tricarbossilici), che estrae tutta l’energia possibile dai legami chimici attraverso reazioni di ossidoriduzione. I composti sono completamente degradati ad acqua, anidride carbonica e ammoniaca, che rappresentano i prodotti terminali del catabolismo. Attraverso la respirazione cellulare, la riossidazione delle molecole ridotte nel ciclo di Krebs è accoppiata alla produzione di energia sotto forma di ATP durante la fosforilazione ossidativa, in cui l’accettore finale di tutti gli elettroni provenienti dai cicli metabolici precedenti è l’ossigeno molecolare. In quest’ultimo stadio comune è liberata e conservata la maggior parte dell’energia chimica presente nei nutrienti. Il ciclo di Krebs rappresenta una vera “fornace metabolica”, nella quale confluiscono i prodotti del catabolismo glucidico, lipidico e proteico per essere ossidati e produrre ATP. La reazione di idrolisi provoca la scissione di un composto in due o più parti, tra loro uguali o diverse, per effetto di una o più molecole di acqua.

ATP → ADP + gruppo fosfato + energia L’ADP è poi riconvertito in ATP dai cicli metabolici che sfruttano l’energia liberata durante il catabolismo. Il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa

Che cosa avviene nei tre stadi del catabolismo Nel catabolismo si possono distinguere tre stadi diversi costituiti da una serie di reazioni enzimatiche successive. Nel primo stadio i macronutrienti sono scissi nelle rispettive unità costitutive più semplici: • i glucidi complessi in glucidi semplici; • le proteine in amminoacidi; • i lipidi in acidi grassi e glicerolo. Questa prima fase costituisce la digestione e l’assorbimento dei nutrienti. Si tratta di uno stadio essenzialmente idrolitico, nel quale non si libera energia utilizzabile dalle cellule. Nel secondo stadio i glucidi semplici, gli amminoacidi e gli acidi grassi sono degradati a intermedi metabolici fondamentali formati da pochi atomi di carbonio attraverso vie metaboliche specifiche per ciascun nutriente: la glicolisi per i glucidi, la beta-ossidazione per i lipidi e l’eventuale deaminazione dei singoli amminoacidi. Uno degli intermedi metabolici più importanti è l’acetil coenzima A (o acetil-CoA), che è la molecola fondamentale del metabolismo cellulare. In questa fase, si verifica la liberazione di una parte relativamente

MACROAREA 1 • I nutrienti

Il ciclo di Krebs rappresenta il processo metabolico nel quale confluiscono tutti i prodotti del catabolismo dei macronutrienti: glucidi, lipidi e proteine sono degradati ad acqua e anidride carbonica con formazione di energia chimica, direttamente e tramite la connessione con la catena respiratoria di trasporto degli elettroni, accoppiata alla fosforilazione ossidativa.

Il catabolismo dei glucidi I glucidi sono l’unico substrato energetico in grado di fornire energia anche in assenza di ossigeno (anaerobiosi). Il catabolismo dei glucidi ha origine dal glucosio alimentare o dalle riserve di glicogeno epatico e muscolare.

Il catabolismo dei lipidi La funzione principale di lipidi è quella energetica: i lipidi sono immagazzinati nel tessuto adiposo come trigliceridi, che costituiscono la base del catabolismo lipidico.

Il catabolismo proteico L’utilizzo delle proteine a scopo energetico è secondaria: normalmente il catabolismo proteico concorre al fabbisogno energetico per il 2-4%. Tale valore aumenta però in caso di deplezione glucidica.

GUIDA ALLO STUDIO • • • • • • • • •

Che cos’è l’anabolismo

Che cosa caratterizza il catabolismo? Come si libera energia? Come viene impiegata? Che cos’è l’ATP? Che cosa succede quando la cellula ha bisogno di energia? Che cosa avviene nel primo stadio dal catabolismo? Che cosa avviene nel secondo stadio? Che cos’è l’acetil coenzima A? Che cosa avviene nel terzo stadio del catabolismo? Che cosa rappresenta il ciclo di Krebs?

IL CATABOLISMO SI CARATTERIZZA PER LA V F SINTESI DI MOLECOLE COMPLESSE IL CATABOLISMO CONSUMA UNA PARTE DELL’ENERGIA CHIMICA LIBERATA V F DAI NUTRIENTI L’ENERGIA CHIMICA CONTENUTA NEI NUTRIENTI È LIBERATA ATTRAVERSO V F REAZIONI DI IDROLISI E OSSIDAZIONE CON IL CATABOLISMO SI PASSA DA MOLECOLE COMPLESSE A MOLECOLE VIA VIA V F PIÙ SEMPLICI L’ENERGIA PRODOTTA DALLE REAZIONI CATABOLICHE È INVIATA DIRETTAMENTE ALLE CELLULE L’ATP È LA FONTE DI ENERGIA FONDAMENTALE PER LE ATTIVITÀ CELLULARI QUANDO LA CELLULA HA BISOGNO DI ENERGIA SCINDE L’ADP IN ATP, LIBERANDO UN GRUPPO FOSFATO ED ENERGIA IL PRIMO STADIO DEL CATABOLISMO COSTITUISCE LA DIGESTIONE E L’ASSORBIMENTO

V F V F

L’anabolismo consiste nella sintesi di biomolecole di maggiore complessità a partire da molecole più semplici (precursori), utilizzando l’energia prodotta dalle reazioni cataboliche la biosintesi dei glucidi, la biosintesi dei lipidi, la biosintesi di amminoacidi e proteine. Infatti, le reazioni chimiche che portano alla formazione di nuovi legami chimici avvengono assorbendo una certa quantità di energia, che è quindi necessaria per attivare la reazione. L’anabolismo comprende tutte le reazioni enzimatiche che permettono all’organismo di utilizzare i nutrienti introdotti con gli alimenti per la sintesi di molecole complesse indispensabili per lo svolgimento regolare dei processi plastici ed energetici dell’organismo. Attraverso i processi anabolici (o biosintetici) si arriva: • alla produzione delle molecole per l’accumulo di energia, degli enzimi e degli ormoni; • alla formazione e alla riparazione di cellule e tessuti; • al mantenimento strutturale dell’organismo e all’accrescimento. Al contrario delle reazioni cataboliche, le reazioni anaboliche biosintetiche richiedono un apporto di energia: è utilizzata l’energia prodotta dai cicli catabolici e immagazzinata sotto forma di ATP. Esistono alcuni intermedi comuni ai due aspetti del metabolismo e lo stesso ciclo di Krebs può dar vita a precursori utilizzati nelle reazioni biosintetiche.

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GUIDA ALLO STUDIO • • • •

La biosintesi dei glucidi L’anabolismo dei glucidi comprende due serie di reazioni: la neoglucogenesi e la glicogenosintesi.

La biosintesi dei lipidi La biosintesi degli acidi grassi (o lipogenesi) avviene principalmente nel citoplasma delle cellule del fegato, del tessuto adiposo, dei reni, dei polmoni e della ghiandola mammaria.

La biosintesi di amminoacidi e proteine L’organismo umano è in grado di sintetizzare solo alcuni amminoacidi attraverso la sintesi degli scheletri carboniosi dei corrispondenti chetoacidi, che avviene mediante vie metaboliche specifiche per ogni amminoacido, seguita dall’aggiunta del gruppo amminico mediante transaminazione.

In che cosa consiste l’anabolismo? Che cosa impiega? Quali sono i suoi obiettivi? In che cosa si differenzia dal catabolismo?

L’ANABOLISMO: A LIBERA ENERGIA B CONSUMA ENERGIA L’ANABOLISMO RIGUARDA: A LA SINTESI DI BIOMOLECOLE B LA DEMOLIZIONE DI BIOMOLECOLE COMPLESSE L’ANABOLISMO: A ROMPE I LEGAMI CHIMICI B FORMA NUOVI LEGAMI CHIMICI L’ANABOLISMO: A UTILIZZA L’ENERGIA LIBERATA DALLE REAZIONI CATABOLICHE B IMMAGAZZINA L’ENERGIA RENDENDOLA DISPONIBILE PER LE REAZIONI CATABOLICHE

UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

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Che cosa sono e come si classificano gli alimenti – Gli alimenti sono sostanze prive di effetti velenosi e tossici, commestibili, ingeribili e organoletticamente gradevoli, che forniscono all’organismo l’energia e i composti utili o necessari per soddisfare le esigenze vitali. Possono essere solidi o liquidi, naturali o trasformati, consumati da soli o in miscela, crudi o cotti e avere origine animale, vegetale, fungina o minerale. Sono classificati secondo diversi criteri: lo stato fisico (solidi o liquidi), la disponibilità in natura (naturali o naturali trasformati), la modalità d’uso (consumabili crudi o cotti, da soli o in miscela), l’origine e la categoria merceologica (alimenti di origine vegetale, animale fungina o minerale). In base alla manipolazione subita (classificazione di gamma) sono individuati cinque gruppi: I gamma (prodotti freschi o deperibili, come ortofrutta, prodotti ittici, carni), II gamma (prodotti in scatola e conserve, sottoposti a pastorizzazione, sterilizzazione, liofilizzazione e aggiunta di additivi), III gamma (alimenti congelati e surgelati), IV gamma (ortofrutticoli di pronto consumo), V gamma (prodotti pre-cotti non surgelati, conservati sottovuoto o in atmosfera controllata). In base alla rilevanza nutrizionale gli alimenti sono distinti in primari (cereali, prodotti ortofrutticoli, legumi, uova, carni, prodotti ittici, latte e derivati, oli e grassi, acqua) e accessori (erbe aromatiche, spezie, condimenti, prodotti dolciari, bibite zuccherate, bevande nervine e alcoliche). La funzione nutrizionale dipende dai nutrienti contenuti nell’alimento e può essere energetica (cereali e derivati, tuberi, oli e grassi, frutta secca oleosa), plastica (carni, prodotti ittici, uova, latte e derivati, legumi secchi) o bioregolatrice (ortaggi, frutta, legumi freschi). La classificazione in base alla concentrazione di princìpi alimentati divide gli alimenti in cinque gruppi: gruppo I – cereali e tuberi (glucidi complessi); gruppo II – ortaggi e frutta fresca (vitamine); gruppo III – latte e derivati (proteine ad alto valore biologico, calcio e fosforo); gruppo IV – carni, prodotti ittici, uova e legumi secchi (proteine ad alto valore biologico, sali minerali, vitamine del gruppo B); gruppo V – grassi e oli da condimento (lipidi).

Che cosa sono, come si classificano e che cosa caratterizza i nutrienti – I nutrienti sono le sostanze chimiche contenute negli alimenti, rese disponibili per l’assorbimento attraverso la digestione e utilizzate mediante il metabolismo, che sono necessarie per lo svolgimento dei processi fisiologici e metabolici dell’organismo (crescita, sviluppo e mantenimento delle funzioni vitali). Queste sostanze sono distinte in: glucidi, lipidi, proteine, vitamine, sali minerali e acqua. In base al fabbisogno giornaliero e al contenuto negli alimenti sono distinti in macronutrienti (acqua, glucidi, lipidi e proteine) e micronutrienti (vitamine, sali minerali). In relazione alla natura chimica sono distinti in nutrienti di natura organica (che possiedono catene carboniose, come nel caso di glucidi, lipidi, proteine e vitamine) e nutrienti di natura inorganica (che sono privi di catene carboniose, come nel caso di acqua e sali minerali). Un nutriente è essenziale quando l’organismo non è in grado di sintetizzarlo a partire da altre molecole e va necessariamente assunto con la dieta. I nutrienti energetici (glucidi, lipidi e proteine) forniscono energia, misurata in calorie (4 kcal/g per i glucidi e le proteine, 9 kcal/g per i lipidi). I nutrienti non energetici (acqua, sali minerali e vitamine) hanno invece il ruolo di bioregolatori dei processi metabolici. Oltre alla funzione energetica e bioregolatrice, i nutrienti svolgono anche funzione plastica.

MACROAREA 1 • I nutrienti

Che cosa sono le sostanze non nutrienti di interesse nutrizionale – Queste sostanze non hanno caratteristiche tali da essere catalogate come nutrienti ma hanno effetti sull’organismo, del quale contribuiscono a determinare lo stato di salute. Comprendono i composti antiossidanti e bioattivi, i probiotici, i prebiotici, le sostanze nervine, l’alcol. Che cosa significa mangiare, alimentarsi e nutrirsi – Mangiare indica una risposta a un bisogno fisiologico fondamentale, la fame, uno stimolo dovuto a una reale carenza energetica. L’assunzione di cibo determina la comparsa della sazietà, che può essere precoce (che inizia con l’assunzione di cibo) o tardiva (che si instaura nel periodo postprandiale). L’appetito è invece il desiderio di assumere un particolare alimento. Alimentarsi significa invece scegliere, preparare e assumere in modo volontario e consapevole alimenti e bevande. Ogni individuo seleziona gli alimenti da consumare sulla base di fattori personali e collettivi, scegliendo quei prodotti alimentari che ritiene gradevoli tra quelli che la sua cultura considera commestibili e che sono fisicamente disponibili ed economicamente accessibili. Nutrirsi significa fornire all’organismo le sostanze necessarie per conservare una condizione di salute e benessere. La nutrizione rappresenta l’utilizzazione dei composti acquisiti con l’alimentazione e si articola in digestione, assorbimento, metabolismo ed escrezione.

Che cos’è il metabolismo – Per metabolismo si intendono tutti i processi biochimici e le trasformazioni energetiche che avvengono a livello cellulare e permettono la produzione di energia e lo svolgimento delle normali attività dell’organismo. Il metabolismo si articola in il catabolismo e l’anabolismo. Con il catabolismo i nutrienti organici assunti con l’alimentazione sono degradati in molecole più semplici per estrarne l’energia (attraverso reazioni di idrolisi e ossidazione). Questa energia viene immagazzinata sotto forma di legami chimici in particolari molecole (ATP, adenosina tri-fosfato) e poi utilizzata per le attività dell’organismo. Quando l’organismo ha bisogno di energia, l’ATP viene invece degradata ad ADP (adenosina di-fosfato), liberando un gruppo fosfato ed energia. Il catabolismo si articola in tre stadi: il primo costituisce la digestione e l’assorbimento dei nutrienti; il secondo vede la degradazione di glucidi semplici, amminoacidi e acidi grassi a intermedi metabolici (il più importante è l’acetil coenzima A) attraverso vie metaboliche specifiche (rispettivamente glicolisi, deaminazione e beta-ossidazione), il terzo vede confluire tali intermedi metabolici nel ciclo di Krebs, che estrae tutta l’energia attraverso reazioni di ossidoriduzione. L’anabolismo consiste nella sintesi, a partire da molecole semplici, di molecole complesse indispensabili per lo svolgimento dei processi plastici ed energetici dell’organismo, utilizzando l’energia prodotta dalle reazioni cataboliche.

UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

Vero o falso Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. Correggi quelle false.

Verifiche

1. Ogni individuo sceglie gli alimenti da consumare sulla base di fattori V F esclusivamente personali .............................................................................. .............................................................................. 2. Un alimento deve essere fisicamente V F disponibile ed economicamente accessibile .............................................................................. .............................................................................. 3. L’alimentazione è l’utilizzazione da parte dell’organismo dei composti assunti V F mangiando .............................................................................. .............................................................................. 4. Gli alimenti di I gamma sono prodotti freschi o deperibili che non hanno subito trattamenti V F di conservazione .............................................................................. .............................................................................. 5. Gli alimenti congelati o surgelati sono prodotti V F naturali trasformati .............................................................................. .............................................................................. 6. Gli alimenti accessori comprendono erbe aromatiche, specie, condimenti e oli V F e grassi da condimento .............................................................................. .............................................................................. 7. Gli alimenti apportano anche fibra alimentare V F composti bioattivi .............................................................................. .............................................................................. 8. Gli alimenti di V gamma sono prodotti V F pre-cotti surgelati .............................................................................. .............................................................................. 9. Gli alimenti di uno stesso gruppo alimentare V F rappresentano delle alternative di consumo .............................................................................. .............................................................................. 10. Le bibite zuccherate e le bevande nervine V F sono alimenti accessori .............................................................................. .............................................................................. 11. Un alimento deve essere anche gradevole V F dal punto di vista organolettico .............................................................................. ..............................................................................

MACROAREA 1 • I nutrienti

12. Carni, prodotti ittici, uova e legumi secchi sono alimenti primari con funzione V F plastica .............................................................................. .............................................................................. 13. Ortaggi e frutta fresca sono alimenti primari V F con funzione bioregolatrice .............................................................................. .............................................................................. V F 14. L’acqua è un alimento primario .............................................................................. .............................................................................. 15. Un alimento deve essere commestibile V F e privo di sostanze nocive .............................................................................. ..............................................................................

Domande a scelta multipla Scegli l’opzione corretta. 1. Sono alimenti di origine minerale: A legumi e verdura B pesce e latte C acqua e sale da cucina D cereali e frutta 2. Sono alimenti naturali trasformati: A bevande alcoliche e acqua B yogurt e legumi C erbe aromatiche e dolci D biscotti, marmellate, surgelati 3. La funzione plastica è svolta da alimenti ricchi di: A glucidi e lipidi B vitamine e sali minerali C proteine D acqua e proteine

4. Sono alimenti con funzione energetica: A frutta secca oleosa B cereali e tuberi C grassi e oli da condimento D tutte le opzioni sono corrette 5. Sono alimenti di IV gamma: A prodotti ortofrutticoli pronti per il consumo B ortofrutticoli freschi commercializzati sfusi C alimenti congelati e surgelati D prodotti in scatola e conserve 6. Riguardo alla classificazione in gruppi è corretto affermare che gli alimenti di uno stesso gruppo: A hanno la medesima funzione nutrizionale prevalente B non possono essere sostituiti tra loro C possono apportare principi alimentari diversi D nessuna delle opzioni è corretta 7. La classificazione degli alimenti in cinque gruppi: A riguarda anche gli alimenti accessori B distingue gli alimenti in base alla rilevanza nutrizionale C distingue gli alimenti in base alla natura merceologica D nessuna delle opzioni è corretta 8. Sono alimenti di II gamma: A ortaggi mondati e congelati pronti per il consumo B ortofrutticoli pronti per il consumo C ortofrutticoli commercializzati sfusi D minestre in busta

Vero o falso Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. Correggi quelle false. 1. L’appetito è lo stimolo che compare in seguito ad una importante carenza V F energetica .............................................................................. .............................................................................. 2. La fame è lo stimolo che spinge un individuo ad assumere un particolare alimento V F anche senza una reale necessità .............................................................................. .............................................................................. 3. L’uomo, come molti altri esseri viventi, V F è un organismo autotrofo .............................................................................. .............................................................................. V F 4. Vitamine e sali minerali sono macronutrienti .............................................................................. .............................................................................. 5. I composti bioattivi e i composti antiossidanti sono sostanze classificate V F come nutrienti .............................................................................. .............................................................................. 6. La classificazione in gruppi alimentari è basata sulla natura merceologica V F degli alimenti .............................................................................. .............................................................................. 7. Gli alimenti collocati nello stesso gruppo V F non possono essere sostituiti tra loro .............................................................................. ..............................................................................

Verifiche UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

8. Durante la digestione e l’assorbimento dei nutrienti non viene liberata energia V F utilizzabile dalle cellule .............................................................................. .............................................................................. 9. L’assorbimento rappresenta la fase finale V F dell’utilizzazione metabolica dei nutrienti .............................................................................. .............................................................................. 10. Attraverso i processi anabolici si arriva V F alla produzione di enzimi e ormoni .............................................................................. .............................................................................. Domande a scelta multipla Scegli l’opzione corretta.

6. Sono alimenti con funzione energetica: A cereali e derivati, frutta secca oleaginosa, grassi e oli da condimento B carne, prodotti ittici, uova, legumi C frutta, verdura, legumi freschi D acqua, miele, latte e derivati 7. Gli alimenti con funzione bioregolatrice sono ricchi soprattutto di: A glucidi complessi e lipidi B acqua e lipidi C vitamine, sali minerali e composti bioattivi D vitamine, proteine e acqua

2. Per funzione plastica degli alimenti si intende: A fornire energia all’organismo B consentire importanti attività da parte del metabolismo C fornire materiali per rendere possibile la riparazione e la crescita dei tessuti D nessuna delle opzioni è corretta

8. Il catabolismo comprende: A reazioni di sintesi di altre sostanze complesse B reazioni per la riparazione delle cellule e dei tessuti C reazioni degradative che dagli alimenti portano all’energia D reazioni per l’accrescimento dell’organismo

4. I nutrienti essenziali: A non sono sintetizzati dall’organismo a partire da altre molecole B sono specie-specifici

Verifiche

5. Gli alimenti con funzione prevalentemente plastica contengono: A acqua B glucidi e lipidi C vitamine e sali minerali D proteine

1. Per essere considerata un alimento una sostanza deve essere: A gradevole dal punto di vista organolettico B commestibile e priva di sostanze nocive C disponibile ed accessibile D tutte le opzioni sono corrette

3. Sono alimenti di III gamma: A i prodotti freschi che non hanno subito alcun trattamento di conservazione B i prodotti ortofrutticoli di pronto consumo C i prodotti precotti o precucinati non surgelati D gli alimenti congelati e surgelati

devono essere assunti obbligatoriamente con gli alimenti D tutte le opzioni sono corrette C

MACROAREA 1 • I nutrienti

9. L’anabolismo: A consiste nella sintesi di biomolecole complesse a partire da precursori più semplici B porta alla liberazione di energia chimica C consiste in un processo di degradazione delle biomolecole complesse in molecole più semplici D si verifica soltanto nel bambino e nell’adolescente 10. Nella prima fase del metabolismo: A da glucidi semplici, amminoacidi, e acidi grassi si formano molecole più semplici come l’acetil-CoA B si libera energia, che è immagazzinata nella molecola dell’ATP C l’ATP è scisso in ADP liberando un gruppo fosfato e energia D glucidi complessi, proteine e lipidi sono scissi nelle unità costitutive più semplici

Domande a completamento Completa la tabella con le informazioni mancanti riguardo alla classificazione funzionale e nutrizionale degli alimenti.

Funzione

Nutrienti

Gruppo alimentare

Energetica di pronto uso

Energetica di riserva

Bioregolatrice o protettiva

Plastica o costruttiva

UNITĂ&#x20AC; 1 â&#x20AC;˘ Dagli alimenti allâ&#x20AC;&#x2122;energia

Verifiche

Alimenti

uistic Laboratorio lingcialistico Lessico spe

Completa il cruciverba. 1 2

3 4 5

8 9

14 15 16

17 18

eten ze

Laboratorio

Orizzontali 2. Desiderio di assumere un determinato alimento, senza una reale necessità organica. 3. Processi biochimici e trasformazioni energetiche che avvengono a livello cellulare e rendono possibile la produzione di energia e lo svolgimento delle normali attività. 6. Utilizzazione da parte dell’organismo dei composti assunti con l’alimentazione. 7. Lo sono acqua, glucidi, lipidi e proteine. 9. Alimenti indispensabili dal punto di vista nutrizionale per la sopravvivenza dell’organismo. 11. Nutrienti che l’organismo non è in grado di sintetizzare a partire da altre molecole e che vanno assunti con la dieta. 12. Nutrienti necessari all’organismo in piccole quantità. 13. Molecola fondamentale del metabolismo cellulare. 14. Gesto volontario e consapevole di assumere cibo. 16. Si forma quando la cellula ha bisogno di energia dalla scissione di un composto altamente energetico. 17. Sostanza commestibile, gradevole e priva di effetti nocivi o tossici, che fornisce energia e composti utili e necessari per soddisfare le esigenze vitali.

MACROAREA 1 • I nutrienti

24 25

19. Trasformazioni e degradazioni delle macromolecole contenuto negli alimenti a livello dell’apparato digerente. 20. Sintesi, a partire da molecole semplici, di biomolecole più complesse indispensabili per lo svolgimento regolare dei processi plastici ed energetici dell’organismo. 21. Demolizione delle biomolecole complesse contenute negli alimenti in molecole più semplici. 22. Sazietà che si instaura nel periodo postprandiale e caratterizzata dall’assenza di fame tra un pasto e l’altro. 23. Molecole complesse assunte con gli alimenti e trasformate dall’organismo attraverso le reazioni metaboliche. 25. Rispondere al bisogno fisiologico della fame.

Verticali 1. Inizia con l’assunzione di cibo e termina poco dopo il pasto. 4. Passaggio dei nutrienti dall’intestino tenue al sangue attraverso le cellule intestinali. 5. Fonte energetica fondamentale per l’espletamento di ogni tipo di lavoro cellulare. 8. Forniscono energia all’organismo. 10. Sostanze non indispensabili, aggiunte al cibo per renderlo più palatabile o consumate per piacere. 15. Fornace metabolica nella quale confluiscono i prodotti del catabolismo glucidico, lipidico e proteico. 18. Eliminazione all’esterno dei prodotti terminali del metabolismo. 24. Stimolo dovuto a una reale carenza energetica che spinge a ingerire cibo in modo aspecifico.

tenze e p m o c e ll e d io r o Laborat i di realtĂ Compit

La classificazione di gamma Individua a quale gamma appartengono i seguenti alimenti. Gamma

Alimento

Gamma

........................... Minestrone surgelato

...........................

Cozze congelate

........................... Passata di pomodoro

...........................

Filetti di pesce al limone in atmosfera modificata

........................... Pere

...........................

Filetto di bovino adulto fresco

........................... Piadina pronta, in atmosfera modificata

...........................

Frutta essiccata

........................... Piselli surgelati

...........................

Frutta sciroppata

........................... Pizza pronta sottovuoto

...........................

Insalata pulita

........................... Scamone fresco

...........................

Lasagna pronte sottovuoto

........................... Spiedini di carne congelati

...........................

Latte a lunga conservazione

........................... Spigola fresca

...........................

Latte in polvere

........................... Spinaci lavati

...........................

Latte pastorizzato

........................... Tartare di pesce spada

...........................

Mais in scatola

........................... Trote fresche

...........................

Marmellata

........................... Uova

...........................

........................... Zucchine fresche

...........................

UNITĂ&#x20AC; 1 â&#x20AC;˘ Alimenti, nutrienti ed energia

eten ze

Mele

Laboratorio

Cous-cous pronto, in atmosfera protettiva

Alimento

usate dall’organismo per nutrirsi

ingeribili

commestibili

GLI ALIMENTI

con caratteristiche organolettiche gradevoli sono sostanze

sono classificati in base

con proprietà nutritive

prive di sostenze tossiche o velenose

disponibili

gruppo I – cereali e tuberi (glucidi complessi)

gruppo II – ortaggi e frutta fresca (vitamine)

gruppo III – latte e derivati (proteine ad alto valore biologico, calcio e fosforo) gruppo IV – carni, prodotti ittici, uova e legumi secchi (proteine ad alto/medio valore biologico, sali minerali, vitamine del gruppo B)

eten ze

Laboratorio

accessibili

gruppo V – grassi e oli da condimento (lipidi)

MACROAREA 1 • I nutrienti

cinque gruppi

concentrazione di princìpi alimentari

solidi stato fisico liquidi naturali disponibilità in natuta

naturali trasformati

consumabili da soli consumabili in miscela modalità d’uso consumabili crudi o cotti consumabili solo cotti

primari (acqua, carni, prodotti ittici, uova, latte, legumi, cereali, frutta e verdura, grassi e oli da condimento) rilevanza nutrizionale

accessori (erbe aromatiche, spezie, condimenti, dolci, bibite, bevande nervine e alcoliche)

alimenti di origine animale origine e categoria merceologica

alimenti di origine vegetale alimenti di origine minerale

fonti di glucidi (cereali e derivati, tuberi, zucchero e miele) alimenti con funzione energetica fonti di lipidi (frutta secca oleosa, oli e grassi da condimento) funzione nutrizionale prevalente fonti di proteine (carni, prodotti ittici, uova, latte e prodotti lattiero caseari, legumi secchi)

alimenti con funzione bioregolatrice

fonti di vitamine, sali minerali e composti bioattivi (frutta fresca, verdura e legumi freschi)

Laboratorio

alimenti con funzione plastica

I gamma (prodotti freschi o deperibili, come ortofrutta, prodotti ittici, carni) II gamma (prodotti in scatola e conserve, sottoposti a pastorizzazione, sterilizzazione, liofilizzazione e aggiunta di additivi) in III gamma (alimenti congelati e surgelati)

IV gamma (ortofrutticoli di pronto consumo)

V gamma (prodotti pre-cotti non surgelati, conservati sottovuoto o in atmosfera controllata)

UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

eten ze

manipolazione (classificazione di gamma)

IL METABOLISMO

è l’insieme di

si articola in

processi biochimici e trasformazioni energetiche

catabolismo

anabolismo

che avvengono a

con cui i

che si articola in

nutrienti organici

tre stadi

livello cellulare

e permettono

assunti con la produzione di energia

nel primo avvengono

nel secondo avviene

digestione e assorbimento dei nutrienti

la degradazione di

l’alimentazione lo svolgimento delle attività dell’organismo

sono degradati a

molecole più semplici

che viene l’energia

immagazzinata

attraverso

sotto forma di

reazioni di idrolisi e ossidazione

legami chimici

eten

come particolari molecole

Laboratorio

per estrarne

MACROAREA 1 • I nutrienti

processi plastici ed energetici dell’organismo

che sono indispensabili per lo svolgimento dei che consiste nella

sintesi

a partire da

molecole semplici

molecole complesse

energia che utilizza

molecole semplici

prodotte dalle reazioni cataboliche

nel terzo

glucidi semplici amminoacidi

gli intermedi metabolici a

intermedi metabolici (il più importante è l’acetil coenzima A)

confluiscono nel

attraverso

ciclo di Krebs

vie metaboliche specifiche (rispettivamente glicolisi, deaminazione e beta-ossidazione)

che estrae

acidi grassi

Laboratorio

tutta l’energia

attraverso

reazioni di ossidoriduzione

ADP (adenosina di-fosfato)

quando

l’organismo ha bisogno di energia

un gruppo fosfato con liberazione di

che viene degradato a

energia

UNITÀ 1 • Dagli alimenti all’energia

eten ze

ATP (adenosina tri-fosfato)

I glucidi

Che cosa sono i glucidi

I glucidi sono i nutrienti reperibili in maggior quantità perché costituiscono una parte preponderante della struttura organica di tutti i vegetali e, per questo, rappresentano da sempre la principale fonte alimentare di energia di molte popolazioni. Dal punto di vista chimico, i glucidi sono una classe eterogenea di composti ternari, cioè molecole formate da tre elementi chimici. Sono costituiti infatti da carbonio (C), idrogeno (H) e ossigeno (O) in rapporto di 1:2:1. La loro formula generale è: Cn(H2O)n che può essere svolta nella forma CnH2nOn nella quale il valore di n varia da 3 a 7. I glucidi sono caratterizzati dalla presenza di gruppi funzionali ossidrili (–OH) con l’aggiunta di:

MEMO!

• un gruppo aldeidico (–CHO) nei glucidi aldosi; • un gruppo chetonico (–CO) nei glucidi chetosi. Le molecole dei glucidi hanno la capacità di formare unità cicliche (cioè di richiudersi su sé stesse). Tali unità sono assai comuni in natura e possono unirsi tra loro a formare molecole di varia complessità.

idi, gli atomi di parte dei gluc or gi ag m la el N presenti nello ossigeno sono idrogeno e di no nella mota en to che pres or pp ra so es st r il quale i gluqua, motivo pe lecola dell’ac ati o idrati di dr oi anche carb cidi sono detti carbonio.

GUIDA ALLO STUDIO • • • • •

Che cosa sono i glucidi dal punto di vista chimico? Da quali elementi sono formati e in quale rapporto? Che cosa li caratterizza? Come si formano le unità cicliche? Che cosa possono costituire?

I GLUCIDI COSTITUISCONO UNA PARTE PREPONDERANTE DELLA CELLULA VEGETALE I GLUCIDI SONO COMPOSTI QUATERNARI

MACROAREA 1 • I nutrienti

V F V F

I GLUCIDI SONO FORMATI DA CARBONIO, OSSIGENO E IDROGENO IN RAPPORTO 2:2:1 I GLUCIDI ALDOSI PRESENTANO UN GRUPPO CHETONICO I GLUCIDI CHETOSI PRESENTANO PIÙ GRUPPI CHETONICI LE MOLECOLE GLUCIDICHE POSSONO FORMARE UNITÀ CICLICHE

V F V F V F V F

Come si classificano i glucidi

In base alla struttura e alla complessità delle molecole, i glucidi possono essere distinti in tre categorie: • monosaccaridi, che costituiscono l’unità di base ( monomero ) delle molecole più complesse; • oligosaccaridi, che sono costituiti da due a dieci unità costitutive e comprendono, quindi, i disaccaridi; • polisaccaridi, formati da più di dieci unità di base. Oligosaccaridi e polisaccaridi possono essere formati da più molecole di uno stesso monosaccaride (omosaccaridi) oppure da monosaccaridi diversi (eterosaccaridi). Dal punto di vista nutrizionale, i glucidi possono essere suddivisi in due categorie: • glucidi disponibili, quando sono digeriti e assorbiti nell’intestino tenue diventando utilizzabili a scopo energetico dal metabolismo cellulare; • glucidi non disponibili, quando non sono direttamente utilizzabili perché sono non digeribili, non assorbibili o non metabolizzabili e, transitando indigeriti nell’intestino tenue, diventano substrati per la flora batterica intestinale. In nutrizione monosaccaridi e disaccaridi sono indicati anche come glucidi semplici, mentre oligosaccaridi e polisaccaridi costituiscono i glucidi complessi. Tali definizioni non rispecchiano però il comportamento fisiologico delle diverse molecole.

Per monomero si intende una molecola semplice caratterizzata dalla presenza di gruppi funzionali che le consentono di combinarsi in una sequenza con altre molecole simili o identiche per costituire polimeri.

GUIDA ALLO STUDIO • Come si classificano i glucidi in base alla complessità delle molecole? • Da quanti monomeri sono formati monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi? • Che cosa differenzia gli omosaccaridi dagli eterosaccaridi? • Che cosa si intende per glucidi disponibili? • Quando i glucidi sono non disponibili? • Che cosa sono i glucidi semplici e complessi?

I MONOSACCARIDI SONO FORMATI DA: A UN MONOMERO B DUE MONOMERI GLI OLIGOSACCARIDI SONO FORMATI DA: A 2-10 MONOMERI B 2-5 MONOMERI I POLISACCARIDI SONO FORMATI DA: A ALMENO 20 MONOMERI B PIÙ DI DIECI MONOMERI I GLUCIDI DISPONIBILI: A SONO UTILIZZABILI A SCOPO ENERGETICO B NON APPORTANO ENERGIA I GLUCIDI NON DISPONIBILI: A NON SONO DIGERITI NÉ ASSORBITI B SONO DIGERITI NEL TENUE

Come si uniscono i monosaccaridi

I monosaccaridi si uniscono attraverso una reazione di condensazione, che fa perdere una molecola di acqua, mentre si scindono per idrolisi. Il legame che si forma fra due molecole di monosaccaridi è chiamato legame glicosidico e la sua diversa orientazione spaziale influenza molte proprietà del disaccaride che ne deriva: • il legame a-glicosidico, nel quale i due gruppi ossidrili (–OH) sono sotto il piano della molecola, caratterizza glucidi che possono essere digeriti e utilizzati da tutti gli organismi animali (essere umano incluso); • il legame b-glicosidico, nel quale i due gruppi ossidrili sono opposti rispetto al piano della molecola (l’uno sotto e l’altro sopra di esso), non è idrolizzabile dalla maggior parte degli organismi animali (erbivori esclusi), che sono privi dell’enzima specifico.

GUIDA ALLO STUDIO • Che cosa provocano le reazioni di condensazione e idrolisi? • Che cos’è il legame glicosidico e quali forme può assumere?

I MONOSACCARIDI SI UNISCONO ATTRAVERSO UNA REAZIONE DI: A IDROLISI B CONDENSAZIONE NEL LEGAME a-GLICOSIDICO I DUE GRUPPI OSSIDRILI: A SONO ENTRAMBI SOTTO IL PIANO DELLA MOLECOLA B SONO L’UNO SOPRA E L’ALTRO SOTTO IL PIANO DELLA MOLECOLA

UNITÀ 2 • I glucidi

Che cosa sono i monosaccaridi

Poiché i monosaccaridi sono formati da un solo monomero, costituiscono l’unità di base degli altri glucidi. Molti monosaccaridi sono solidi dall’aspetto cristallino e solubili in acqua. In soluzione acquosa, i monosaccaridi danno origine a forme cicliche della stessa molecola: possono formarsi così isomeri a (alfa) e b (beta), a seconda che il gruppo –OH del carbonio 1 sia, rispettivamente, sotto o sopra il piano della molecola. I monosaccaridi sono costituiti da atomi di carbonio in numero compreso fra tre e sette e, in base a tale caratteristica, sono distinti in: triosi (tre atomi), tetrosi (quattro atomi), pentosi (cinque atomi), esosi (sei atomi) e eptosi (sette atomi). Dal punto di vista biologico sono importanti: • la gliceraldeide, un trioso importante in alcuni processi del metabolismo dei glucidi; • il ribosio, un pentoso costituente fondamentale degli acidi nucleici. Dal punto di vista nutrizionale i monosaccaridi più importanti sono invece gli esosi glucosio (aldoesoso), fruttosio (chetoesoso) e galattosio (aldoesoso). Questi composti hanno medesima formula bruta (C6H12O6) ma presentano una diversa formula di struttura: sono quindi isomeri.

Che cos’è il glucosio Il glucosio è introdotto come tale con gli alimenti o come costituente di altri glucidi ed è reso disponibile per l’assorbimento con i processi digestivi. Dal punto di vista nutrizionale ed energetico, è il monosaccaride più importante per l’organismo umano perché tutti i glucidi assunti con l’alimentazione sono assorbiti come monosaccaridi e trasformati in glucosio nel fegato. Inoltre, l’organismo umano è in grado di produrre glucosio nel fegato a partire dagli altri esosi o da alcuni amminoacidi attraverso un processo metabolico chiamato neoglucogenesi. Il glucosio si trova principalmente in alimenti di origine vegetale (frutta, miele), ma è presente anche in molti prodotti dell’industria alimentare in qualità di dolcificante. H

C 2

CH2OH

O H

H OH

α-glucosio

MACROAREA 1 • I nutrienti

CH2OH glucosio

β-glucosio

Due composti sono isomeri quando hanno identica composizione ma presentano differente disposizione spaziale degli atomi e legami intermolecolari diversi. Hanno quindi la stessa formula bruta, ma presentano due diverse formule di struttura e, in alcuni casi, non solo hanno proprietà fisiche diverse, ma sono anche composti diversi dal punto di vista chimico.

Che cos’è la glicemia La glicemia è il valore della concentrazione di glucosio nel sangue.

GUIDA ALLO STUDIO

Che cos’è il fruttosio Il fruttosio, che è assorbito più lentamente del glucosio e determina un incremento più moderato della glicemia ( Che cos’è la glicemia), è principalmente trasformato in glucosio nel fegato. È presente soprattutto nella frutta, nel miele e in altri prodotti vegetali. È largamente utilizzato dall’industria alimentare per il suo alto potere dolcificante. 1

CH2OH 2

CH2OH

• Che cosa sono i monosaccaridi? • Come si presentano molti di essi? • Che cosa formano in soluzione acquosa? • Come si classificano? • Quali monosaccaridi sono importanti dal punto di vista biologico e nutrizionale? • Che cos’è il glucosio? • Che cos’è il fruttosio? • Che cosa lo differenzia dal glucosio? • Che cos’è il galattosio? • Quali alimenti sono fonti alimentari di glucosio, fruttosio e galattosio?

HO OH

HO CH2OH

CH2OH

α-fruttosio

fruttosio

β-fruttosio

IN SOLUZIONE ACQUOSA I MONOSACCARIDI ORIGINANO FORME CICLICHE DELLA V F STESSA MOLECOLA

Che cos’è il galattosio Il galattosio non si trova in natura allo stato libero, ma è presente solo combinato con altri composti. In particolare, in combinazione con il glucosio, forma il lattosio (o zucchero del latte). Per essere utilizzato a scopo energetico è trasformato in glucosio nel fegato. H

C 2

CH2OH

O H

H OH

α-galattosio

V F

I MONOSACCARIDI POSSONO ESSERE DEMOLITI V F PER IDROLISI

I MONOSACCARIDI NON POSSIEDONO ISOMERI

CH2OH galattosio

I MONOSACCARIDI SONO CLASSIFICATI IN BASE AL NUMERO DI ATOMI V F DI IDROGENO IL GLUCOSIO È UN ALDOESOSO

V F

IL FRUTTOSIO E IL GALATTOSIO SONO CHETOESOSI

V F

TUTTI I GLUCIDI INTRODOTTI CON LA DIETA SONO TRASFORMATI V F IN FRUTTOSIO

β-galattosio

IL GLUCOSIO DETERMINA UN PIÙ MODERATO INCREMENTO DELLA GLICEMIA RISPETTO V F AL FRUTTOSIO IL GALATTOSIO È TRASFORMATO IN LATTOSIO NEL FEGATO V F LE FONTI ALIMENTARI DI MONOSACCARIDI SONO PRINCIPALMENTE V F FRUTTA E MIELE

UNITÀ 2 • I glucidi

Che cosa sono gli oligosaccaridi

Gli oligosaccaridi sono formati da due a dieci unità di monosaccaridi (monomeri). Si trovano in diversi alimenti di origine vegetale e, pur avendo per lo più scarso valore nutrizionale (alcuni di essi non sono disponibili per l’uomo), possono svolgere un importante ruolo bioattivo nell’organismo. Tra gli oligosaccaridi, hanno particolare rilievo i disaccaridi, che sono costituiti da due monosaccaridi. La reazione di sintesi dei disaccaridi può essere descritta come segue: 2 C6H12O6 C12H22O11 + H2O La formula bruta dei disaccaridi è quindi: C12H22O11 In generale, i disaccaridi sono solidi bianchi dall’aspetto cristallino, di sapore dolce e solubili in acqua. I più importanti disaccaridi alimentari sono il saccarosio, il maltosio e il lattosio.

Che cos’è il saccarosio Il saccarosio è il comune zucchero da tavola ed è costituito da una molecola di fruttosio e una di glucosio. Si trova in piccole quantità nella frutta e in alcuni ortaggi (ne sono particolarmente ricchi la barbabietola da zucchero e la canna da zucchero). Oltre che come conservante, è utilizzato comunemente in quantità variabili in bevande e prodotti dolci come dolcificante. CH2OH

CH2OH H

O H OH

H H

HO H

MACROAREA 1 • I nutrienti

CH2OH OH

MEMO!

oli (eritrolo, ccaridi polialc sa di e oon m I lattitolo) sonitolo, xilitolo, onibili a lisorbitolo, man sp di i glucidi non at er id ns co no o ener getico. mitato apport

Che cos’è il lattosio Il lattosio è presente solo nel latte dei mammiferi ed è costituito da una molecola di glucosio e una di galattosio. Attraverso l’azione di batteri lattici, il lattosio si trasforma in acido lattico: questa reazione è detta fermentazione lattica ed è fondamentale per la produzione di yogurt e formaggi. CH2OH

CH2OH

H OH

H H

Che cos’è il maltosio Il maltosio si forma per unione di due molecole di glucosio. Ha un significato alimentare molto limitato in quanto si trova in quantità discrete solo nei semi germinanti: è infatti lo zucchero del malto. Si forma anche nell’intestino dalla scissione enzimatica dell’amido. È usato nell’industria dolciaria, nella panificazione e nella produzione di bevande alcoliche (birra, whisky).

CH2OH O

H OH

CH2OH H

H OH

HO H

OH H

MEMO!

tescibile. ide non fermen ve esuc gl un è o id L’am e, de fermentazion Per attivare la iante macerazione, gered sere scisso (m ostatura) in maltosio. m minazione e am

GUIDA ALLO STUDIO • • • • • •

Che cosa sono gli oligosaccaridi? Quali sono e In quali alimenti si trovano? Che cosa sono i disaccaridi e quali sono i più importanti? Che cos’è il saccarosio? Che cos’è il lattosio? Che cos’è il maltosio?

GLI OLIGOSACCARIDI SONO FORMATI DA ALMENO DIECI MONOSACCARIDI

V F

GLI OLIGOSACCARIDI SONO CONTENUTI NEGLI ALIMENTI DI ORIGINE VEGETALE

V F

I DISACCARIDI SONO COSTITUITI DA 2-5 MONOSACCARIDI

V F

I DISACCARIDI SONO SOLIDI BIANCHI DALL’ASPETTO CRISTALLINO

V F

IL SACCAROSIO È FORMATO DA DUE MOLECOLE DI GLUCOSIO

V F

IL MALTOSIO È FORMATO DA FRUTTOSIO E GLUCOSIO

V F

IL LATTOSIO È FORMATO DA FRUTTOSIO E GALATTOSIO

V F

IL MALTOSIO SI FORMA ANCHE DALLA SCISSIONE DELL’AMIDO

V F

UNITÀ 2 • I glucidi

Che cosa sono i polisaccaridi

I polisaccaridi sono polimeri costituiti dall’unione mediante legami glicosidici di più monosaccaridi (da venti-trenta fino a diverse migliaia). Se il monosaccaride costituente è sempre lo stesso si parla di omopolisaccaride, mentre se il polimero si forma dalla condensazione di monosaccaridi (o loro derivati) di differente natura si parla di eteropolisaccaride. In particolare, i polisaccaridi: • sono di origine animale o vegetale; • sono solidi senza una forma definita; • sono poco solubili o insolubili in acqua (per la presenza di un numero elevato di legami); • sono generalmente insapori; • sono scomponibili nei rispettivi monomeri costitutivi mediante idrolisi in soluzione acida e in presenza di specifici enzimi. I polisaccaridi che entrano nell’alimentazione umana sono polimeri del glucosio e sono distinguibili in: • polisaccaridi disponibili, che comprendono le molecole che svolgono una funzione di deposito di energia come l’amido nei vegetali e il glicogeno negli animali; • polisaccaridi non disponibili, definiti anche polisaccaridi non amidacei o fibra alimentare, che svolgono prevalentemente una funzione strutturale soprattutto negli organismi vegetali.

Che cos’è l’amido L’amido è una catena di molecole di glucosio e rappresenta la riserva glucidica delle cellule vegetali. Si trova sotto forma di grossi granuli nel citoplasma delle cellule dei semi delle piante (soprattutto cereali e legumi) nei tuberi, come le patate, e in molte radici. Dal punto di vista chimico è costituito da due tipi di polisaccaridi, l’amilosio e l’amilopectina, entrambi formati da molecole di glucosio unite con legami di tipo a-glicosidico. L’amilopectina è formata da 300 fino a 50.000 molecole unite in una struttura ramificata. È insolubile, anche se è in grado di incorporare molecole d’acqua nella sua struttura. L’amilosio è costituito da 50-300 molecole, che assumono una forma a spirale. Nel complesso, l’amido è pressoché insolubile e solamente in acqua calda dà origine alla salda d’amido, una sostanza gelatinosa usata nell’industria come agente addensante. Nell’alimentazione umana l’amido rappresenta la principale fonte di glucidi disponibili e si trova principalmente nei cereali, nelle radici, nei tuberi e nei legumi, così come nei prodotti trasformati che da essi derivano (pane, pasta, riso, polenta, cuscus, tapioca, biscotti, patate, fecola, farine). Per diverse ragioni una percentuale variabile di amido sfugge ai processi digestivi e può non essere assimilata: è definita “amido resistente” ed è classificata tra i glucidi non disponibili. 36

MACROAREA 1 • I nutrienti

O O O

O O

da molecole disposte a formare una spirale.

7 L’amilosio è costituito

O O

1 L’amilopectina è formata da molecole che assumono la forma di catene con diramazioni.

Che cos’è il glicogeno Il glicogeno è il polisaccaride di riserva dei tessuti animali (incluso l’uomo). È formato da migliaia di molecole di glucosio e ha una struttura molto più ramificata dell’amilopectina. Si forma per polimerizzazione di molecole di glucosio attraverso la glicogenosintesi ed è accumulato nei muscoli e nel fegato. Il glicogeno del fegato concorre alla regolazione della glicemia, mentre quello muscolare è utilizzato per produrre energia per la contrazione. Contrariamente all’amido, il glicogeno è tuttavia irrilevante dal punto di vista alimentare: infatti, con la morte, il glicogeno presente nei tessuti va incontro a rapida degradazione.

Quali sono i polisaccaridi non disponibili I polisaccaridi non disponibili comprendono una grande varietà di molecole, che possono essere distinte in polisaccaridi strutturali e polisaccaridi non amidacei di riserva. I polisaccaridi strutturali sono prevalentemente di origine vegetale. Questi composti, pur non essendo idrolizzati dagli enzimi digestivi umani, hanno comunque importanza come costituenti della fibra alimentare. I più rappresentati negli alimenti sono la cellulosa, le pectine e le emicellulose. La cellulosa è il principale costituente delle cellule vegetali, è insolubile e ha consistenza fibrosa. Le pectine sono polimeri lineari degli acidi glucuronico e galatturonico. Le emicellulose, che svolgono un ruolo di “collante” nelle pareti cellulari dei tessuti parzialmente lignificati, esistono in centinaia di tipologie, diverse per monosaccaride costitutivo, grado di ramificazione e caratteristiche dei legami. I polisaccaridi non amidacei di riserva sono rappresentati da glucomannani e galattomannani (gomma di guar), xiloglucani (soia), galattani (lupino) e inulina (ortaggi da bulbo, cicoria, topinambur). Esistono anche polisaccaridi non amidacei secreti dalle piante in risposta a traumi esterni (gomma arabica, gomma adragante, gomma mesquite) che sono largamente impiegati come additivi nell’industria alimentare per le loro proprietà addensanti.

MEMO!

ca sono coma origine botani sio in proAmidi di divers ilo am pectina e posti da amilo Tale propor zione deterbili. ido e modiporzioni varia ristiche dell’am mina le caratte stione e assorbimento: dige fica i tempi di orbimento del catena e l’ass l’idrolisi della infatti tanto ne deriva sono la quantità glucosio che è e or to maggi più veloci quan perché la ramificazione a di amilopectin rnisce una maggiore sua fo gli enzimi della molecol o da parte de cc ta at di ie perfic digestivi.

GUIDA ALLO STUDIO • Che cosa sono i polisaccaridi? • Quali caratteristiche presentano? • Da che cosa sono costituiti i polisaccaridi alimentari? • Come si classificano? • Che cos’è e da che cosa è formato l’amido? • Che cosa differenza l’amilosio dall’amilopectina? • Che cos’è il glicogeno e come si forma? • Che cosa rappresentano amido e glicogeno per l’organismo? • Quali composti sono classificati come polisaccaridi non disponibili?

I POLISACCARIDI ALIMENTARI SONO POLIMERI V F DEL FRUTTOSIO I POLISACCARIDI DISPONIBILI HANNO FUNZIONE DI DEPOSITO DI ENERGIA V F L’AMIDO È FORMATO DA MOLECOLE DI GLUCOSIO UNITE DA LEGAMI V F -GLICOSIDICI L’AMILOPECTINA HA FORMA A SPIRALE, L’AMILOSIO HA STRUTTURA V F RAMIFICATA L’AMILOSIO È SOLUBILE IN ACQUA CALDA, L’AMILOPECTINA È INSOLUBILE

UNITÀ 2 • I glucidi

V F

Come avvengono la digestione e l’assorbimento dei glucidi

GUIDA ALLO STUDIO • Che cosa avviene nella cavità orale? • Che cosa avviene nello stomaco? • Quale azione svolge l’alfa-amilasi pancreatica? • Che cosa avviene a carico dei disaccaridi?

La digestione dei glucidi complessi inizia nella bocca ad opera dell’alfaamilasi salivare (o ptialina), che scinde i polisaccaridi dell’amido cotto in catene più corte di oligosaccaridi (destrine) e in maltosio. L’azione di questo enzima sull’amido è tanto maggiore quanto più accurata è la masticazione e LA DIGESTIONE DEI GLUCIDI quanto più a lungo il cibo permane nel cavo orale. COMPLESSI INIZIA Nello stomaco l’alfa-amilasi salivare è inattivata dall’ambiente acido presenV NELLO STOMACO te nella cavità gastrica e la digestione dei glucidi è interrotta, anche se il pH L’ALFA-AMILASI SALIVARE acido dello stomaco può contribuire alla digestione dell’amido. SCINDE IL MALTOSIO Quando il chimo arriva nel duodeno (la prima porzione dell’intestino teE GLI ALTRI DISACCARIDI nue), gli oligosaccaridi e l’amido residuo sono scissi dall’amilasi pancreatiV IN MONOSACCARIDI ca in molecole di maltosio (disaccaride) e maltotrioso (trisaccaride). L’AZIONE DELL’AMILASI Il maltosio, il maltotrioso e gli altri disaccaridi introdotti con la dieta (saccaPANCREATICA È TANTO rosio, lattosio) sono scissi in monosaccaridi (glucosio, fruttosio, galattosio) MAGGIORE QUANTO non nel lume intestinale ma sugli enterociti dei villi intestinali, dove sono PIÙ ACCURATA È presenti enzimi specifici per ciascuno di essi (maltasi, saccarasi, lattasi, isoV LA MASTICAZIONE maltasi). NEL DUODENO L’AMILASI L’eventuale assenza o la carenza congenita o acquisita di uno di questi enPANCREATICA SCINDE zimi determina la mancata digestione del relativo disaccaride, con la comL’AMIDO IN MALTOSIO parsa di fenomeni di intolleranza con vomito, diarrea, distensione intestinaV E MALTORIOSO le: particolarmente diffusa è ad esempio l’intolleranza al lattosio, dovuta a un deficit assoluto o relativo di lattasi. I monosaccaridi invece non subiscono alcun processo La digestione dei glucidi digestivo e sono assorbiti senza subire modificazioni dai villi intestinali nel primo tratto del digiuno attraverso meccanismi:

Cavità orale

• di trasporto attivo, per glucosio e galattosio, tramite una specifica proteina trasportatrice accoppiata al sodio che richiede il consumo di energia sotto forma di ATP; • di trasporto passivo, come nel caso del fruttosio, cioè per diffusione facilitata attraverso la membrana cellulare, secondo un gradiente di concentrazione e senza utilizzo di energia. I monosaccaridi sono poi immessi nel circolo ematico e arrivano al fegato tramite la vena porta. Qui sono avviati alla glicolisi o immagazzinati sotto forma di glicogeno (glicogenosintesi) oppure sono reimmessi nel sangue per raggiungere le cellule degli altri tessuti e permetterne le attività metaboliche.

MACROAREA 1 • I nutrienti

Alfa-amilasi salivare

Scinde i polisaccaridi dell'amido in destrine (oligosaccaridi) e maltosio (disaccaride)

Duodeno

Amilasi pancreatica

Scinde l'amido residuo e le destrine in maltosio (disaccaride) e maltotrioso (trisaccaride)

Enterociti dei villi intestinali

Enzimi specifici (maltasi, saccarasi, lattasi, isomaltasi)

Scindono il maltotrioso, il maltosio e gli altri disaccaridi (saccarosio, lattosio) in monosaccaridi (glucosio, fruttosio, galattosio)

Quali funzioni svolgono i glucidi

I glucidi costituiscono solo l’1% circa del corpo umano e ricoprono un ruolo fondamentale all’interno dell’organismo. Svolgono una funzione energetica, sia come fonte di energia immediatamente utilizzabile dall’organismo (sotto forma di glucosio, con un rendimento di 4 kcal/g) sia come deposito di energia (glicogeno). A livello epatico i glucidi svolgono anche una funzione protettiva, in quanto consentono una corretta metabolizzazione dei grassi. La mancanza totale di glucidi porta infatti ad una incompleta ossidazione dei grassi con conseguente formazione di particolari molecole acide chiamate corpi chetonici. Particolari tipi di glucidi svolgono funzione plastica, essendo i costituenti degli acidi nucleici (il ribosio contenuto nell’RNA, il desossiribosio nel DNA) e delle membrane cellulari (sotto forma di glicoproteine e glicolipidi). Svolgono anche importanti funzioni fisiologiche e, sotto forma di fibra alimentare, aiutano a mantenere un buono stato di salute, contribuendo alla prevenzione di molte patologie (malattie cardiovascolari, diabete, tumori).

Come si svolge la funzione energetica La funzione energetica dei glucidi è svolta dal catabolismo del glucosio attraverso la glicolisi. L’uomo adulto necessita di circa 180 g al giorno di glucosio per soddisfare le richieste energetiche del cervello e dei globuli rossi. La quantità minima giornaliera di glucosio necessaria per evitare la chetosi (cioè l’accumulo nel sangue di corpi chetonici) è di 50-100 g. Quando le cellule necessitano di energia, il glicogeno accumulato nei muscoli e nel fegato (con il processo della glicogenosintesi) è progressivamente idrolizzato attraverso la glicogenolisi, fornendo molecole di glucosio che sono catabolizzate per produrre energia. Generalmente la glicogenolisi epatica mantiene i valori di glucosio nel sangue entro limiti normali e il muscolo impiega il glicogeno muscolare (che è utilizzato solo localmente e non contribuisce quindi alla determinazione della glicemia). Il fegato idrolizza il glicogeno a glucosio

Il fegato immagazzina il glucosio in forma di glicogeno

Glicogenosintesi

GUIDA ALLO STUDIO • Quale funzione prevalente assolvono i glucidi? • Quali altre funzioni assolvono? • Come si svolge la funzione energetica? • A quanto ammonta il fabbisogno giornaliero di glucosio? • Quanto glucosio si deve assumere per evitare la chetosi? • Che cos’è la glicogenolisi e che cosa impiega?

I GLUCIDI HANNO ESCLUSIVAMENTE FUNZIONE ENERGETICA DI PRONTO V F USO I GLUCIDI SVOLGONO ANCHE FUNZIONE PROTETTIVA IN QUANTO CONSENTONO UNA CORRETTA METABOLIZZAZIONE V F DELLE PROTEINE I GLUCIDI SONO TRA I COSTITUENTI DEGLI ACIDI NUCLEICI E DELLE MEMBRANE V F CELLULARI PER EVITARE LA CHETOSI SI DEVONO ASSUMERE ALMENO 180 G DI GLUCOSIO AL GIORNO

Glicogenolisi

V F

LA FIBRA ALIMENTARE AIUTA A MANTENERE UN BUONO V F STATO DI SALUTE Glucosio

LA GLICOGENOSINTESI CONSISTE NELL’IDROLISI DEL GLICOGENO A GLUCOSIO PER FORNIRE V F ENERGIA ALLE CELLULE

UNITÀ 2 • I glucidi

Che cos’è la fibra alimentare

La fibra alimentare è composta dai glucidi complessi che costituiscono le cellule vegetali e che hanno in comune la peculiarità di non essere digeriti nel canale alimentare umano per mancanza degli enzimi specifici. Questi composti, essendo non digeribili e quindi non disponibili, non sono assorbiti dall’intestino e, di conseguenza, sono eliminati dall’organismo. Pur avendo un valore energetico trascurabile o nullo, svolgono però importanti funzioni fisiologiche e metaboliche nel lume intestinale con effetti positivi sulla salute e rappresentano perciò una componente importante dell’alimentazione. Nella fibra alimentare si riconoscono due componenti, la fibra solubile e la fibra insolubile, che svolgono entrambe importantissime funzioni a carico dell’apparato digerente, regolandone le attività. Ad esempio, gli alimenti ricchi di fibra alimentare richiedono una lunga masticazione e favoriscono una maggiore produzione di saliva e di succhi digestivi agendo favorevolmente sulla digestione. Sono alimenti ricchi di fibra sia solubile sia insolubile la crusca di avena, l’avena integrale, l’orzo, i legumi, i kiwi, le patate, le melanzane e le carote.

Quali sono gli effetti della fibra solubile La fibra solubile è costituita da sostanze che, a contatto con i liquidi enterici, formano una massa gelatinosa: è rappresentata da pectine, gomme, mucillagini, inulina, oligosaccaridi e alcune emicellulose. Grazie al processo di gelificazione, queste sostanze trattengono le molecole di lipidi, colesterolo e glucosio. In tal modo la fibra solubile: • limita l’assorbimento a livello intestinale dei lipidi e del colesterolo e, quindi, contribuisce ad abbassare la colesterolemia; • rallenta l’assorbimento dei glucidi, diminuendo così l’indice glicemico e il carico glicemico del pasto e contribuendo a ridurre la glicemia. Inoltre, ritarda lo svuotamento gastrico e aumenta il volume del cibo ingerito, favorendo il senso di sazietà. Infine, agendo sull’attività della flora batterica intestinale, la fibra solubile aiuta la regolarità delle funzioni intestinali. Infatti, le fibre solubili sono fermentate

La fibra alimentare totale: classificazione e proprietà chimico-fisiche Oligosaccaridi

Oligofruttosio Oligoglucosio

Solubili

Oligogalattosio Fibra

Inulina

alimentare

Gomme

totale

Polisaccaridi

Mucillagini

non amidacei,

Polisaccaridi da alghe

sia strutturali

Pectine

sia non strutturali

Emicellulose Cellulosa

Lignina

L’indice glicemico L’indice glicemico (IG) misura la capacità di un glucide di modificare la glicemia: è quindi un indice sia della biodisponibilità del glucide sia del suo tasso di assorbimento.

MACROAREA 1 • I nutrienti

Solubili e insolubili Insolubili

dalla flora batterica intestinale, svolgendo un effetto prebiotico, cioè di stimolo selettivo di batteri utili per l’organismo. Questi processi di fermentazione permettono di mantenere nell’intestino un pH ottimale, che impedisce ai microrganismi nocivi di svilupparsi e di produrre cataboliti tossici implicati nello sviluppo del cancro del colon. La fibra solubile si trova principalmente nella frutta e nella verdura (specialmente in agrumi, pesche, albicocche, carciofi) e nei legumi.

Quali sono gli effetti della fibra insolubile La fibra insolubile è costituita da sostanze che tendono a trattenere liquidi, in particolare acqua, ed è rappresentata principalmente dalla cellulosa, insieme ad altri componenti tra i quali la lignina e alcune emicellulose. Grazie alla capacità di trattenere acqua, la fibra insolubile favorisce l’eliminazione delle feci, perché provoca un aumento del loro volume e le ammorbidisce, stimolando l’azione peristaltica dell’intestino, con conseguente velocizzazione del transito intestinale e dell’evacuazione della massa fecale. Di conseguenza, previene la stitichezza, riduce il tempo di transito intestinale e ha una diretta azione lassativa, disintossicante e anticancerogena, perché diminuisce il contatto delle feci con le mucose. Contribuisce inoltre all’azione delle fibre solubili, ritardando lo svuotamento gastrico con aumento del senso di sazietà. Le fibre insolubili sono solo parzialmente fermentabili dalla flora batterica intestinale ma svolgono comunque una certa capacità prebiotica.

La fibra alimentare nell’apparato digerente Fibra solubile

Contenuta principalmente in frutta e verdura (agrumi, pesche, albicocche, carciofi) e legumi

Non digerita nell'intestino tenue

Totalmente fermentata nel colon

Non escreta

Fibra insolubile

Contenuta principalmente in cereali (integrali e crusca di frumento), insalate crude, frutta secca, legumi e castagne

Non digerita nell'intestino tenue

La fibra insolubile si trova principalmente nei cereali, specialmente in quelli integrali e nella crusca di frumento, nelle insalate crude, nella frutta secca, nei legumi e nelle castagne.

Quanta fibra alimentare va assunta L’assunzione raccomandata di fibra alimentare per l’adulto è di 2535 g al giorno. I LARN ritengono adeguato un apporto di fibra alimentare compreso tra 12,6 e 16,7 g ogni 1000 kcal di introito energetico (con un rapporto 3:1 tra fibre insolubili e solubili). La quantità di fibra consigliata nella dieta giornaliera è garantita con un consumo di cinque porzioni miste di frutta e ortaggi.

GUIDA ALLO STUDIO • • • • • • • • • •

Che cos’è la fibra alimentare e che cosa la caratterizza? Quali componenti sono riconosciuti nella fibra alimentare? Perché è importante assumere fibra alimentare? Che cos’è la fibra solubile? Quali funzioni svolge? Quali alimenti la contengono? Che cos’è la fibra insolubile? Quali funzioni svolge? Quali alimenti la contengono? A quanto ammonta l’apporto raccomandato di fibra alimentare in età adulta e pediatrica? • Come si può garantire un apporto adeguato di fibra alimentare?

LA FIBRA ALIMENTARE È COMPOSTA DAI GLUCIDI COMPLESSI CHE FORMANO LE CELLULE ANIMALI

V F

LA FIBRA ALIMENTARE NON È DIGERIBILE MA APPORTA ENERGIA

V F

LA FIBRA ALIMENTARE SVOLGE FUNZIONI CHE CONTRIBUISCONO A REGOLARE LE ATTIVITÀ DELL’APPARATO DIGERENTE

V F

LA FIBRA SOLUBILE FORMA A CONTATTO CON I LIQUIDI ENTERICI UNA MASSA GELATINOSA

V F

LA FIBRA SOLUBILE COMPRENDE PECTINE E GOMME, QUELLA INSOLUBILE PRINCIPALMENTE CELLULOSA

V F

LA FIBRA SOLUBILE AGISCE SULLA REGOLAZIONE DEI LIVELLI EMATICI DI COLESTEROLO V F E GLUCOSIO LA FIBRA SOLUBILE E QUELLA INSOLUBILE AUMENTANO IL SENSO DI SAZIETÀ

V F

LA FIBRA SOLUBILE HA EFFETTO PREBIOTICO

V F

Non fermentata nel colon

Escreta

PER GARANTIRSI UN APPORTO ADEGUATO DI FIBRA ALIMENTARE SI DEVONO CONSUMARE SEI PORZIONI MISTE DI FRUTTA E VERDURA V F AL GIORNO

UNITÀ 2 • I glucidi

Quali sono le fonti alimentari di glucidi

I glucidi sono assunti principalmente attraverso i vegetali sotto forma di amido (contenuto nei cereali e nei loro derivati, nei legumi e nelle patate). Anche i mono- e i disaccaridi sono contenuti prevalentemente in alimenti vegetali (soprattutto nella frutta). Il saccarosio costituisce invece il comune zucchero da tavola, ricavato dalla barbabietola o dalla canna da zucchero e comunemente usato nelle bevande e nei prodotti dolci. Anche alcuni alimenti di origine animale contengono zuccheri: il miele contiene fruttosio e glucosio, mentre il latte e i prodotti lattiero-caseari freschi o a media stagionatura apportano lattosio.

GUIDA ALLO STUDIO • Quali sono le fonti alimentari di glucidi semplici e complessi?

L’AMIDO È CONTENUTO NEL MIELE MONO- E DISACCARIDI SONO CONTENUTI NELLA FRUTTA IL SACCAROSIO È USATO NELLE BEVANDE DOLCI E NEI PRODOTTI DOLCIARI IL MIELE APPORTA FRUTTOSIO E GLUCOSIO

V F

V F V F

Quanti e quali glucidi vanno assunti

Le varie linee guida indicano come livello minimo di assunzione di glucidi il 50% delle calorie totali, con un’assunzione raccomandata che si assesta tra il 50 e il 65%. I LARN indicano un intervallo di riferimento compreso tra il 45% (inteso come introduzione minima, perché va sempre garantito un apporto minimo di 2 g/kg di peso corporeo al giorno in caso di regimi ipocalorici per prevenire la chetosi) e il 60% dell’apporto calorico giornaliero. Tale valore può essere incrementato al 65% in caso di attività fisica intensa. In ogni caso, è consigliabile mantenere la percentuale di calorie da glucidi intorno al valore medio dell’intervallo (50-55%). Inoltre, il fabbisogno glucidico quotidiano in una dieta equilibrata dovrebbe essere coperto prevalentemente da glucidi complessi (amido) e solo per il 10-15% da glucidi semplici. È infatti considerato un rischio per la salute un apporto superiore al 25%. L’assunzione eccessiva di glucidi semplici, ad esempio, favorisce la carie dentaria.

Quali sono gli effetti di un apporto insufficiente o eccessivo Un apporto glucidico insufficiente determina l’utilizzo delle proteine come fonte energetica provocando, da un lato, la perdita della massa muscolare e, dall’altro, un sovraccarico metabolico per il fegato e per i reni. Inoltre, si realizza una condizione di chetosi per la formazione dei corpi chetonici, utilizzati come fonte energetica da parte dei muscoli e del cervello in caso di assenza di glucosio. Un apporto glucidico insufficiente è responsabile di calo di peso e ritardi nella crescita, che possono portare, in situazioni estreme, ad una condizione nota con il nome di marasma, caratterizzato da atrofia di organi e tessuti con un decadimento completo dell’organismo. L’eccesso di glucidi favorisce invece l’aumento di peso fino all’obesità e l’insorgenza del diabete mellito in individui predisposti. Un basso consumo di fibra alimentare è stato messo invece in relazione con un maggior rischio di tumori del colon-retto. 42

MACROAREA 1 • I nutrienti

La carie dentaria La carie dentaria si verifica in presenza di una riduzione del pH del cavo orale causata dall’attività dei batteri della placca dentaria.

I LARN per i glucidi Nei LARN, i livelli di assunzione di riferimento per i glucidi riguardano carboidrati totali, zuccheri e fibra alimentare.

GUIDA ALLO STUDIO • A quanto ammonta l’assunzione raccomandata di glucidi rispetto all’apporto energetico giornaliero? • Come dovrebbe essere ripartito l’apporto tra glucidi semplici e complessi? • Che cosa favoriscono la carenza e l’eccesso di glucidi?

L’APPORTO GLUCIDICO GIORNALIERO DOVREBBE ESSERE PARI AL 50-55% V F DELL’ENERGIA TOTALE L’APPORTO INSUFFICIENTE DI GLUCIDI PUÒ PROVOCARE CALO DI PESO E RITARDI V F NELLA CRESCITA L’ECCESSO DI GLUCIDI PUÒ PROVOCARE L’INSORGENZA V F DEL DIABETE MELLITO IL FABBISOGNO GLUCIDICO GIORNALIERO ANDREBBE COPERTO PER ALMENO IL 25% V F DA GLUCIDI SEMPLICI

ge a s s e me M

o H e k Ta

Che cosa sono i glucidi – I glucidi sono, dal punto di vista chimico, una classe eterogenea di composti ternari (formati da carbonio, idrogeno e ossigeno in rapporto di 1:2:1), con formula generale Cn(H2O)n. Sono caratterizzati dalla presenza di gruppi funzionali ossidrili (–OH), con l’aggiunta di un gruppo aldeidico (–CHO) nei glucidi aldosi o di un gruppo chetonico (–CO) nei glucidi chetosi. Come si classificano i glucidi – In base alla struttura e alla complessità delle molecole, i glucidi possono essere distinti in monosaccaridi (unità di base delle molecole più complesse), oligosaccaridi (da due a dieci unità costitutive) e polisaccaridi (più di dieci unità di base). Dal punto di vista nutrizionale sono distinti in glucidi disponibili e glucidi non disponibili. In nutrizione sono distinti anche in glucidi semplici (monosaccaridi e disaccaridi) e glucidi complessi (oligosaccaridi e polisaccaridi). Che cosa sono e come si uniscono i monosaccaridi – I monosaccaridi costituiscono l’unità di base degli altri glucidi. Sono costituiti da atomi di carbonio in numero compreso fra tre e sette, risultando distinti in: triosi (tre atomi), tetrosi (quattro atomi), pentosi (cinque atomi), esosi (sei atomi) e eptosi (sette atomi). Dal punto di vista nutrizionale i monosaccaridi più importanti sono gli esosi glucosio (aldoesoso), fruttosio (chetoesoso) e galattosio (aldoesoso), che hanno medesima formula bruta (C6H12O6) ma diversa formula di struttura (sono infatti isomeri). I monosaccaridi si uniscono attraverso una reazione di condensazione (con perdita di una molecola di acqua) e si scindono per idrolisi. Il legame che si forma tra due molecole è chiamato legame glicosidico, che può essere di tipo alfa (che caratterizza i glucidi che possono essere digeriti) o di tipo beta (che non è idrolizzabile dalla maggior parte degli organismi animali, erbivori esclusi). Che cosa sono gli oligosaccaridi – Gli oligosaccaridi sono formati da due a dieci unità di monosaccaridi. Tra di essi hanno particolare rilievo i disaccaridi (costituiti da due monosaccaridi), la cui reazione di sintesi è descritta dalla formula: 2 C6H12O6 C12H22O11 + H2O e che hanno la seguente formula bruta: C12H22O11. I più importanti disaccaridi alimentari sono il saccarosio (una molecola di fruttosio e una di glucosio), il maltosio (due molecole di glucosio) e il lattosio (una molecola di glucosio e una di galattosio). Che cosa sono i polisaccaridi – I polisaccaridi sono costituiti dall’unione di più monosaccaridi (da venti-trenta fino a diverse migliaia). Quelli che entrano nell’alimentazione umana sono polimeri del glucosio e sono distinguibili in polisaccaridi disponibili (molecole con funzione di deposito di energia come l’amido nei vegetali e il glicogeno negli animali) e polisaccaridi non disponibili (o fibra alimentare) con funzione prevalentemente strutturale soprattutto negli organismi vegetali. L’amido è costituito da amilosio e amilopectina, due polisaccaridi formati da molecole di glucosio unite con legami a-glicosidici, e rappresenta la principale fonte di glucidi disponibili (si trova principalmente nei cereali, nelle radici, nei tuberi e nei legumi).Il glicogeno è il polisaccaride di riserva dei tessuti animali (incluso l’uomo), formato per polimerizzazione di molecole di glucosio attraverso la glicogenosintesi e accumulato nei muscoli e nel fegato. I polisaccaridi non disponibili comprendono una grande varietà di molecole distinte in polisaccaridi strutturali (costituenti della fibra alimentare) e polisaccaridi non amidacei di riserva. Come avvengono la digestione e l’assorbimento dei glucidi – La digestione dei glucidi inizia nella bocca per effetto della a-amilasi salivare (o ptialina), che degrada l’amido cotto a maltosio e catene più corte di oligosaccaridi (destrine). Nel duodeno l’alfa-amilasi pancreatica scinde oligosaccaridi e amido residuo in maltosio e maltorioso). Le disaccaridasi del succo enterico scindono infine maltosio, maltotrioso e altri disaccaridi in monosaccaridi, che sono assorbiti nei villi intestinali. I monosaccaridi non subiscono alcun processo digestivo e sono assorbiti nel primo tratto del digiuno attraverso meccanismi di trasporto attivo (glucosio e galattosio) o di trasporto passivo (fruttosio). I monosaccaridi, una volta assorbiti, sono immessi nel circolo ematico e inviati, tramite la vena porta, al fegato, dove possono essere avviati alla glicolisi, immagazzinati sotto forma di glicogeno (glicogenosintesi) oppure sono reimmessi nel sangue per raggiungere le cellule degli altri tessuti. Quali funzioni svolgono i glucidi – I glucidi svolgono principalmente una funzione energetica, sia come fonte di energia immediatamente utilizzabile dall’organismo (sotto forma di glucosio, con un rendimento di 4 kcal/g) sia come deposito di energia (glicogeno). Tale funzione è svolta dal catabolismo del glucosio attraverso la glicolisi.

UNITÀ 2 • I glucidi

ge a s s e me M

o H e k Ta

Quando le cellule hanno bisogno di energia, il glicogeno accumulato nei muscoli e nel fegato con la glicogenosintesi è idrolizzato attraverso la glicogenolisi, fornendo molecole di glucosio che sono catabolizzate per produrre energia. A livello epatico i glucidi hanno anche funzione protettiva, in quanto consentono una corretta metabolizzazione dei grassi. Alcuni glucidi svolgono anche funzione plastica, come costituenti degli acidi nucleici (il ribosio contenuto nell’RNA, il desossiribosio nel DNA) e delle membrane cellulari (sotto forma di glicoproteine e glicolipidi). Svolgono anche importanti funzioni fisiologiche e, sotto forma di fibra alimentare, aiutano a mantenere un buono stato di salute. Che cos’è la fibra alimentare – La fibra alimentare è composta da glucidi complessi che non possono essere digeriti nel canale alimentare per mancanza degli enzimi specifici e che svolgono importanti funzioni fisiologiche e metaboliche nel lume intestinale con effetti positivi sulla salute. Nella fibra alimentare si riconoscono due componenti, la fibra solubile e la fibra insolubile, che svolgono entrambe importantissime funzioni a carico dell’apparato digerente, regolandone le attività. Sono alimenti ricchi di fibra sia solubile sia insolubile la crusca di avena, l’avena integrale, l’orzo, i legumi, i kiwi, le patate, le melanzane e le carote. L’assunzione raccomandata di fibra alimentare per l’adulto è di 25-35 g al giorno, garantiti dal consumo di cinque porzioni miste di frutta e ortaggi. Quali sono le fonti alimentari di glucidi – I glucidi sono assunti principalmente attraverso i vegetali sotto forma di amido (cereali e derivati, legumi e patate). Mono- e disaccaridi sono contenuti soprattutto nella frutta. Il miele contiene fruttosio e glucosio, mentre latte e prodotti lattiero-caseari freschi o a media stagionatura apportano lattosio. Il saccarosio costituisce il comune zucchero da tavola. Quanti e quali glucidi vanno assunti – Le diverse linee guida indicano livelli di assunzione raccomandata tra il 50 e il 65% (45-60% secondo i LARN). È consigliabile mantenere la percentuale di calorie da glucidi intorno al valore medio dell’intervallo (50-55%), coprendo il fabbisogno glucidico quotidiano prevalentemente con glucidi complessi (amido) e solo per il 10-15% con glucidi semplici (un apporto superiore al 25% è considerato un rischio per la salute). Un apporto glucidico insufficiente determina l’utilizzo delle proteine come fonte energetica con perdita della massa muscolare, sovraccarico metabolico per fegato e reni, formazione di corpi chetonici, calo di peso e ritardi nella crescita, che possono portare, in situazioni estreme, al marasma. L’eccesso di glucidi favorisce l’aumento di peso fino all’obesità e l’insorgenza del diabete mellito in individui predisposti. Un basso consumo di fibra alimentare è messo in relazione con un maggior rischio di tumori del colon-retto.

MACROAREA 1 • I nutrienti

Vero o falso Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. Correggi quelle false.

UNITÀ 2 • I glucidi

Verifiche

1. I glucidi aldosi contengono un gruppo aldeidico, V F quelli chetosi un gruppo chetonico .............................................................................. .............................................................................. 2. Le molecole dei glucidi non possono formare V F unità cicliche .............................................................................. .............................................................................. 3. Gli omosaccaridi sono formati da molecole V F di uno stesso monosaccaride .............................................................................. .............................................................................. 4. I glucidi non disponibili diventano substrati V F per la flora batterica intestinale .............................................................................. .............................................................................. 5. I glucidi disponibili transitano indigeriti V F nell’intestino tenue .............................................................................. .............................................................................. 6. Tutti i glucidi assunti con l’alimentazione sono assorbiti come monosaccaridi V F e trasformati in glucosio nel fegato .............................................................................. .............................................................................. 7. Il fruttosio innalza la glicemia più velocemente V F del saccarosio .............................................................................. .............................................................................. 8. Il galattosio si trova in natura esclusivamente V F allo stato libero .............................................................................. .............................................................................. 9. Il lattosio è formato da due molecole di glucosio V F .............................................................................. .............................................................................. 10. Glucosio, fruttosio e galattosio V F ono monosaccaridi esosi .............................................................................. .............................................................................. 11. Lo zucchero del malto è formato V F da due molecole di glucosio .............................................................................. .............................................................................. 12. Gli eteropolisaccaridi sono costituiti da molecole di monosaccaridi di diversa natura V F .............................................................................. ..............................................................................

13. I polisaccaridi che entrano nell’alimentazione V F umana sono polimeri del glucosio .............................................................................. .............................................................................. V F 14. L’amido è un glucide fermentescibile .............................................................................. .............................................................................. 15. I polisaccaridi strutturali sono V F prevalentemente di origine animale .............................................................................. .............................................................................. 16. Il glicogeno del fegato concorre V F alla regolazione della glicemia .............................................................................. .............................................................................. 17. Glucosio e galattosio sono assorbiti mediante V F meccanismi di trasporto attivo .............................................................................. .............................................................................. 18. La fibra insolubile viene digerita nell’intestino V F tenue .............................................................................. .............................................................................. 19. La fibra solubile rallenta l’assorbimento dei glucidi e riduce l’indice e il carico glicemico V F del pasto .............................................................................. .............................................................................. 20. Il glicogeno ha struttura più ramificata V F di quella dell’amilopectina .............................................................................. .............................................................................. 21. La fibra solubile non viene fermentata V F nel colon .............................................................................. .............................................................................. 22. L’umo adulto necessita giornalmente di 180 g V F di glucosio .............................................................................. .............................................................................. 23. La glicogenolisi idrolizza il glucosio per fornire molecole di glucosio da catabolizzare V F per produrre energia .............................................................................. .............................................................................. 24. La fibra insolubile è rappresentata V F principalmente dalla cellulosa .............................................................................. .............................................................................. 25. I glucidi hanno anche funzione protettiva V F a livello epatico .............................................................................. ..............................................................................

Domande a scelta multipla Scegli l’opzione corretta. 1. I disaccaridi più importanti dal punto di vista nutrizionale sono: A glucosio, fruttosio e lattosio B saccarosio, maltosio e lattosio C glucosio, saccarosio e galattosio D amilosio, fruttosio e galattosio 2. I glucidi svolgono le seguenti funzioni: A funzioni bioregolatrice B energetica di riserva per l’organismo C energetica di pronto uso D strutturale o plastica 3. Il saccarosio è costituito da: A una molecola di fruttosio e una di glucosio B tre molecole di glucosio C due molecole di fruttosio e una di glucosio D una molecola di fruttosio e una di galattosio 4. I glucidi forniscono: A 7 kcal/g B 4 kcal/g C 4 kcal/100 g D 9 kcal/g 5. In una dieta equilibrata i glucidi complessi dovrebbero rappresentare: A il 10-15% dell’energia totale B il 45-55% dell’energia totale C il 55-65% dell’energia totale D non più del 30% dell’energia totale 6. La fibra solubile è costituita da: A cellulose, emicellulose, lignina B pectine, gomme, lignina C pectine, gomme, mucillagini D cellulose, pectine, amido

Verifiche

7. La carenza di glucidi nell’alimentazione porta a: A formazione di corpi chetonici B utilizzo delle proteine come fonte energetica C decadimento delle condizioni dell’organismo D tutte le opzioni sono corrette 8. Il consumo di fibra consigliato è di: A circa 25-35 g al giorno nell’adulto B circa 50 g al giorno nell’adulto C circa 25-35 g ogni 1000 kcal nell’adulto D tutte le opzioni sono corrette

MACROAREA 1 • I nutrienti

9. L’amido è contenuto nei seguenti alimenti: A latte e zucchero da tavola B miele, formaggi e latte C frutta e verdura fresca D nessuna delle opzioni è corretta 10. L’assunzione massima giornaliera di glucidi semplici: A è del 25% delle calorie totali B è del 10-15% delle calorie totali C non deve superare il 10% delle calorie totali D nessuna delle opzioni è corretta

Vero o falso Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. Correggi quelle false. 1. I glucidi sono composti ternari formati V F da carbonio, ossigeno e idrogeno .............................................................................. .............................................................................. V F 2. Il galattosio è lo zucchero del latte .............................................................................. .............................................................................. V F 3. Il saccarosio è un monosaccaride .............................................................................. .............................................................................. 4. Una reazione di condensazione consente l’unione di due monosaccaridi per formare V F un disaccaride .............................................................................. .............................................................................. 5. Il glicogeno è un polisaccaride che svolge una funzione di deposito V F di energia negli organismi vegetali .............................................................................. .............................................................................. 6. I glucidi non disponibili sono parzialmente V F assorbiti dall’uomo .............................................................................. .............................................................................. 7. I disaccaridi non necessitano di processi digestivi perché sono assorbiti V F in quanto tali .............................................................................. .............................................................................. 8. La fibra alimentare consiste in un insieme di glucidi complessi di origine vegetale V F digeribili e assorbibili dall’uomo .............................................................................. ..............................................................................

9. I prodotti integrali, la crusca di frumento, le insalate crude e la frutta secca sono ricchi V F di fibra insolubile .............................................................................. .............................................................................. 10. La fibra alimentare può ridurre l’assorbimento V F di alcuni minerali .............................................................................. .............................................................................. 11. I legumi sono ricchi di fibra sia solubile V F sia insolubile .............................................................................. .............................................................................. 12. In una dieta equilibrata i glucidi dovrebbero V F rappresentare il 50-55 % dell’energia totale .............................................................................. .............................................................................. V F 13. La cellulosa fornisce all’uomo 4 kcal/g .............................................................................. .............................................................................. 14. L’assunzione giornaliera raccomandata V F di fibra è di 25-35 g .............................................................................. .............................................................................. 15. I glucidi aldosi presentano un gruppo V F chetonico .............................................................................. .............................................................................. 16. I disaccaridi sono scissi in monosaccaridi V F sugli enterociti dei villi intestinali .............................................................................. .............................................................................. 17. La carenza o l’assenza della disaccaridasi specifica determina la mancata digestione V F del relativo disaccaride .............................................................................. ..............................................................................

18. I monosaccaridi subiscono il medesimo V F processo digestivo dei disaccaridi .............................................................................. .............................................................................. 19. Nel legame -glicosidico i due gruppi ossidrili V F sono entrambi sotto il piano della molecola .............................................................................. .............................................................................. 20. Tutti i monosaccaridi sono assorbiti mediante V F meccanismi di trasporto attivo .............................................................................. .............................................................................. 21. I glucidi che possono essere digeriti V F sono uniti da legame -glicosidico .............................................................................. .............................................................................. V F 22. La fibra solubile ha effetto prebiotico .............................................................................. .............................................................................. 23. Dopo l’assorbimento i monosaccaridi V F sono inviati al fegato tramite la vena porta .............................................................................. .............................................................................. 24. Per garantirsi un apporto adeguato di fibra alimentare si devono consumare sei porzioni miste di frutta e verdura V F al giorno .............................................................................. .............................................................................. 25. I monosaccaridi giunti nel fegato sono immagazzinati tutti sotto forma V F di glicogeno .............................................................................. ..............................................................................

Verifiche UNITÀ 2 • I glucidi

uistic Laboratorio lingcialistico Lessico spe

Completa il cruciverba.

3 4 5

7 8

11 12 13 14

eten ze

Laboratorio

Orizzontali 1. Il principale costituente delle cellule vegetali. 4. Glucidi formati da più di dieci unità di base. 6. Uno dei monosaccaridi che costituiscono il lattosio. 8. Glucidi formati da due unità di base. 15. Nella bocca scinde i polisaccaridi dell’amido cotto in catene più corte di oligosaccaridi e maltosio. 16. Processo che permette l’accumulo di glicogeno nei muscoli e nel fegato 19. Polisaccaride costituente dell’amido, solubile in acqua calda. 20. Glucidi formati da due a dieci unità di base.

MACROAREA 1 • I nutrienti

Verticali 2. Disaccaride formato da una molecola di fruttosio e una di glucosio. 3. Processo metabolico che nel fegato porta alla formazione di glucosio a partire da altri esosi o da alcuni amminoacidi. 5. Quella al lattosio è dovuta a un deficit assoluto o relativo di lattasi. 7. Polisaccaridi formati dalla condensazione di monosaccaridi o loro derivati di diversa natura. 9. Enzima che nel duodeno scinde oligosaccaridi e amido residuo in maltosio e maltotrioso. 10. Idrolisi del glicogeno che fornisce glucosio da catabolizzare per produrre energia.

11. Polisaccaride insolubile costituente dell’amido. 12. Polisaccaridi formati da uno stesso monosaccaride costituente. 13. Costituiscono l’unità di base delle molecole glucidiche complesse. 14. Legame glicosidico nel quale i due gruppi ossidrili sono sotto il piano della molecola. 17. Polisaccaride di riserva dei tessuti animali. 18. Monosaccaridi formati da sei atomi di carbonio.

tenze e p m o c e ll e d io r o Laborat i di realtĂ Compit

I glucidi assunti con la dieta Compila un diario alimentare di due giorni segnando alimenti e bevande introdotte. Utilizzando le Tabelle di composizione degli alimenti calcola la quota assunta di glucidi (distinguendo tra semplici e complessi) e di fibra.

Lâ&#x20AC;&#x2122;apporto glucidico di una ricetta Utilizzando le Tabelle di composizione degli alimenti, calcola la quota di glucidi (distinguendo tra semplici e complessi) di almeno quattro ricette a scelta. Scegli preparazioni diverse (primo piatto, secondo piatto, piatto unico, dolce).

Il contenuto di glucidi Utilizzando le Tabelle di composizione degli alimenti calcola quanto richiesto. 1. Contenuto di zuccheri in 25 g di biscotti frollini (codice alimento 000900) ............................................................................................................................................................................ 2. Contenuto di amido in 70 g di farina di mais (codice alimento 000260) ............................................................................................................................................................................ 3. Contenuto di carboidrati disponibili in 200 g di pere (codice alimento 007260) ............................................................................................................................................................................ 4. Contenuto di carboidrati disponibili in 170 g di carote crude (codice alimento 005150) ............................................................................................................................................................................ 5. Contenuto di carboidrati disponibili in 35 g di fagioli secchi crudi (codice alimento 004100)

Laboratorio

UNITĂ&#x20AC; 2 â&#x20AC;˘ I glucidi

eten ze

............................................................................................................................................................................

I GLUCIDI

sono distinti in nutrizione in

sono

sono classificati in base a

composti ternari

struttura e complessità delle molecole

glucidi semplici (monosaccaridi e disaccaridi)

formati da

in glucidi complessi (oligosaccaridi e polisaccaridi)

carbonio idrogeno ossigeno

monosaccaridi (unità di base)

sono caratterizzati dalla presenza di

in rapporto di 1:2:1 gruppi funzionali ossidrili (–OH) con formula generale Cn(H2O)n

con l’aggiunta di

che costituiscono

che si unisco con un

che comprendono

l’unità di base degli altri glucidi

che si uniscono attraverso una

legame glicosidico

un gruppo aldeidico (–CHO)

un gruppo chetonico (–CO)

nei

glucidi aldosi

glucidi chetosi

atomi di carbonio in numero compreso fra tre e sette

che può essere di tipo reazione di condensazione (con perdita di una molecola di acqua)

e si scindono per glucosio idrolisi

medesima formula bruta che hanno

fruttosio

diversa formula di struttura galattosio in quanto sono

isomeri

eten ze

Laboratorio

che sono formati da

MACROAREA 1 • I nutrienti

glucidi disponibili

nei

alfa

glucidi non disponibili

nei

beta

funzione energetica

come

energia di pronto uso (glucosio, con un rendimento di 4 kcal/g) deposito di energia (glicogeno)

che è svolta dal

catabolismo del glucosio

attraverso la

in quanto consentono una funzione protettiva hanno funzione plastica

glicolisi

acidi nucleici (ribosio dell’RNA, desossiribosio del DNA)

corretta metabolizzazione dei grassi in qualità di costituenti di

membrane cellulari (sotto forma di glicoproteine e glicolipidi)

sono assunti sotto forma di devono rappresentare il amido (cereali e derivati, legumi e patate)

oligosaccaridi (2-10 unità costitutive)

monoe disaccaridi (frutta, miele, latte e prodotti lattiero caseari fresche o a media stagionatura, zucchero da tavola)

polisaccaridi (da 20 fino a diverse migliaia di unità di base)

che entrano nell’alimentazione umana in forma di

che sono distinguibili in

45-60% dell’energia totale

da coprire

prevalentemente con glucidi complessi (amido) solo per il 10-15% con glucidi semplici

polimeri del glucosio polisaccaridi non disponibili

che hanno

tra cui la

fibra muscolare disaccaridi (costituiti da due monosaccaridi)

da assumere in quantità di

tra i quali vi sono

25-35 g/die funzione di deposito di energia

maltosio (glucosio + glucosio)

come 5 porzioni miste di frutta e verdura

UNITÀ 2 • I glucidi

eten ze

amido (vegetali) glicogeno (animali)

attraverso il consumo di

saccarosio (fruttosio + glucosio)

lattosio (glucosio + galattosio)

Laboratorio

che comprendono i

polisaccaridi disponibili

I lipidi

Che cosa sono i lipidi

I lipidi (o grassi) sono composti ternari formati da atomi di carbonio (C), idrogeno (H) e ossigeno (O), ai quali si aggiungono, in alcuni casi, anche altri elementi, come fosforo (P) e azoto (N). Costituiscono un gruppo di molecole organiche diverse per struttura e ruolo metabolico, ma accomunate dalle seguenti caratteristiche chimico-fisiche: • non sono solubili in acqua (idrofobicità), caratteristica che li distingue da glucidi e proteine e che è importante per il ruolo che svolgono come componenti strutturali delle membrane cellulari; • sono solubili in solventi organici (acetone, etere, cloroformio); • hanno peso specifico inferiore a quello dell’acqua (quindi galleggiano); • sono untuosi al tatto e macchiano; • hanno un basso punto di fusione; • mescolati con acqua (emulsionati), assumono una consistenza pastosa e malleabile.

GUIDA ALLO STUDIO • Che cosa sono i lipidi? • Quali caratteristiche fisico-chimiche li accomunano?

I LIPIDI SEMPLICI SONO COMPOSTI QUATERNARI

V F

I LIPIDI SONO MOLECOLE INORGANICHE

V F

I LIPIDI SONO SOLUBILI IN ACQUA

V F

I LIPIDI GALLEGGIANO IN ACQUA PERCHÉ HANNO PESO SPECIFICO INFERIORE A QUELLO DELL’ACQUA

V F

I LIPIDI HANNO UN BASSO PUNTO DI FUSIONE

V F

MACROAREA 1 • I nutrienti

1 Una delle caratteristiche chimico-fisiche comuni ai lipidi è l’idrofobicità, cioè l’insolubilità in acqua.

Che cosa sono gli acidi grassi

Gli acidi grassi sono i componenti strutturali fondamentali dei lipidi (in particolare dei gliceridi e dei lipidi complessi). Sono catene più o meno lunghe di carbonio e idrogeno che: • sono solitamente lineari; • sono formate da un numero pari di atomi di carbonio, legati tra loro da legami covalenti non polari; • presentano un gruppo funzionale carbossilico (–COOH) ad un’estremità e un gruppo metilico (–CH3) all’estremità opposta.

Come si classificano Per convenzione, in base alla lunghezza della catena carboniosa (quindi al numero di atomi di carbonio) gli acidi grassi sono classificati in: • acidi grassi a catena corta (2-6 atomi di carbonio); • acidi grassi a catena media (8-12 atomi di carbonio); • acidi grassi a catena lunga (più di 12 atomi di carbonio). In base al tipo di legame carbonio-carbonio nella catena carboniosa, sono distinti invece in:

gruppo carbossilico C16:0 saturo (solo legami semplici) 16 atomi di carbonio

• acidi grassi saturi, se presentano solo legami semplici; i più diffusi negli alimenti sono l’acido laurico (a 12 atomi di carbonio), l’acido miristico (a 14 atomi di carbonio), l’acido palmitico (a 16 atomi di carbonio) e l’acido stearico (a 18 atomi di carbonio); • acidi grassi insaturi, se presentano uno (acidi grassi monoinsaturi, come l’acido oleico formato da 18 atomi di carbonio) o più doppi legami (acidi grassi polinsaturi, come l’acido linoleico e l’acido alfa-linolenico, entrambi a 18 atomi di carbonio, e l’acido arachidonico, a 20 atomi di carbonio).

acido palmitico

Quali sono gli effetti della diversa natura dei legami carbonio-carbonio

1 Acido palmitico.

OH C

La natura chimica dei legami nella catena carboniosa determina le caratteristiche chimico-fisiche e nutrizionali dei lipidi alimentari. A temperatura ambiente gli acidi grassi insaturi si trovano allo stato liquido e hanno punto di fusione inferiore a 20 °C (alcuni sono liquidi anche a temperature di poco superiori a 0 °C), mentre gli acidi grassi saturi si presentano allo stato solido e hanno punto di fusione superiore a 40 °C.

gruppo carbossilico C18:3 ω–3 il primo doppio legame è dopo 3 atomi di carbonio polinsaturo (3 doppi legami) 18 atomi di carbonio acido alfa-linolenico

3 L’olio di palma è ricco di acido palmitico, un acido grasso saturo a catena lunga.

1 Acido alfa-linolenico. Classificazione degli acidi grassi Lunghezza della catena carboniosa

Acidi grassi a catena corta (2-6 atomi di C)

Acidi grassi a catena media (8-12 atomi di C)

Acidi grassi a catena lunga (più di 12 atomi di C)

Legame carbonio-carbonio

Acidi grassi saturi (solo legami semplici)

Acidi grassi monoinsaturi (un doppio legame)

Acidi grassi polinsaturi (più di un doppio legame)

UNITÀ 3 • I lipidi

I lipidi di origine vegetale, ricchi di acidi grassi insaturi, entrano infatti nell’alimentazione umana sotto forma di oli (olio d’oliva e oli di semi), mentre i lipidi di origine animale (burro, panna, lardo, strutto) o contenuti in alimenti di origine animale (carne, frattaglie, insaccati, latte, prodotti lattiero-caseari, uova) sono normalmente solidi, in quanto ricchi di acidi grassi saturi. Anche alcuni oli tropicali (palma, cocco), particolarmente utilizzati nella preparazione dei prodotti da forno, sono però ricchi di acidi grassi saturi. In questi casi, si parla generalmente di grassi

Che cosa sono gli acidi grassi essenziali (AGE)

MEMO!

o essaturi posson Gli acidi grassi e ar tificialmente ch sere ottenuti an imenti industriaed attraverso proc della produzione so li, come nel ca a. della mar garin

Dal punto di vista chimico gli acidi grassi polinsaturi comprendono gli acidi grassi omega-3 w-3) e gli acidi grassi omega-6 (w-6). Tra questi acidi grassi figurano gli acidi grassi alfa-linolenico (18:3 w-3) e linoleico (18:2 w-6) che sono denominati acidi grassi essenziali (AGE) perché non sono sintetizzati dall’organismo umano e, quindi, devono essere introdotti obbligatoriamente con la dieta in quanto indispensabili per la normale fisiologia. Gli acidi grassi essenziali costituiscono i fosfolipidi delle membrane cellulari e sono i precursori di molecole con importanti attività biologiche (azione antinfiammatoria, importanti azioni a livello della pressione sanguigna e della contrazione dei muscoli lisci). Gli acidi grassi omega-6 sono presenti soprattutto negli oli vegetali (vinacciolo, soia, mais, girasole), mentre gli acidi grassi omega-3 si trovano principalmente nel pesce azzurro, nei semi di lino e nella frutta secca (noci). La nomenclatura degli acidi grassi rli secondo il ssibile indica po a si e ch bologia e MEMO! enclatura degli acidi grassi prleevpredesenza di doppi legami con ladosippmi legami di m no La io e l’eventua e n il numero e atomi di carbon mero di atomi di carbonio ce la posizion numero degli nu a) indica inve il eg m ca nsi(o di co in a io N ec on e gr al rb ra ca qu l’atomo di CN:n, nella iosa. La lette sa, rispetto al catena carbon tena carbonio inale. ca presenti nella rm lla te ne co e ili m et io lega uppo m del primo dopp onio 1, che è quello del gr carb derato come

Che cosa sono gli acidi grassi cis e trans Il doppio legame negli acidi grassi insaturi determina due possibili configurazioni: • cis, in cui gli atomi di idrogeno sono collocati dalla stessa parte rispetto al doppio legame; • trans, in cui gli atomi di idrogeno si trovano in posizione opposta rispetto al doppio legame. La configurazione cis o trans determina diverse caratteristiche della molecola: per esempio, il punto di fusione è maggiore negli isomeri trans ed essi assumono quindi caratteristiche simili agli acidi grassi saturi di uguale lunghezza. In natura, la maggior parte degli acidi grassi insaturi è presente nella struttura cis. Gli acidi grassi trans non sono sintetizzati dall’organismo umano e non sono essenziali.

MACROAREA 1 • I nutrienti

Oltre che con il nome comune (acido butirrico, stearico, palmitico, oleico), gli acidi grassi sono indicati in funzione del numero di atomi di carbonio e della presenza di doppi legami con la simbologia CN:n.

Si formano nello stomaco dei ruminanti e, quindi, piccolissime quote possono essere contenute nelle carni, nel latte e nei formaggi vaccini, rappresentando circa il 3-6% dei grassi totali. La maggior parte degli acidi grassi trans si forma invece durante i processi industriali di idrogenazione oppure durante il riscaldamento degli oli, principalmente a temperature superiori a 170 °C.

MEMO!

permette, idrogenazione La reazione di talizzatori che la facilitica in presenza di verso l’agre gli oli, attra ca ifi lid so saturano no, di e ch no i di idroge giunta di atom gli acidi grassi insaturi. i de i doppi legam strialmente sfruttato indu Il processo è a. ne di mar garin nella produzio

7 La frittura, soprattutto se non correttamente eseguita, può portare alla formazione di acidi grassi trans e di altri composti tossici per l’organismo.

GUIDA ALLO STUDIO • • • • • • • • •

Che cosa sono gli acidi grassi? Che cosa li caratterizza? Come si classificano? Che cosa caratterizza gli oli? Che cosa caratterizza i grassi? Che cosa sono gli acidi grassi essenziali? Quali funzioni svolgono? In quali alimenti sono contenuti? Che cosa determina la diversa configurazione cis o trans?

GLI ACIDI GRASSI INSATURI HANNO PUNTO DI FUSIONE INFERIORE A 20 °C

V F

GLI ACIDI GRASSI SATURI SONO CONTENUTI IN ALIMENTI DI ORIGINE VEGETALE

V F

GLI ACIDI GRASSI ESSENZIALI COSTITUISCONO I FOSFOLIPIDI DELLE MEMBRANE CELLULARI

V F

GLI ACIDI GRASSI SONO CATENE FORMATE DA UN NUMERO DISPARI DI ATOMI DI CARBONIO

V F

NEGLI ISOMERI CIS GLI ATOMI DI IDROGENO SI TROVANO IN POSIZIONE OPPOSTA RISPETTO AL DOPPIO LEGAME

GLI ACIDI GRASSI A CATENA MEDIA SONO FORMATI DA 10-15 ATOMI DI CARBONIO

V F

GLI ISOMERI CIS HANNO PUNTO DI FUSIONE PIÙ ELEVATO

V F

GLI ACIDI GRASSI INSATURI NON PRESENTANO DOPPI LEGAMI C=C

V F

GLI ACIDI GRASSI TRANS SI FORMANO DURANTE I PROCESSI INDUSTRIALI DI IDROGENAZIONE

V F

UNITÀ 3 • I lipidi

Come si classificano i lipidi

In base alla composizione chimica, i lipidi sono classificati in: • lipidi semplici, che sono costituiti soltanto da carbonio, idrogeno e ossigeno e comprendono i gliceridi, gli steroidi e le cere (queste ultime tuttavia non rientrano nell’alimentazione umana); • lipidi complessi, che sono formati, oltre che da carbonio, idrogeno e ossigeno, anche da altri componenti chimici come glucidi (glicolipidi), proteine (lipoproteine) e acido fosforico (fosfolipidi). In base alla funzione fisiologica che assolvono, i lipidi sono distinti invece in: • lipidi strutturali, presenti in elevata concentrazione nelle membrane cellulari e nel cervello e costituiti prevalentemente da fosfolipidi, glicolipidi e steroidi; • lipidi di deposito, che rappresentano una riserva di energia e si accumulano negli organismi animali (compreso quello umano) negli adipociti sotto forma di trigliceridi; nei vegetali si trovano prevalentemente nei semi ma anche in qualche frutto (come le olive). Circa il 98% dei lipidi presenti negli organismi viventi è rappresentato dai trigliceridi; il rimanente 2% di lipidi presenti negli animali è rappresentato da fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo. In particolare, nell’organismo umano i lipidi rappresentano una percentuale dell’11,5% nel bambino e del 17% nell’adulto.

Che cosa sono i gliceridi

Gli adipociti (o lipociti o cellule adipose) sono le cellule che formano il tessuto adiposo e che sintetizzano, accumulano e cedono lipidi, che si agglomerano nel loro citoplasma formando una goccia centrale di dimensione via via maggiore.

I gliceridi (o acilgliceroli) sono lipidi semplici, prevalentemente con funzione energetica, costituiti da glicerolo e acidi grassi. Il glicerolo è un polialcol a tre atomi di carbonio, cioè ha tre gruppi funzionali ossidrili (–OH) ai quali si possono sostituire degli acidi grassi (uno per ciascun gruppo ossidrile) mediante una reazione di esterificazione, cioè una reazione di condensazione tra un acido e un alcol con la conseguente perdita di una molecola d’acqua (i gliceridi sono definiti infatti anche esteri del glicerolo con acidi grassi). Classificazione dei lipidi Composizione chimica

Lipidi semplici

Gliceridi

Steroidi

Funzione fisiologica

Lipidi complessi

Cere

MACROAREA 1 • I nutrienti

Glicolipidi

Lipoproteine

Lipidi di deposito

Lipidi strutturali

Fosfolipidi

Steroidi

Glicolipidi

Fosfolipidi

Trigliceridi

Mediante l’esterificazione, i gruppi funzionali –OH del glicerolo possono essere sostituiti da tre acidi grassi uguali, costituendo un gliceride puro, oppure da acidi grassi diversi, formando un gliceride misto. In base al numero di gruppi –OH sostituiti da acidi grassi, i gliceridi sono classificati in: • monogliceridi (un solo acido grasso); • digliceridi (due acidi grassi); • trigliceridi (tre acidi grassi).

MEMO!

I lipidi contenuti negli alimenti sono presenti, per il 90-98%, sotto forma di trigliceridi. O CH2

O R'

CH2

ificazione è verso all’ester ducendo Il processo in tro in e, idrolisi ch la reazione di alla liberaa rt po a, qu di ac una molecola i grassi. In id ac i olo e degl zione del glicer sica (KOH o a sostanza ba presenza di un reazione di a un isi diventa NaOH), l’idrol saponi. , che produce saponificazione

O esterificazione CH

OH + H

CH2

glicerolo

3 H2O + CH

R''

idrolisi

R''

O CH2

R'''

3 acidi grassi

acqua

R'''

trigliceride

Che cosa sono gli steroidi Gli steroidi sono lipidi semplici che derivano dallo sterano (ciclopentanoperidrofenantrene), una molecola complessa costituita da quattro strutture ad anello: tre a sei atomi di carbonio e una a cinque atomi. Per via della sua configurazione, la sua struttura è detta policiclica. Fra i vari steroidi spicca il gruppo degli steroli, distinti in fitosteroli e zoosteroli in base alla diversa origine, essendo prodotti rispettivamente da organismi vegetali o animali.

1 Sterano (ciclopentanoperidrofenantrene).

GUIDA ALLO STUDIO • Come sono classificati in lipidi in base alla composizione chimica? • Come sono classificati in lipidi in base alla funzione fisiologica? • Che cosa sono i gliceridi? • Come si formano? • Come sono classificati? • Che cosa sono gli steroidi? • Che cosa sono gli steroli e come si classificano?

I LIPIDI SEMPLICI SONO COMPOSTI TERNARI

V F

I LIPIDI COMPLESSI SONO FORMATI DA CARBONIO, IDROGENO, OSSIGENO E ALTRI COMPONENTI V F CHIMICI GLICOLIPIDI, FOSFOLIPIDI E LIPOPROTEINE SONO LIPIDI SEMPLICI

V F

I LIPIDI STRUTTURALI SONO PREVALENTEMENTE LIPIDI SEMPLICI

V F

I GLICERIDI SONO FORMATI DA GLICEROLO E DA 2-5 ACIDI GRASSI

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I TRIGLICERIDI SONO LIPIDI DI DEPOSITO

V F

GLICEROLO E ACIDI GRASSI SI UNISCONO MEDIANTE UNA REAZIONE DI SAPONIFICAZIONE

V F

I TRIGLICERIDI SONO I LIPIDI MAGGIORMENTE PRESENTI NEGLI ESSERI VIVENTI

V F

GLI STEROIDI SONO LIPIDI SEMPLICI CHE DERIVANO DALLO STERANO

V F

I FITOSTEROLI SONO PRESENTI NEGLI ORGANISMI ANIMALI

V F

UNITÀ 3 • I lipidi

Che cos’è il colesterolo

Il colesterolo è lo steroide più importante dal punto di vista nutrizionale e il più abbondante nel corpo umano. È infatti un costituente fondamentale della membrana cellulare di tutte le cellule animali. Inoltre, svolge svariate funzioni biochimiche: prende parte alla formazione degli acidi biliari, della vitamina D e degli ormoni steroidei (aldosterone, cortisone, cortisolo e gli ormoni sessuali testosterone, estradiolo, progesterone). Interviene inoltre nello sviluppo dei neuroni cerebrali e nel funzionamento e nello sviluppo della memoria. Il colesterolo può essere assunto con gli alimenti (colesterolo esogeno) o sintetizzato dai tessuti (colesterolo endogeno) a partire dall’acetil coenzima A (o acetil-CoA). La maggior parte del colesterolo endogeno è prodotta dalle cellule epatiche e poi trasferita attraverso il sangue a tutto l’organismo. La biosintesi del colesterolo è regolata dalla sua concentrazione intracellulare e, di conseguenza, è sintetizzato solo in caso di necessità: una elevata concentrazione cellulare di colesterolo ne blocca la sintesi e, quindi, la quantità di colesterolo sintetizzato è inversamente proporzionale alla quantità di colesterolo assunto con la dieta.

I chilomicroni raccolgono a livello dell’intestino tenue i trigliceridi e il colesterolo assunti con la dieta e rilasciano: • trigliceridi nel tessuto muscolare e adiposo; • colesterolo alimentare al fegato. Il colesterolo alimentare pertanto non entra in circolo ma è condotto al fegato, dove concorre a regolare la sintesi del colesterolo endogeno. Le lipoproteine a densità molto bassa (Very Low Density Lipoprotein o VLDL) sono sintetizzate dal fegato per trasportare i trigliceridi e il colesterolo prodotti nel fegato al tessuto adiposo. Le lipoproteine a bassa densità (Low Density Lipoprotein o LDL) trasportano il colesterolo dal fegato ai tessuti e, nel linguaggio comune, sono definite colesterolo “cattivo” perché, se presenti in quantità eccessive, favoriscono la formazione di placche di grasso (ateromi) che possono ostruire le arterie e provocare l’aterosclerosi. Le lipoproteine ad alta densità (High Density Lipoprotein o HDL) sono responsabili della rimozione del colesterolo in eccesso dai tessuti e del suo trasporto verso il fegato, dove sarà metabolizzato per formare i sali biliari. La corretta funzionalità di questo processo, definito “trasporto inverso del colesterolo”, è considerata altamente protettiva nei confronti dell’aterosclerosi perché rimuove parzialmente le placche di grasso. Per questo motivo, le HDL sono note come colesterolo “buono”.

Che cos’è la colesterolemia

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MEMO!

Il colesterolo endogeno è prodotto dall’organismo adulto soprattutto nel fegato, in quantità di circa 1-2 g al giorno. Il colesterolo esogeno, cioè quello introdotto con gli alimenti, può arrivare fino a 300500 mg al giorno nella dieta dei Paesi industrializzati. Andrebbe però limitato a 300 mg/die. Il colesterolo in eccesso si accumula nei vasi sanguigni, portando alla formazione di placche aterosclerotiche che possono provocare l’occlusione dei vasi. In particolare, la condizione di ipercolesterolemia insorge quando la concentrazione di colesterolo totale (quindi sia buono sia cattivo) supera i 200 mg/dL. La colesterolemia è influenzata da diversi fattori: possono intervenire infatti componenti ereditarie, abitudinarie (il fumo, lo stress) e patologiche (diabete e ipertensione) che favoriscono l’accumulo di colesterolo. In genere, la colesterolemia è determinata anche dall’alimentazione.

Quali sono le fonti alimentari di colesterolo Come avviene il trasporto del colesterolo nel sangue Il colesterolo non è idrosolubile e, quindi, il suo trasporto all’interno del circolo sanguigno è coadiuvato dalle lipoproteine, che sono invece solubili in acqua. Le lipoproteine trasportano anche i trigliceridi, mentre gli acidi grassi liberi circolano nel sangue associati all’albumina (la principale proteina di trasporto plasmatica). Le lipoproteine presentano una composizione diversa a seconda del proprio ruolo. Si riconoscono in particolare i chilomicroni, le lipoproteine a densità molto bassa, le lipoproteine a bassa densità e le lipoproteine ad alta densità.

MACROAREA 1 • I nutrienti

Le fonti alimentari di colesterolo sono gli alimenti di origine animale, in particolare le frattaglie (cervello, fegato, rognone) e il tuorlo d’uovo, seguiti dai prodotti lattiero-caseari e dalle carni. Gli alimenti vegetali sono invece privi di colesterolo.

Come gli acidi grassi influenzano la colesterolemia La qualità degli acidi grassi assunti con la dieta contribuisce a determinare i livelli di colesterolemia. Gli acidi grassi saturi favoriscono il suo aumento e sono quindi aterogeni. Gli acidi grassi a catena corta e media non sembrano invece influenzarla. L’acido grasso sa-

LDL

Apolipoproteina

Estere del colesterolo

HDL

Colesterolo non esterificato Fosfolipide

Apolipoproteina

Estere del colesterolo

Fegato Colesterolo non esterificato

Fosfolipide

Trigliceride Tessuti periferici

turo stearico è convertito fisiologicamente nel corrispondente monoinsaturo acido oleico ed è considerato ad esso equivalente per gli effetti sul colesterolo. Gli acidi grassi trans abbassano invece i livelli di colesterolo HDL e innalzano quello LDL; sono particolarmente dannosi gli acidi grassi trans di origine industriale, essendo più stabili degli acidi grassi trans naturali. Gli acidi grassi insaturi hanno invece effetti positivi sulla colesterolemia, in particolare, gli acidi grassi polinsaturi omega-6. Gli acidi

Trigliceride

grassi monoinsaturi, e in particolare l’acido oleico, riducono invece i livelli di colesterolo LDL, senza modificare il colesterolo HDL, soprattutto se assunti in sostituzione degli acidi grassi saturi. Gli acidi grassi polinsaturi omega-3, infine, riducono i livelli plasmatici di trigliceridi e aumentano la fluidità del sangue svolgendo un’azione antitrombotica. Anche alcuni fitosteroli tendono a ridurre la colesterolemia perché competono con il colesterolo per l’assorbimento da parte degli enterociti e, quindi, ne limitano la captazione.

GUIDA ALLO STUDIO • • • • • • • • • • • • • • • • •

Quali funzioni svolge il colesterolo? Che cos’è il colesterolo esogeno? Che cosa caratterizza la biosintesi del colesterolo? Che cos’è il colesterolo endogeno? Come avviene il trasporto del colesterolo nel sangue? Che cosa sono le lipoproteine e che cosa le caratterizza? Che cosa sono i chilomicroni e quale funzione svolgono? Che cosa sono le lipoproteine a densità molto bassa? Che cosa sono le lipoproteine a bassa densità? Che cosa sono le lipoproteine ad alta densità? Quanto colesterolo endogeno produce l’organismo giornalmente? A quanto ammonta l’apporto massimo raccomandato di colesterolo esogeno? Che cos’è la colesterolemia e da che cosa è influenzata? Quali sono le fonti alimentari di colesterolo? Quali effetti producono gli acidi grassi saturi a carico della colesterolemia? Perché gli acidi grassi trans sono dannosi? Quali effetti generano gli acidi grassi mono- e polinsaturi?

IL COLESTEROLO ESOGENO È ASSUNTO CON GLI ALIMENTI

V F

IL FEGATO SINTETIZZA LA MAGGIOR PARTE DEL COLESTEROLO ENDOGENO E LO TRASFERISCE ALLE CELLULE ATTRAVERSO V F IL SANGUE

IL COLESTEROLO È SINTETIZZATO A PARTIRE DALL’ACETIL COENZIMA A

V F

IL COLESTEROLO È INSOLUBILE IN ACQUA

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LE LIPOPROTEINE TRASPORTANO ACIDI GRASSI V F E COLESTEROLO I CHILOMICRONI RILASCIANO COLESTEROLO ALIMENTARE AL FEGATO

V F

LE LIPOPROTEINE LDL SONO INDIVIDUATE COME COLESTEROLO BUONO

V F

LE LIPOPROTEINE HDL TRASPORTANO COLESTEROLO DAL FEGATO AI TESSUTI

V F

L’ORGANISMO PRODUCE GIORNALMENTE FINO A 300 MG DI COLESTEROLO

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L’APPORTO DI COLESTEROLO NELLA DIETA OCCIDENTALE ARRIVA ANCHE A 500 MG/DIE

V F

LA COLESTEROLEMIA DIPENDE SOLTANTO DALL’ALIMENTAZIONE

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GLI ACIDI GRASSI SATURI ABBASSANO LA COLESTEROLEMIA

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GLI ACIDI GRASSI MONOINSATURI RIDUCONO IL COLESTEROLO LDL E INNALZANO QUELLO HDL

V F

UNITÀ 3 • I lipidi

Che cosa sono i glicolipidi I glicolipidi sono lipidi complessi costituiti da un componente glucidico (di solito glucosio o galattosio) e uno lipidico. Svolgono funzione plastica perché sono costituenti delle membrane cellulari e della mielina del sistema nervoso.

Che cosa sono i fosfolipidi I fosfolipidi sono lipidi complessi formati da una molecola di glicerolo legata, per esterificazione, a due molecole di acidi grassi e ad una molecola di acido fosforico, che presenta all’estremità una corta catena carboniosa polare, contenente spesso azoto. I fosfolipidi sono anfipatici, cioè possiedono due estremità dal comportamento opposto: la testa polare contenente il gruppo fosfato è idrofila (ovvero idrosolubile), mentre le code apolari (dove sono situati gli acidi grassi) sono idrofobe (cioè insolubili in acqua). Questa caratteristica li rende particolarmente idonei alla funzione plastica. Il 70% dei fosfolipidi presenti nel sangue è rappresentato dalla fosfatidilcolina (o lecitina), una sostanza con proprietà antiossidanti ed emulsionanti. È molto utilizzata in campo dietetico come integratore per la sua abbondanza di acidi grassi essenziali e come additivo in prodotti alimentari (in particolare nel cioccolato e nei gelati). È naturalmente presente nel tuorlo d’uovo, nel germe di grano, nel lievito e nell’olio di soia. La lecitina è usata come additivo nel cioccolato e nei gelati industriali.

Testa idrofila Fosfolipide Membrana cellulare

GUIDA ALLO STUDIO • Da che cosa sono formati i glicolipidi? • Quale funzione svolgono? • Che cosa sono i fosfolipidi? • Che cosa li caratterizza? • Quali funzione svolgono? • Che cos’è la fosfatidilcolina?

I GLICOLIPIDI SONO FORMATI DA UN COMPONENTE PROTEICO E UNO V F GLUCIDICO I GLICOLIPIDI SONO TRA I COSTITUENTI DELLE V F MEMBRANE CELLULARI

Cellula

Proteina

1 Nelle membrane biologiche, i fosfolipidi si dispongono in doppio strato, con i gruppi idrofili rivolti verso le soluzioni acquose esterne e interne e le code idrofobe in posizione centrale verso l’interno della membrana.

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MACROAREA 1 • I nutrienti

I FOSFOLIPIDI SONO FORMATI DA GLICEROLO LEGATO A DUE ACIDI GRASSI V F E ACIDO FOSFORICO I FOSFOLIPIDI HANNO TESTA POLARE E CODE APOLARI

V F

LA FOSFATIDILCOLINA HA PROPRIETÀ ANTIOSSIDANTI ED EMULSIONANTI

V F

Come avvengono la digestione e l’assorbimento dei lipidi

La digestione dei lipidi impiega più tempo rispetto a quella degli altri macronutrienti per via della loro natura idrofobica. Un pasto ricco di lipidi tende quindi a rallentare i processi digestivi.

In quali fasi si articola il processo digestivo dei lipidi La digestione dei lipidi inizia nella bocca ad opera della lipasi salivare, che comincia ad agire sui trigliceridi con acidi grassi a catena corta e media (fino a 10 atomi di carbonio). La lipasi salivare è acido-resistente e, quindi, continua ad agire anche nello stomaco, dove si aggiunge la lipasi gastrica. Si formano pertanto digliceridi e acidi grassi a catena corta liberi. In questa fase è digerita solo parzialmente una piccola quantità di grassi alimentari (non più del 10-20% del totale). La fase principale della digestione dei lipidi ha luogo nell’intestino e comincia nel duodeno (intestino tenue). I lipidi sono prima emulsionati ad opera della bile prodotta nel fegato, che contiene sali biliari e fosfolipidi, i quali hanno proprietà tensioattive e trasformano i lipidi in piccole goccioline (micelle), in modo da renderli più facilmente attaccabili dalla lipasi pancreatica. Questo enzima scinde i lipidi alimentari (trigliceridi) prima in digliceridi e poi in monogliceridi. Successivamente dai monogliceridi sono liberati acidi grassi e glicerolo. Il pancreas produce anche una fosfolipasi (che digerisce i fosfolipidi idrolizzando i gruppi fosforici) e una colesterolo-esterasi, che scinde gli esteri del colesterolo e delle vitamine liposolubili. La digestione dei lipidi Cavità orale Agisce sui trigliceridi con acidi grassi a catena corta e media (fino a 10 atomi di carbonio)

Lipasi salivare

Stomaco Lipasi salivare Lipasi gastrica

Si formano digliceridi e acidi grassi a catena corta liberi

Duodeno Bile (sali biliari e fosfolipidi) Lipasi pancreatica + Colipasi Fosfolipasi Colesterolo-esterasi

Emulsiona i lipidi e li trasforma in micelle Scinde i trigliceridi in digliceridi e poi in monogliceridi Idrolizza i gruppi fosforici dei fosfolipidiScinde gli esteri del colesterolo e delle vitamine liposolubili

MEMO!

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GUIDA ALLO STUDIO • Che cosa caratterizza la digestione dei lipidi? • Quale caratteristica dei lipidi influenza in modo determinante la loro digestione? • Dove inizia la digestione dei lipidi? • Quali enzimi agiscono nello stomaco a carico dei lipidi e che cosa provocano? • Che cosa avviene nel duodeno? • Quali altri enzimi prodotti dal pancreas intervengono nel processo digestivo dei lipidi?

UN PASTO RICCO DI LIPIDI ACCELERA I PROCESSI V F DIGESTIVI NELLO STOMACO I TRIGLICERIDI SONO SCISSI IN DIGLICERIDI E ACIDI GRASSI A CATENA V F CORTA LIBERI NEL DUODENO I LIPIDI SONO EMULSIONATI DALLA LIPASI GASTRICA

V F

NEL DUODENO I LIPIDI SONO ATTACCATI DALLA LIPASI V F PANCREATICA LA FOSFOLIPASI PRODOTTA DAL PANCREAS IDROLIZZA I GRUPPI FOSFORICI V F DEI FOSFOLIPIDI

UNITÀ 3 • I lipidi

GUIDA ALLO STUDIO

Come avviene l’assorbimento dei lipidi Le molecole così prodotte sono assorbite dalle cellule della parete intestinale (enterociti) per diffusione semplice, sciogliendosi nel doppio strato lipidico della membrana cellulare e liberando i sali biliari. L’assorbimento dei grassi nell’uomo è praticamente completo nei primi 120 cm dell’intestino tenue e in una dieta equilibrata è assorbito il 90-95% dei lipidi introdotti con gli alimenti. Una volta entrati nel citoplasma degli enterociti, il percorso degli acidi grassi si differenzia a seconda della lunghezza della catena: • gli acidi grassi a catena corta e media e il glicerolo entrano direttamente nel circolo sanguigno e arrivano al fegato come acidi grassi liberi associati all’albumina tramite la vena porta; • gli acidi grassi a catena lunga sono riesterificati a trigliceridi negli enterociti e passano nel sistema linfatico sotto forma di chilomicroni e raggiungono il circolo sanguigno e cedono il materiale lipidico alle cellule, che lo utilizzano come fonte di energia, come materiale nei processi di sintesi o come riserva energetica.

Quali funzioni svolgono i lipidi

I lipidi facilitano il trasporto e l’assorbimento delle vitamine liposolubili e degli altri composti bioattivi liposolubili. Gli acidi grassi forniscono energia durante il loro catabolismo mitocondriale (beta-ossidazione) con una resa energetica di 9 kcal/g. Nell’uomo il catabolismo degli acidi grassi fornisce oltre la metà del fabbisogno energetico. Gli acidi grassi sono immagazzinati sotto forma di trigliceridi nelle cellule del tessuto adiposo, soprattutto quando la dieta fornisce una quantità di energia superiore a quella che è consumata, e costituiscono quindi una importante fonte energetica di riserva. Inoltre, il tessuto adiposo svolge anche un ruolo di isolante termico e di protezione meccanica. I lipidi svolgono quindi anche una funzione protettiva. Esterificati nei fosfolipidi, gli acidi grassi sono componenti fondamentali delle membrane cellulari, delle quali influenzano la fluidità e modulano la permeabilità. Inoltre, regolano l’attività di enzimi, recettori e canali ionici e sono i costituenti della guaina mielinica che costituisce le cellule nervose. Svolgono pertanto anche una funzione plastica. GUIDA ALLO STUDIO • Quali funzioni svolgono i lipidi? • Quale ruolo svolge il tessuto adiposo?

I LIPIDI FACILITANO L’ASSORBIMENTO DELLE VITAMINE LIPOSOLUBILI LA RESA ENERGETICA DEGLI ACIDI GRASSI È DI 4 KCAL/G GLI ACIDI GRASSI SONO IMMAGAZZINATI IN FORMA DI COLESTEROLO I TRIGLICERIDI IMMAGAZZINATI NEL TESSUTO ADIPOSO COSTITUISCONO UNA FONTE ENERGETICA DI RISERVA GLI ACIDI GRASSI HANNO ANCHE FUNZIONE PLASTICA

MACROAREA 1 • I nutrienti

V F V F V F V F V F

• Dove e come avviene l’assorbimento? • Quale percorso intraprendono gli acidi grassi?

GLI ACIDI GRASSI A CATENA CORTA E MEDIA E IL GLICEROLO SONO RIESTERIFICATI A TRIGLICERIDI V F NEGLI ENTEROCITI GLI ACIDI GRASSI A CATENA LUNGA PASSANO NEL SISTEMA LINFATICO SOTTO FORMA V F DI CHILOMICRONI LE MOLECOLE OTTENUTE DALLA DIGESTIONE DEI LIPIDI SONO ASSORBITE DAGLI ENTEROCITI PER V F DIFFUSIONE SEMPLICE

Quanti e quali lipidi vanno assunti

I lipidi svolgono un ruolo fondamentale per il mantenimento dello stato di salute e, per questo, non possono essere eliminati completamente dalla dieta. Le linee guida concordano infatti su un’assunzione ottimale che rappresenti il 25-30% delle chilocalorie totali di una dieta equilibrata. Valori inferiori o superiori sono correlati ad un peggioramento dello stato di salute. In particolare, gli acidi grassi saturi non devono superare il 30% dei lipidi totali ovvero non più dell’8-9% dell’apporto calorico giornaliero ( I LARN per i lipidi). Vanno preferiti gli acidi grassi insaturi, ovvero i lipidi di origine vegetale, in quanto consentono di prevenire le malattie cardiovascolari, che sono invece favorite dal colesterolo e dai lipidi di origine animale (che sono acidi grassi saturi): è raccomandabile una ripartizione di 2/3 di lipidi di origine vegetale e 1/3 di origine animale.

Che cosa provoca l’eccesso di lipidi L’eccesso di lipidi nella dieta può concorrere all’insorgenza del sovrappeso (fino all’obesità). La quantità e la qualità dei lipidi svolgono un ruolo importante nel definire il rischio di patologie cardiovascolari. Inoltre, l’eccesso di lipidi sembra aumentare il rischio di sviluppare alcuni tumori.

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MEMO!

GUIDA ALLO STUDIO • Che cosa raccomandano le linee guida riguardo all’assunzione di lipidi? • Come vanno ripartiti i lipidi per un’assunzione in linea con le linee guida? • Che cosa suggeriscono i LARN per i lipidi? • Quali sono gli effetti dell’eccesso di lipidi? • Quali rischi sono correlati alla quantità e alla qualità dei lipidi assunti con la dieta

II LIPIDI POSSONO ESSERE V F ELIMINATI DALLA DIETA L’ASSUNZIONE OTTIMALE DI LIPIDI È PARI AL 35-40% V F DELL’ENERGIA TOTALE IL FABBISOGNO LIPIDICO ANDREBBE COPERTO PER 2/3 DA LIPIDI ANIMALI E PER 1/3 DA LIPIDI V F VEGETALI GLI ACIDI GRASSI SATURI DOVREBBERO RAPPRESENTARE AL MASSIMO IL 15% DELL’APPORTO CALORICO V F GIORNALIERO L’ECCESSO DI LIPIDI CONCORRE ALL’INSORGENZA V F DEL SOVRAPPESO L’ECCESSO DI LIPIDI NON È CORRELATO CON UN AUMENTATO RISCHIO DI SVILUPPARE TUMORI V F GLI STATI CARENZIALI DI LIPIDI SONO MOLTO DIFFUSI

V F

LA QUANTITÀ E LA QUALITÀ DEI LIPIDI CONTRIBUISCONO A DETERMINARE IL RISCHIO V F CARDIOVASCOLARE

I LARN per i lipidi Nei LARN, i livelli di assunzione di riferimento per i lipidi sono espressi come Assunzione Adeguata (AI, Adeguate Intake), intervallo di riferimento per l’assunzione di macronutrienti (RI, Reference Intake) e obiettivi nutrizionali per la prevenzione (SDT, Suggested Dietary Target).

UNITÀ 3 • I lipidi

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Che cosa sono e come si classificano gli acidi grassi – Gli acidi grassi, i componenti strutturali fondamentali dei lipidi, sono catene, solitamente lineari, di carbonio e idrogeno che presentano un gruppo funzionale carbossilico (–COOH) ad un’estremità e un gruppo metilico (–CH3) all’estremità opposta. Sono formate da un numero pari di atomi di carbonio, legati tra loro da legami covalenti non polari. In base alla lunghezza della catena carboniosa sono classificati in: acidi grassi a catena corta (2-6 atomi di carbonio), acidi grassi a catena media (8-12 atomi di carbonio) e acidi grassi a catena lunga (più di 12 atomi di carbonio). In base alla natura del legame carboniocarbonio, sono distinti in acidi grassi saturi (solo legami semplici) e acidi grassi insaturi, se presentano uno (acidi grassi monoinsaturi) o più doppi legami (acidi grassi polinsaturi). La natura chimica di tale legame determina le caratteristiche chimico-fisiche e nutrizionali dei lipidi alimentari: gli acidi grassi insaturi, di cui sono ricchi gli oli vegetali, sono liquidi a temperatura ambiente e hanno punto di fusione inferiore a 20 °C; gli acidi grassi saturi, di cui sono ricchi i grassi animali, sono invece solidi e hanno punto di fusione superiore a 40 °C. Gli acidi grassi polinsaturi comprendono gli acidi grassi omega-3 (w-3, contenuti principalmente nel pesce azzurro, nei semi di lino e nelle noci) e gli acidi grassi omega-6 (w-6, contenuti soprattutto negli oli vegetali), tra i quali figurano gli acidi grassi -linolenico (18:3 w-3) e linoleico (18:2 w-6) che sono denominati acidi grassi essenziali (AGE). Il doppio legame determina anche due diverse configurazioni: negli isomeri cis gli atomi di idrogeno sono collocati dalla stessa parte rispetto al doppio legame, mentre negli isomeri trans gli atomi di idrogeno si trovano in posizione opposta rispetto al doppio legame. Gli acidi grassi trans non sono sintetizzati dall’organismo umano e non sono essenziali. Si formano principalmente durante i processi industriali di idrogenazione oppure durante il riscaldamento degli oli a temperature superiori a 170 °C.

Che cosa sono e come si classificano i lipidi – I lipidi (o grassi) sono composti ternari formati da carbonio, idrogeno e ossigeno, ai quali possono aggiungersi altri elementi (fosforo, azoto). In base alla composizione chimica, i lipidi sono classificati in lipidi semplici e lipidi complessi. I lipidi semplici sono costituiti soltanto da carbonio, idrogeno e ossigeno e comprendono gliceridi (che hanno funzione energetica e sono costituiti da glicerolo e acidi grassi uniti mediante una reazione di esterificazione e distinti in base al numero di acidi grassi in monogliceridi, digliceridi e trigliceridi), steroidi (che derivano dallo sterano e comprendono il gruppo degli steroli, distinti in base all’origine in fitosteroli e zoosteroli, tra i quali il principale è il colesterolo) e le cere (che non entrano nell’alimentazione umana). I lipidi complessi sono formati da carbonio, idrogeno, ossigeno e altri componenti chimici, come glucidi nei glicolipidi (che hanno funzione plastica in qualità di costituenti delle membrane cellulari e della mielina del sistema nervoso), proteine nelle lipoproteine e acido fosforico nei fosfolipidi (che hanno testa polare e code apolari e, per questo, sono idonei alla funzione plastica, formando le membrane biologiche). In base alla funzione fisiologica, i lipidi sono distinti in: lipidi strutturali (presenti nelle membrane cellulari e nel cervello e rappresentati principalmente da fosfolipidi, glicolipidi e steroidi) e lipidi di deposito (riserva di energia accumulata negli organismi animali negli adipociti sotto forma di trigliceridi). Che cos’è il colesterolo – Il colesterolo è lo steroide più importante dal punto di vista nutrizionale e il più abbondante nel corpo umano. Costituisce le membrane cellulari delle cellule animali e svolge svariate funzioni biochimiche. Può essere assunto con gli alimenti (colesterolo esogeno) o sintetizzato dai tessuti (colesterolo endogeno) a partire dall’acetil coenzima A (o acetil-CoA). La maggior parte del colesterolo endogeno è prodotta dal fegato e poi trasferita dal sangue a tutto l’organismo. Il colesterolo, non essendo idrosolubile, è trasportato nel circolo sanguigno dalle lipoproteine. Le lipoproteine a densità molto bassa (Very Low Density Lipoprotein o VLDL) sono sintetizzate dal fegato e trasportano trigliceridi e colesterolo prodotti nel fegato al tessuto adiposo. Le lipopro-

MACROAREA 1 • I nutrienti

teine a bassa densità (Low Density Lipoprotein o LDL) trasportano il colesterolo dal fegato ai tessuti e, nel linguaggio comune, sono definite colesterolo “cattivo” perché, in quantità eccessiva, favoriscono la formazione di placche di grasso nelle arterie. Le lipoproteine ad alta densità (High Density Lipoprotein o HDL) rimuovono il colesterolo in eccesso dai tessuti e lo trasportano al fegato e, per questo, sono note come colesterolo “buono”. Quando la concentrazione di colesterolo totale (HDL e LDL) supera i 200 mg/dL insorge l’ipercolesterolemia. La colesterolemia è influenzata da componenti ereditarie, abitudinarie e patologiche (diabete e ipertensione) e anche dall’alimentazione. La qualità degli acidi grassi assunti con la dieta contribuisce a determinare la colesterolemia: gli acidi grassi saturi favoriscono il suo aumento, gli acidi grassi trans abbassano i livelli di colesterolo HDL e innalzano quello LDL, gli acidi grassi insaturi la influenzano invece positivamente. Le fonti alimentari di colesterolo sono gli alimenti di origine animale (frattaglie, tuorlo d’uovo, prodotti lattiero-caseari e carni). Come avvengono la digestione e l’assorbimento dei lipidi – La digestione dei lipidi, che impiega più tempo rispetto a quella degli altri macronutrienti per via della loro natura idrofobica, inizia nella bocca ad opera della lipasi salivare, che agisce sui trigliceridi con acidi grassi a catena corta e media (fino a 10 atomi di carbonio). Nello stomaco si aggiunge la lipasi gastrica, che porta alla formazione di digliceridi e acidi grassi a catena corta liberi. Nel duodeno, l’effetto emulsionante della bile facilita l’azione della lipasi pancreatica, che può degradare i trigliceridi prima a digliceridi e poi a monogliceridi. Dai monogliceridi sono poi liberati acidi grassi e glicerolo. Le fosfolipasi del succo pancreatico agiscono a carico dei fosfolipidi, che liberano acidi grassi, mentre la colesteroloesterasi scinde gli esteri di colesterolo e vitamine liposolubili. L’assorbimento avviene per diffusione semplice nelle cellule della parete intestinale. Una volta giunti negli enterociti, gli acidi grassi a catena corta e media e il glicerolo sono convogliati al fegato attraverso la vena porta, mentre gli acidi grassi a catena lunga sono riesterificati a trigliceridi negli enterociti e passano nel sistema linfatico sotto forma di chilomicroni, che, dopo aver raggiunto il circolo sanguigno, cedono il materiale lipidico alle cellule. Quali funzioni svolgono i lipidi – I lipidi facilitano il trasporto e l’assorbimento delle vitamine liposolubili e degli altri composti bioattivi liposolubili. Gli acidi grassi hanno una resa energetica di 9 kcal/g e nell’uomo soddisfano oltre la metà del fabbisogno energetico. Inoltre, i trigliceridi accumulati negli adipociti costituiscono una fonte energetica di riserva. Il tessuto adiposo svolge anche una funzione protettiva. I lipidi hanno anche funzione plastica, come costituenti delle membrane cellulari e della guaina mielinica delle cellule nervose. Quanti e quali lipidi vanno assunti – I lipidi non possono essere eliminati completamente dalla dieta. L’assunzione ottimale dovrebbe rappresentare il 25-30% delle chilocalorie totali, con gli acidi grassi saturi al di sotto del 30% dei lipidi totali. Inoltre, è raccomandabile una ripartizione di 2/3 di lipidi di origine vegetale e 1/3 di origine animale. L’eccesso di lipidi nella dieta può concorrere all’insorgenza del sovrappeso (fino all’obesità). La quantità e la qualità dei lipidi svolgono un ruolo importante nel definire il rischio di patologie cardiovascolari.

UNITÀ 3 • I lipidi

Vero o falso Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. Correggi quelle false.

Verifiche

1. Le principali fonti alimentari di acidi grassi omega-6 sono il pesce azzurro, i semi di lino V F e la frutta secca .............................................................................. .............................................................................. 2. Glicolipidi e fosfolipidi hanno funzione V F plastica .............................................................................. .............................................................................. 3. Il colesterolo partecipa alla formazione V F di acidi biliari e ormoni steroidei .............................................................................. .............................................................................. 4. Le lipoproteine LDL trasportano V F il colesterolo dal fegato ai tessuti .............................................................................. .............................................................................. 5. Gli acidi grassi saturi sono aterogeni, mentre quelli insaturi influenzano positivamente V F la colesterolemia .............................................................................. .............................................................................. 6. Il colesterolo interviene nel funzionamento V F e nello sviluppo della memoria .............................................................................. .............................................................................. 7. La lecitina, per le sue proprietà emulsionanti, è usata come additivo dall’industria V F alimentare .............................................................................. .............................................................................. 8. La digestione dei lipidi avviene ad opera V F delle lipasi salivare, gastrica e intestinale .............................................................................. .............................................................................. 9. Il colesterolo è sintetizzato solo in caso V F di necessità .............................................................................. .............................................................................. 10. Le lipoproteine HDL sono definite colesterolo V F “cattivo” .............................................................................. .............................................................................. 11. Nell’organismo umano i lipidi rappresentano una percentuale del 17% nell’adulto V F e dell’11,5% nel bambino .............................................................................. ..............................................................................

MACROAREA 1 • I nutrienti

12. Gli acidi grassi trans abbassano V F il colesterolo LDL e innalzano quello HDL .............................................................................. .............................................................................. 13. La maggior parte del colesterolo V F è sintetizzata dal fegato .............................................................................. .............................................................................. 14. Il colesterolo è sintetizzato a partire V F dall’acetil-CoA .............................................................................. .............................................................................. 15. I chilomicroni rilasciano colesterolo alimentare al fegato e trigliceridi al tessuto muscolare V F e adiposo .............................................................................. ..............................................................................

Domande a scelta multipla Scegli l’opzione corretta. 1. I lipidi svolgono: A esclusivamente funzione energetica di pronto uso B esclusivamente funzione energetica di riserva C specialmente funzione strutturale D funzione energetica di riserva e funzione strutturale 2. I lipidi di deposito sono rappresentati da: A trigliceridi delle membrane cellulari B trigliceridi del tessuto adiposo C glicolipidi e fosfolipidi delle membrane cellulari D lipoproteine e steroidi del tessuto adiposo 3. La sigla 18:2 omega-6 identifica: A un acido grasso a 18 atomi di carbonio con 6 doppi legami B un acido grasso a 18 atomi di carbonio con 6 doppi legami di cui il primo in posizione 2 C un acido grasso a 6 atomi di carbonio con 2 doppi legami D un acido grasso a 18 atomi di carbonio con 2 doppi legami di cui il primo in posizione 6 4. La sigla 18:1 omega-9 identifica: A un acido monoinsaturo B un acido grasso saturo C un acido grasso polinsaturo D nessuna delle opzioni è corretta

5. Gli acidi grassi linolenico e linoleico: A sono denominati acidi grassi essenziali (AGE) B costituiscono i fosfolipidi, delle membrane cellulari C sono i precursori della sintesi delle prostaglandine D tutte le opzioni sono corrette 6. In una dieta equilibrata i lipidi devono rappresentare: A il 20-25 % dell’energia totale B il 40-60 % dell’energia totale C il 25-30 % dell’energia totale D il 15-25 % dell’energia totale 7. Per coprire il 30% di 2200 kcal sono necessari circa: A 73 g di lipidi B 125 g di lipidi C 55 g di lipidi D 45 g di lipidi 8. In una dieta equilibrata è raccomandata la seguente ripartizione dei lipidi A 1/2 di lipidi di origine vegetale e 1/2 di origine animale B 2/3 di lipidi origine animale e 1/3 di origine vegetale C 2/3 di lipidi di origine vegetale e 1/3 di origine animale D 1/4 di lipidi di origine vegetale e 3/4 di origine animale 9. In una dieta equilibrata gli acidi grassi saturi devono rappresentare: A il 15-20% dell’energia totale B il 6% dell’energia totale C il 25-30% dell’energia totale D non più del 10% dell’energia totale 10. Svolgono un ruolo protettivo nei confronti dell’aterosclerosi: A lipoproteine LDL B lipoproteine HDL C chilomicroni D nessuna delle opzioni è corretta.

Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. Correggi quelle false. 1. I lipidi sono componenti importanti V F delle membrane cellulari .............................................................................. ..............................................................................

UNITÀ 3 • I lipidi

Verifiche

Vero o falso

2. I trigliceridi sono costituiti da una molecola V F di glicerolo .............................................................................. .............................................................................. 3. I lipidi di deposito si accumulano nel tessuto adiposo sotto forma di fosfolipidi V F e glicolipidi .............................................................................. .............................................................................. 4. Gli acidi grassi sono catene carboniose V F con un gruppo funzionale amminico .............................................................................. .............................................................................. 5. L’acido oleico è un acido grasso V F polinsaturo .............................................................................. .............................................................................. 6. Un acido grasso con la sigla 18:0 V F è un acido grasso insaturo .............................................................................. .............................................................................. 7. Le lipoproteine trasportano colesterolo V F e trigliceridi nel sangue .............................................................................. .............................................................................. V F 8. I monogliceridi contengono due acidi grassi .............................................................................. .............................................................................. 9. L’acido oleico e l’acido palmitico V F non sono acidi grassi essenziali .............................................................................. .............................................................................. 10. Gli acidi grassi omega-6 sono presenti V F soprattutto negli oli vegetali .............................................................................. .............................................................................. 11. Gli acidi grassi insaturi sono liquidi V F a temperatura ambiente .............................................................................. .............................................................................. 12. Gli alimenti lipidici di origine vegetale sono normalV F mente solidi .............................................................................. .............................................................................. 13. La lecitina è contenuta nel tuorlo d’uovo, nel germe di grano, nel lievito V F e nell’olio di soia .............................................................................. .............................................................................. 14. Il colesterolo è presente solo negli alimenti V F di origine animale .............................................................................. ..............................................................................

Verifiche

15. Quando la colesterolemia supera i 100 mg/dL V F insorge una condizione di ipercolesterolemia .............................................................................. .............................................................................. 16. Il colesterolo è prodotto dall’organismo V F umano nel fegato .............................................................................. .............................................................................. V F 17. Il colesterolo è il precursore dell’insulina .............................................................................. .............................................................................. 18. Gli acidi grassi trans si formano normalmente durante tutti i processi di cottura V F degli alimenti .............................................................................. .............................................................................. 19. Gli acidi grassi a catena lunga sono trasportati nel sistema linfatico sotto forma V F di chilomicroni .............................................................................. .............................................................................. 20. La digestione dei lipidi è iniziata dalla lipasi pancreatica e terminata per l’azione V F dei sali biliari .............................................................................. .............................................................................. 21. I lipidi non sono solubili in acqua, V F nella quale galleggiano .............................................................................. .............................................................................. 22. La maggior parte degli acidi grassi cis si forma durante i processi industriali V F di idrogenazione .............................................................................. .............................................................................. 23. Gli acidi grassi insaturi hanno punto V F di fusione inferiore a 20 °C .............................................................................. .............................................................................. 24. I lipidi strutturali sono presenti in alte V F concentrazioni negli adipociti .............................................................................. ..............................................................................

MACROAREA 1 • I nutrienti

25. Un gliceride puro è formato da glicerolo V F e acidi grassi uguali .............................................................................. ..............................................................................

Domande a completamento Inserisci gli elementi mancanti, scegliendo tra quelli elencati. 3 4 12 18 Acetil coenzima A Acido lattico Adiposo Carbonio Cis Endogeno Energetica Esogeno

Esterificazione Glicerolo HDL Idrogenazione Idrogeno LDL Muscolare Ossigeno Plastica Trans Omega-6 Omega-3

1. La funzione più rilevante svolta dai lipidi è la funzione .................... di riserva: i trigliceridi sono accumulati nel tessuto ................................ . 2. Gli acidi grassi a catena lunga sono costituiti da più di .................... atomi di .................................... . 3. Negli isomeri .................... gli atomi di ...................... sono collocati dalla stessa parte rispetto al doppio legame mentre negli isomeri .................... si trovano in posizione opposta rispetto al doppio legame. 4. I trigliceridi sono costituiti da .............................. e ............................... acidi grassi legati con una reazione di .................... . 5. Il colesterolo ........................ è assunto con gli alimenti mentre quello .................... è sintetizzato a partire da .................... . 6. Gli acidi grassi trans abbassano i livelli di colesterolo .................................., mentre gli acidi grassi polinsaturi ................................ riducono i livelli di colesterolo ........................................ .

uistic Laboratorio lingcialistico Lessico spe

Completa il cruciverba. 1

2 4

3 5 6 7 8

13 14

15 16

17 18

19 20 21 22 23

24 25

UNITÀ 3 • I lipidi

eten ze

Verticali 1. Acidi grassi che presentano solo legami carbonio-carbonio semplici. 2. Il processo inverso all’esterificazione. 3. Lo sono i gliceridi formati da glicerolo e acidi grassi diversi tra loro. 4. Lipidi semplici che derivano dallo sterano. 5. Lipidi presenti in alte concentrazioni nelle membrane cellulari e nel cervello. 7. Reazione che permette di solidificare gli oli, sfruttata nella produzione di margarina. 9. Insorge quando la concentrazione di colesterolo totale nel sangue è superiore a 200 mg/dL. 12. Lo sono gli acidi grassi omega-6 e omega-3. 13. Acidi grassi in cui gli atomi di idrogeno sono disposti dalla stessa parte rispetto al doppio legame. 15. Lipoproteine che trasportano il colesterolo dal fegato ai tessuti. 16. La formano i lipidi mescolati con acqua. 18. Lipidi complessi formati da un componente glucidico e uno lipidico. 20. Rappresenta il 70% dei fosfolipidi presenti nel sangue. 24. Contiene sali biliari e fosfolipidi e nel duodeno emulsiona i lipidi.

Laboratorio

Orizzontali 6. Acidi grassi che si formano nei processi industriali di idrogenazione o per effetto dell’esposizione ad alte temperature. 8. Raccolgono a livello dell’intestino tenue i trigliceridi e il colesterolo. 10. Acidi grassi che presentano uno o più doppi legami carbonio-carbonio. 11. Reazione di condensazione tra un acido e un alcol con perdita di una molecola di acqua. 14. Enzima che nella bocca agisce a carico dei trigliceridi. 17. Sono note come colesterolo “buono”. 19. Rappresentano una riserva di energia per l’organismo animale, che li accumula negli adipociti. 21. Quello esogeno è assunto con gli alimenti, mentre quello endogeno è sintetizzato dai tessuti a partire dall’acetil-CoA. 22. Lipidi complessi formati anche da una molecola di acido fosforico. 23. Rappresentano il 90-98% dei lipidi contenuti negli alimenti. 25. Cellule che formano il tessuto adiposo e che sintetizzano, accumulano e cedono lipidi.

tenze e p m o c e ll e d io r o Laborat i di realtà Compit

Il contenuto di colesterolo Indica il contenuto in colesterolo dei seguenti alimenti (per 100 g di parte edibile), quindi mettili in ordine crescente. Fegato di bovino cotto Frittata Gelato alla crema Lardo Latte di capra Latte vaccino intero Maionese Oli vegetali

Olio di fegato di merluzzo Pancetta stesa Pasta all’uovo secca cotta Pasta integrale cotta e condita con ragù Pâté di fegato Prosciutto cotto Prosciutto crudo

Uovo intero Uovo, albume Uovo, tuorlo Yogurt intero Yogurt scremato

Alimento

Colesterolo in mg per 100 g

Alimento

Colesterolo in mg per 100 g

.........................................................

..............

.........................................................

..............

.........................................................

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.........................................................

..............

ete mp n

Laboratorio

Bresaola Burro Cervello di bovino cotto Cioccolato al latte Cioccolato fondente Coppa Crema di nocciole e cacao Croissant

MACROAREA 1 • I nutrienti

Gli acidi grassi saturi e insaturi Indica se i seguenti acidi grassi sono saturi o insaturi, quindi riporta le principali fonti alimentari. Saturi

Saturo/Insaturo

Alimenti

Alfa-linolenico C18:3 w3

...............................

........................................................................................................

Arabico C20:0

...............................

........................................................................................................

Arachidonico C20:4 w6

...............................

........................................................................................................

Butirrico C4:0

...............................

........................................................................................................

Caprilico C8:0

...............................

........................................................................................................

Caprinico C10:0

...............................

........................................................................................................

Capronico C6:0

...............................

........................................................................................................

Laurico C12:0

...............................

........................................................................................................

Linoleico C18:2 w6

...............................

........................................................................................................

Miristico C14:0

...............................

........................................................................................................

Oleico C18:1 w9 (cis)

...............................

........................................................................................................

Palmitico C16:0

...............................

........................................................................................................

Stearico C18:0

...............................

........................................................................................................

Il contenuto di lipidi

8. Contenuto di colesterolo in un uovo di gallina intero di 60 g (codice alimento 181100)

Laboratorio

Utilizzando le Tabelle di composizione degli alimenti calcola quanto richiesto. I lipidi assunti con la dieta Compila un diario alimentare di due giorni segnando alimenti e bevande introdotte. Utilizzando le Tabelle di composizione degli alimenti calcola la quota assunta di lipidi (distinguendo se possibile le varie tipologie di acidi grassi) e di colesterolo.

Utilizzando le Tabelle di composizione degli alimenti, calcola la quota di lipidi (distinguendo se possibile le varie tipologie di acidi grassi) e di colesterolo di almeno quattro ricette a scelta. Scegli preparazioni diverse (primo piatto, secondo piatto, piatto unico, dolce).

UNITĂ&#x20AC; 3 â&#x20AC;˘ I lipidi

Lâ&#x20AC;&#x2122;apporto lipidico di una ricetta

eten ze

1. Contenuto di colesterolo in 15 g di burro (codice alimento 190010) 2. Contenuto di lipidi in 70 g di fontina (codice alimento 162020) 3. Contenuto di lipidi in 10 g di olio di girasole (codice alimento 009650) 4. Contenuto di colesterolo in 50 g di speck (codice alimento 110800) 5. Contenuto di lipidi in 50 g di parmigiano (codice alimento 166000) 6. Contenuto di lipidi in 60 g di croissant (codice alimento 002510) 7. Contenuto di colesterolo in 15 g di olio di mais (codice alimento 009660)

I LIPIDI

sono

hanno per componenti strutturali gli

sono classificati in base alla

composti ternari acidi grassi composizione chimica

formati da

in che sono

carbonio

che sono classificati in base alla

idrogeno lipidi semplici ossigeno lunghezza della catena carboniosa con l’eventuale aggiunta di

altri elementi (fosforo, azoto)

catene di carbonio e idrogeno

che presentano

che sono formate da

natura del legame carbonio-carbonio

acidi grassi saturi (solo legami semplici)

Laboratorio co

che sono legati tra loro da

carbonio, idrogeno e ossigeno

gliceridi

grassi animali acidi grassi insaturi

che sono

liquidi a temperatura ambiente

che hanno

punto di fusione inferiore a 20 °C

di cui sono ricchi gli oli vegetali

legami covalenti non polari

a loro volta distinti in

acidi grassi monoinsaturi (un solo doppio legame)

peten

acidi grassi a catena corta (2-6 atomi di carbonio)

che sono

solidi a temperatura ambiente

acidi grassi a catena media (8-12 atomi di carbonio)

che hanno

punto di fusione superiore a 40 °C

un gruppo metilico (–CH3) all’estremità opposta

che comprendono

un numero pari di atomi di carbonio un gruppo funzionale carbossilico (–COOH) ad un’estremità

che sono costituiti soltanto da

acidi grassi a catena lunga (più di 12 atomi di carbonio)

MACROAREA 1 • I nutrienti

di cui sono ricchi i

grassi animali

acidi grassi polinsaturi (più doppi legami)

comprendenti anche gli

che hanno

funzione plastica

lipidi strutturali

come costituenti di

che sono rappresentati principalmente da

fosfolipidi glicolipidi steroidi

lipidi di deposito funzione fisiologica

che sono una

con una resa energetica di

riserva di energia

membrane cellulari guaina mielinica delle cellule nervose

9 kcal/g

accumulata negli animali negli

adipociti che sono formati da

lipidi complessi

carbonio, idrogeno, ossigeno e altri componenti chimici

come

glucidi nei glicolipidi steroidi

che hanno che sono costituiti da

funzione energetica proteine nelle lipoproteine

glicerolo acidi grassi (da 1 a 3) acidi grassi in uniti mediante una

che derivano dallo sterano che comprendono gli

Laboratorio

che sono distinti in base al numero di

cere

acido fosforico nei fosfolipidi

steroli

monogliceridi distinti in base all’origine in

reazione di esterificazione

trigliceridi

tra i quali il principale è il fitosteroli

acidi grassi omega-3 (w-3 – pesce azzurro, semi di lino e noci)

colesterolo denominati acidi grassi essenziali (AGE)

UNITÀ 3 • I lipidi

eten ze

acidi grassi omega-6 (w-6 – oli vegetali)

zoosteroli

digliceridi

Le proteine

Che cosa sono le proteine

Le proteine (o protidi) sono composti organici quaternari, formati da carbonio (C), ossigeno (O), idrogeno (H) e azoto (N). Possono contenere anche elementi addizionali come zolfo (S), fosforo (P), zinco (Zn) e rame (Cu) in quantità variabili. Queste molecole organiche costituiscono l’impalcatura strutturale di tutte le cellule e svolgono importanti funzioni nella fisiologia cellulare e negli organismi. Sono la classe di molecole organiche più abbondante in tutti gli organismi viventi e, dopo l’acqua, sono i principali costituenti delle cellule animali e vegetali: rappresentano infatti oltre il 50% del peso secco delle cellule. Nell’organismo umano costituiscono il 15-20% del peso corporeo. GUIDA ALLO STUDIO • Che cosa sono le proteine? • Quali funzioni svolgono? • Che cosa costituiscono?

LE PROTEINE SONO COMPOSTI INORGANICI

V F

LE PROTEINE SONO COMPOSTI QUATERNARI

V F

LE PROTEINE SONO NUTRIENTI ORGANICI AZOTATI

V F

LE PROTEINE SONO CONTENUTE NELLE CELLULE SIA ANIMALI SIA VEGETALI

V F

DOPO L’ACQUA LE PROTEINE SONO IL PRINCIPALE V F COSTITUENTE DELLE CELLULE LE PROTEINE RAPPRESENTANO IL 15-20% DEL PESO CORPOREO DELL’ORGANISMO UMANO

V F

LE PROTEINE SONO LE MOLECOLE INORGANICHE PIÙ ABBONDANTI NEGLI ORGANISMI VIVENTI

V F

MACROAREA 1 • I nutrienti

Che cosa sono gli amminoacidi

Le proteine sono macromolecole costituite da catene di amminoacidi. Viene propriamente definito proteina un polimero di almeno cinquanta unità, mentre molecole di dimensioni inferiori sono dette peptidi (oligopeptidi se composti da un numero di unità compreso fra due e dieci, polipeptidi se costituiti da almeno dieci fino a cinquanta unità). Gli amminoacidi sono dunque i monomeri, le unità costitutive fondamentali delle proteine. Sono caratterizzati dalla presenza di due gruppi funzionali, l’uno amminico (–NH2) e l’altro carbossilico (–COOH), entrambi uniti a uno stesso atomo di carbonio. Tale atomo di carbonio, a sua volta, è legato a un atomo di idrogeno (–H) e a un gruppo laterale (–R). Il gruppo laterale rappresenta la parte variabile, specifica per ciascun amminoacido e responsabile delle proprietà chimiche. Pur esistendo in natura almeno 200 diversi amminoacidi, sono stati isolati venti amminoacidi costitutivi, che nelle proteine si combinano in ordine diverso. Le possibili combinazioni sono numerosissime e le caratteristiche biologiche delle proteine derivate dalla polimerizzazione dipendono in gran parte dalla sequenza degli amminoacidi nella catena proteica. Gli amminoacidi si uniscono attraverso un legame, di tipo covalente, chiamato legame peptidico, nel quale l’azoto del gruppo amminico di un amminoacido si lega al carbonio del gruppo carbossilico dell’amminoacido adiacente, con la perdita di una molecola di acqua (reazione di condensazione). La rottura del legame peptidico avviene invece per idrolisi (proteolisi), che rompe progressivamente i legami nella catena per introduzione di una molecola di acqua, portando alla formazione di frammenti via via più piccoli, fino alla liberazione dei singoli amminoacidi.

7 La sequenza degli amminoacidi contribuisce a determinare le caratteristiche biologiche della proteina.

I venti amminoacidi costitutivi Gli amminoacidi costitutivi delle proteine sono venti e, per ciascuno di essi, sono indicati formula di struttura, simbolo a tre e a una lettera.

Come si classificano in base alla solubilità in acqua Dal punto di vista chimico, gli amminoacidi sono classificati in tre gruppi principali sulla base della polarità del gruppo laterale. La presenza o l’assenza di gruppi R polari determina infatti la natura idrofila o idrofoba della molecola proteica.

La polarità è la proprietà in base alla quale una molecola presenta una parziale carica positiva su una parte e una parziale carica negativa su una parte opposta.

1 Formula di struttura generale degli amminoacidi. 1 Il legame peptidico è di tipo covalente.

UNITÀ 4 • Le proteine

Come si classificano in base all’essenzialità Dal punto di vista nutrizionale gli amminoacidi sono distinti in base alla capacità dell’organismo di sintetizzarli: in normali condizioni fisiologiche l’organismo umano è infatti in grado di sintetizzare solo alcuni di essi, chiamati amminoacidi non essenziali, mentre non è in grado di produrre gli altri, che sono detti quindi amminoacidi essenziali e vanno introdotti con la dieta. In realtà, cisteina e tirosina, considerate non essenziali, sono anche definiti amminoacidi semiessenziali in quanto possono essere sintetizzate dall’organismo, a partire rispettivamente da metionina e fenilalanina.

Quali funzioni svolgono Gli amminoacidi sono utilizzati, in primo luogo, per la formazione delle proteine corporee e, in secondo luogo, per la sintesi di molecole azotate non proteiche. Infine, possono essere utilizzati come fonte energetica: forniscono infatti 4 kcal/g. La funzione energetica è secondaria e aumenta in situazioni di carenza nutrizionale, quando i glucidi assunti con la dieta sono insufficienti e in condizioni di digiuno.

Classificazione degli amminoacidi in base all’essenzialità Amminoacidi essenziali (nell'adulto: fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, valina; nei bambini anche arginina e istidina)

Amminoacidi semi-essenziali (cisteina e tirosina)

Amminoacidi condizionatamente essenziali (arginina, glicina, glutammina, prolina)

Amminoacidi non essenziali (alanina, asparagina, acido aspartico, acido glutammico, serina)

GUIDA ALLO STUDIO • • • • • • •

Da che cosa sono costituite le proteine? Che cosa sono gli amminoacidi? Che cos’è il gruppo laterale? Quanti sono gli amminoacidi costitutivi? Come si uniscono gli amminoacidi? Come si rompe il legame tra amminoacidi? Come si classificano gli amminoacidi in base alla solubilità in acqua? • Che cosa sono gli amminoacidi essenziali? • Che cosa sono gli amminoacidi semi-essenziali? • Quali funzioni svolgono gli amminoacidi?

IL GRUPPO LATERALE È SPECIFICO PER CIASCUN AMMINOACIDO

V F

IL GRUPPO LATERALE DETERMINA LE PROPRIETÀ CHIMICHE DELL’AMMINOACIDO V F GLI AMMINOACIDI SI UNISCONO PER CONDENSAZIONE ATTRAVERSO UN LEGAME PROTEINICO

V F

GLI AMMINOACIDI SONO TUTTI SOLUBILI IN ACQUA

V F

LE PROTEINE SONO FORMATE DA ALMENO VENTI AMMINOACIDI

V F

GLI AMMINOACIDI SONO USATI PER LA SINTESI DELLE PROTEINE CORPOREE

V F

GLI AMMINOACIDI PRESENTANO DUE GRUPPI CARBOSSILICI E DUE GRUPPI AMMINICI

V F

GLI AMMINOACIDI NON SONO MAI USATI A SCOPO ENERGETICO

V F

GLI AMMINOACIDI SONO USATI ANCHE PER LA SINTESI DI MOLECOLE AZOTATE V F NON PROTEICHE

IL GRUPPO CARBOSSILICO E QUELLO AMMINICO SI UNISCONO A UNO STESSO ATOMO DI IDROGENO

MACROAREA 1 • I nutrienti

Quale organizzazione strutturale possono assumere le proteine

Le proteine sono macromolecole molto complesse che assumono innumerevoli forme sia bidimensionali sia tridimensionali: la forma spaziale assunta dalla proteina è strettamente associata alla sua funzionalità biologica in quanto ad ogni diversa organizzazione strutturale corrispondono specifiche proprietà chimiche e biologiche. Si riconoscono nelle proteine quattro livelli di organizzazione strutturale: le strutture primaria, secondaria, terziaria e quaternaria.

Che cos’è la struttura primaria La struttura primaria è costituita dalla sequenza lineare degli amminoacidi che compongono la proteina e rappresenta la catena polipeptidica. La sequenza amminoacidica di una proteina è definita dal DNA ed è specifica per ogni singola proteina. Dalla struttura primaria dipendono i livelli strutturali successivi.

Che cos’è la struttura secondaria La struttura secondaria rappresenta il ripiegamento della struttura primaria nello spazio in seguito ai legami ad idrogeno che si formano tra amminoacidi adiacenti nella struttura primaria. La catena di amminoacidi può avvolgersi in diversi modi, tra i quali quello a alfa-elica (una forma a spirale simile ad un cavatappi, la più frequente in natura) e quello a foglietto ripiegato o lamina beta (con una disposizione a fisarmonica). Struttura primaria

Struttura secondaria

Gly

Gly Leu Lys Val

Lys

Val

Ala

Leu Val

Lys His Lys Gly

Lys

Gly

His

Ala

Lys

7 La struttura primaria individua la sequenza Val

degli amminoacidi.

Lys

7 La struttura secondaria individua partico-

Pro

lari motivi strutturali, tra i quali quello ad a-elica e a fisarmonica.

UNITÀ 4 • Le proteine

Che cos’è la struttura terziaria La struttura terziaria descrive il ripiegamento nello spazio delle catene polipeptidiche. Essa è determinata da vari tipi di interazione che si realizzano tra i gruppi laterali degli amminoacidi.

Che cos’è la struttura quaternaria La struttura quaternaria è dovuta all’associazione di più catene proteiche, uguali o diverse tra loro. Solitamente, nell’organismo umano, queste proteine complesse svolgono funzioni enzimatiche o di trasporto: un esempio è l’emoglobina, la proteina che trasporta l’ossigeno nel sangue, formata da quattro sub-unità uguali a due a due (2 sub-unità alfa e 2 sub-unità beta). Struttura terziaria

Struttura quaternaria

7 La struttura terziaria rappresenta la forma tridimensionale della molecola proteica. 7 Nell’organismo umano la struttura quaternaria è assunta soprattutto da enzimi e proteine di trasporto.

GUIDA ALLO STUDIO • • • • • •

A che cosa è legata la forma di una proteina? Che cos’è la struttura primaria? Che cosa dipende dalla struttura primaria? Che cosa si intende per struttura secondaria? Che cosa individua la struttura terziaria? Che cosa si intende per struttura quaternaria?

LE PROTEINE CHE NE SONO CONTRADDISTINTE SVOLGONO IN GENERE FUNZIONE ENZIMATICA O DI TRASPORTO:

RAPPRESENTA LA CATENA POLIPEPTIDICA:

INDIVIDUA LA SEQUENZA DI AMMINOACIDI:

A STRUTTURA PRIMARIA B STRUTTURA TERZIARIA

DESCRIVE IL RIPIEGAMENTO NELLO SPAZIO DELLE CATENE POLIPEPTIDICHE:

È DETERMINATA DA VARI TIPI DI INTERAZIONE CHE SI INSTAURANO TRA I GRUPPI LATERALI DEGLI AMMINOACIDI:

A STRUTTURA QUATERNARIA B STRUTTURA TERZIARIA

A STRUTTURA QUATERNARIA B STRUTTURA SECONDARIA

A STRUTTURA PRIMARIA B STRUTTURA TERZIARIA

DERIVA DALL’ASSOCIAZIONE DI PIÙ CATENE PROTEICHE UGUALI O DIVERSE:

È DEFINITA DAL DNA:

A STRUTTURA SECONDARIA B STRUTTURA QUATERNARIA

A STRUTTURA PRIMARIA B STRUTTURA TERZIARIA

MACROAREA 1 • I nutrienti

Come si classificano le proteine

7 L’emoglobina è un’eteroproteina globulare con funzione di trasporto.

Le proteine possono essere classificate in base a diversi criteri, quali la composizione chimica, la forma, la funzione e il valore nutrizionale. Classificazione delle proteine Composizione chimica

Forma

Funzione

Valore nutrizionale

Proteine strutturali Proteine di trasporto Omoproteine

Proteine fibrose

Proteine ad alto valore biologico

Proteine biocatalitiche (enzimi) Proteine contrattili

Proteine a medio valore biologico

Proteine regolatrici Eteroproteine

Proteine globulari Ormoni Anticorpi

Come si classificano in base alla composizione chimica In base a questo parametro si distinguono: • le omoproteine (o proteine semplici), che contengono solamente la catena polipeptidica, come le glutenine e le gliadine dei cereali e le globuline e le albumine del latte e dell’uovo; • le eteroproteine (o proteine coniugate o complesse), che contengono anche un gruppo chimico non proteico (gruppo prostetico), che è rappresentato da altri composti chimici organici (lipidi, glucidi) o inorganici (metalli, fosforo) e, in base al quale, si distinguono, ad esempio, le glicoproteine (mucina salivare, fattore intrinseco intestinale), le lipoproteine, le nucleoproteine, le cromoproteine (emoglobina, mioglobina), le fosfoproteine, le nucleoproteine e le metalloproteine (emosiderina, emocianina).

Come si classificano in base alla forma In base a questo criterio si distinguono: • le proteine fibrose, che hanno forma allungata e comprendono, ad esempio, il collagene dei tendini,

Proteine a basso valore biologico

l’elastina del tessuto connettivo elastico, l’actina e la miosina delle fibrocellule muscolari, la cheratina dei capelli, delle unghie, della pelle e delle corna degli animali; • le proteine globulari, che presentano catene ripiegate in forma sferica e compatta e comprendono, ad esempio, albumine e globulina.

Come si classificano in base alla funzione Le proteine svolgono nell’organismo un ruolo sia strutturale sia funzionale, in base al quale sono distinte in: • proteine strutturali, che sono costituenti delle cellule; • proteine di trasporto, che legano molecole di altro tipo per trasportarle nel flusso ematico ai diversi tessuti; • proteine biocatalitiche, cioè gli enzimi; • proteine contrattili, che sono responsabili della contrazione muscolare; • proteine regolatrici, che sono coinvolte nei meccanismi dei processi intracellulari e nella trasmissione di informazioni tra cellule e organi anche lontani; • anticorpi, che sono molecole proteiche coinvolte nella difesa immunitaria dell’organismo. UNITÀ 4 • Le proteine

GUIDA ALLO STUDIO

Come si classificano in base al valore nutrizionale Per valore nutrizionale delle proteine (o qualità biologica) si intende la loro capacità di soddisfare le esigenze fisiologiche dell’organismo. Questa proprietà dipende:

• Come si classificano le proteine in base alla composizione chimica? • Come si classificano le proteine in base alla forma? • Come si classificano le proteine in base alla funzione? • Da che cosa dipende il valore nutrizionale delle proteine? • Come si classificano le proteine in base al valore nutrizionale?

• dal profilo amminoacidico, cioè dal contenuto di amminoacidi della proteina, con particolare riguardo alla composizione in amminoacidi essenziali; • dalla digeribilità (cioè la quantità di proteina ingerita effettivamente assorbita, che è più bassa per le proteine vegetali e più elevata per quelle animali) e dalla biodisponibilità degli amminoacidi.

IN BASE ALLA FORMA SI DISTINGUONO PROTEINE SEMPLICI E CONIUGATE

V F

LE ETEROPROTEINE CONTENGONO UN GRUPPO NON PROTEICO

V F

IN BASE ALLA FUNZIONE SI DISTINGUONO PROTEINE REGOLATRICI, BIOCATALITICHE E STRUTTURALI

V F

Per poter meglio rispondere alle esigenze metaboliche dell’organismo, la proteina deve contenere ciascun amminoacido essenziale in una quantità adeguata a coprire il relativo fabbisogno. La qualità proteica è valutata in base al valore biologico (VB) che distingue:

LE PROTEINE STRUTTURALI COSTITUISCONO LE CELLULE

V F

• proteine ad alto valore biologico (o nobili o complete), che contengono tutti gli amminoacidi essenziali in quantità equilibrata e soddisfano il fabbisogno dell’organismo; sono contenute negli alimenti di origine animale (carni, prodotti ittici, uova, latte e derivati); • proteine a medio valore biologico (o parzialmente complete), che contengono tutti gli amminoacidi essenziali ma in quantità non equilibrata e pertanto non soddisfano il fabbisogno dell’organismo; sono le proteine presenti nei legumi secchi; • proteine a basso valore biologico (o incomplete), che non contengono tutti gli amminoacidi essenziali e quelli presenti non soddisfano il fabbisogno; sono contenute nei cereali e nei loro derivati.

LE PROTEINE A MEDIO VALORE BIOLOGICO NON CONTENGONO TUTTI GLI AMMINOACIDI ESSENZIALI

IL VALORE NUTRIZIONALE DI UNA PROTEINA DIPENDE DAL CONTENUTO, DALLA DIGERIBILITÀ E DALLA BIODISPONIBILITÀ V F DEGLI AMMINOACIDI

Uovo intero Latte crudo Albume d’uovo Crostacei Pesce fresco Carni (bovino adulto, vitello, pollo) Carni (maiale) Soia

Valore biologico delle proteine contenute in alcuni alimenti 93,7 84,5

81,1

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

74,3

72,8 68,8 65,2

Ceci secchi 58

44,6

Piselli verdi Riso Fagioli secchi Farina bianca Lenticchie secche

MACROAREA 1 • I nutrienti

V F

Quali fattori possono influenzare il valore biologico

Il valore biologico delle proteine è influenzato dai trattamenti termici che possono rendere maggiormente biodisponibili gli amminoacidi grazie alla denaturazione delle proteine. D’altro canto, la biodisponibilità degli amminoacidi può essere ridotta a causa delle reazioni di imbrunimento non enzimatico (reazione di Maillard), nelle quali la lisina interagisce con residui di zuccheri. Il valore biologico è diminuito anche dall’amminoacido limitante. Proteine a basso valore biologico (mancanti o limitate nel contenuto di un amminoacido essenziale) possono essere però vantaggiosamente utilizzate se consumate insieme a cibi contenenti proteine a contenuto elevato di quell’amminoacido (complementazione proteica), come nel caso della combinazione di proteine vegetali e animali oppure dell’assunzione simultanea di due alimenti proteici vegetali. L’esempio classico è l’assunzione di cereali e legumi (pasta e fagioli, pasta e lenticchie, riso e piselli). Infatti, i cereali mancano di lisina contenuta invece nei legumi, mentre questi ultimi sono poveri di cisteina e metionina, delle quali sono ricchi i cereali.

La denaturazione delle proteine avviene in conseguenza della demolizione delle loro strutture quaternaria, terziaria e secondaria, a causa di agenti fisici, meccanici, chimici o per azione enzimatica. La proteina si “srotola”, perdendo la sua forma tridimensionale originaria e con essa le sue funzioni biologiche.

GUIDA ALLO STUDIO • Quali fattori possono influenzare il valore biologico delle proteine? • Che cos’è l’amminoacido limitante? • Che cosa si intende per complementazione proteica?

Per amminoacido limitante si intende l’amminoacido essenziale presente nella concentrazione più bassa rispetto al fabbisogno dell’organismo, che impedisce l’ottimale utilizzo degli altri amminoacidi per la sintesi proteica.

L’AMMINOACIDO LIMITANTE È L’AMMINOACIDO NON ESSENZIALE CHE RISULTA MANCANTE V F NELLA PROTEINA LA COMPLEMENTAZIONE PROTEICA PREVEDE CHE SI ABBININO ALIMENTI PROTEICI ANCHE DI DIVERSA ORIGINE NELLO STESSO PASTO

V F

LA REAZIONE DI MAILLARD AUMENTA LA BIODISPONIBILITÀ DEGLI AMMINOACIDI

V F

Come avvengono la digestione e l’assorbimento delle proteine

La digestione delle proteine ha inizio nello stomaco ad opera del succo gastrico. In particolare: • l’acido cloridrico causa la denaturazione delle proteine, rendendo così i legami peptidici disponibili all’azione delle proteasi; • l’enzima pepsina scinde i legami peptidici delle molecole proteiche, producendo una miscela di frammenti proteici di diversa lunghezza (polipeptidi). La digestione delle proteine prosegue nell’intestino tenue ad opera delle proteasi presenti nel succo pancreatico: tripsina, chimotripsina ed elastasi idrolizzano ulteriormente i frammenti proteici sino alla formazione di piccoli peptidi, che sono attaccati dalle carbossipeptidasi A e B. Per azione delle diverse proteasi, si ottengono sia amminoacidi liberi sia oligopeptidi (piccoli frammenti composti da 2-5 amminoacidi), sui quali agiscono gli enzimi proteolitici intestinali, portando alla formazione di amminoacidi liberi, dipeptidi e tripeptidi.

1 La pepsina è un enzima proteolitico.

La pepsina è un enzima prodotto dalle ghiandole gastriche in forma inattiva di pepsinogeno, che diventa enzima attivo grazie all’azione dell’acido cloridrico, al pH acido del succo gastrico e all’attività della pepsina stessa.

UNITÀ 4 • Le proteine

GUIDA ALLO STUDIO

Come avviene l’assorbimento

• Dove inizia la digestione delle proteine? • Quale ruolo svolgono i componenti del succo gastrico? • Quale azione svolge il succo pancreatico? • Quale ruolo svolgono gli enzimi secreti dalla mucosa intestinale? • Che cosa sono i prodotti finali della digestione delle proteine? • Dove e come avviene l’assorbimento? • Per che cosa sono utilizzati gli amminoacidi dal fegato? • In che modo sono utilizzati?

I prodotti finali della digestione delle proteine sono amminoacidi liberi, dipeptidi e tripeptidi, che sono rapidamente assorbiti dalle cellule dei villi intestinali nell’ultimo tratto del digiuno e nel primo tratto dell’ileo. L’assorbimento avviene grazie alla presenza di sistemi di trasporto che richiedono l’azione di specifiche proteine trasportatrici (carrier). All’interno degli enterociti, i piccoli peptidi assorbiti sono scissi ad amminoacidi liberi dalle peptidasi citoplasmatiche.

Come sono utilizzati gli amminoacidi dopo l’assorbimento Il fegato utilizza gli amminoacidi per la sintesi delle proteine necessarie per la crescita dell’organismo, per la riparazione dei tessuti o per i processi catabolici (per la produzione di energia). Per essere utilizzati a scopo energetico, gli amminoacidi devono perdere il gruppo amminico attraverso un processo di deaminazione, che avviene prevalentemente nel fegato e nel muscolo ad opera di enzimi chiamati transaminasi. Lo scheletro carbonioso derivato, a seconda dell’amminoacido, può:

L’ACIDO CLORIDRICO FAVORISCE LA COAGULAZIONE V F DELLE PROTEINE LA PEPSINA ROMPE I LEGAMI PEPTIDICI ORIGINANDO POLIPEPTIDI DI DIVERSA V F LUNGHEZZA I PRODOTTI FINALI DELLA DIGESTIONE DELLE PROTEINE SONO ASSORBITI A LIVELLO DEI VILLI INTESTINALI

• entrare a livelli diversi nel ciclo di Krebs, contribuendo alla produzione di energia; • partecipare alla formazione di glucosio nella neoglucogenesi (amminoacidi glucogenici); • essere utilizzato per la sintesi di corpi chetonici (amminoacidi chetogenici).

L’ASSORBIMENTO AVVIENE GRAZIE A PARTICOLARI PROTEINE DI TRASPORTO V F PER ESSERE UTILIZZATI A SCOPO ENERGETICO GLI AMMINOACIDI DEVONO PERDERE IL GRUPPO V F CARBOSSILICO

Gli amminoacidi non possono essere immagazzinati: se sono assunti in eccesso si trasformano in glucidi e lipidi e il gruppo amminico è eliminato. Le vie metaboliche degli amminoacidi

Proteine corporee

digestione Proteine alimentari

LO SCHELETRO CARBONIOSO CHE DERIVA DALLA DEAMINAZIONE PUÒ ESSERE USATO PER LA SINTESI DI GLUCOSIO O CORPI V F CHETONICI

Ciclo acido citrico

Turnover proteico

catabolismo Pool amminoacidico

V F

Scheletro carbonioso NH4+

TUTTI GLI AMMINOACIDI SONO GLUCOGENICI

V F

Ciclo dell’urea

chetogenici clusivamente es no oso di ci oa ogenici sia gluc Alcuni ammin sono sia chet , o) tri an al , of a) pt in tri lis e (leucina e na, tirosina ci eu ol do is ci , (a na i ni ic genici (fenilala ente glucogen no esclusivam ginina, aspaar a, in an altri ancora so al o, o glutammic a, metioaspartico, acid glicina, glutammina, istidin , na ei st ragina, ci a, valina). serina, treonin nina, prolina,

MEMO! Sintesi nel fegato

MACROAREA 1 • I nutrienti

Composti azotati

Quali sono le fonti alimentari di proteine

Oltre nelle uova, che sono composte mediamente per il 12% da proteine e contengono quelle a più elevato valore biologico, le proteine sono contenute in alimenti di origine animale e vegetale in quantità molto variabile. Il contenuto proteico: • nelle carni varia a seconda del tipo e del taglio ed è influenzato dalla razza, dall’età e dalle modalità di allevamento, assestandosi intorno al 20%; • è del 13-22% nei pesci e del 10-13% nei molluschi; • è di circa il 3% nel latte vaccino, con valori superiori per il latte di diversa provenienza; • nei prodotti lattiero-caseari è influenzato dalla lavorazione e dalla stagionatura in relazione al contenuto di lipidi e di acqua, risultando nettamente superiore nei formaggi stagionati. I legumi secchi sono gli alimenti di origine vegetale a maggior contenuto proteico (20-24%), mentre i legumi freschi hanno contenuti proteici appena più elevati degli altri vegetali. La maggior parte dei derivati dei cereali ha un contenuto proteico del 728%. I prodotti da forno hanno contenuti proteici molto variabili in base agli ingredienti impiegati. La qualità proteica dei cereali e dei loro derivati non è però molto elevata. Il contenuto di proteine in alcuni alimenti Alimento

Contenuto di proteine

Uova

12%

Carni bovine

18-22%

Carni di agnello, coniglio e maiale

20%

Carni di pollo e tacchino

18-24%

Carni trasformate

15-30%

Pesci

13-22%

Molluschi

10-13%

Latte di capra

Latte di pecora

Latte vaccino

Formaggi freschi

10-18%

Formaggi stagionati

33%

Legumi secchi

20-24%

Piselli freschi

Soia secca

37%

Farine

7-14%

Pane

8-10%

Pasta di semola

11%

GUIDA ALLO STUDIO • Quali alimenti sono fonti alimentari di proteine?

LE UOVA CONTENGONO MEDIAMENTE: A IL 12% DI PROTEINE B IL 20% DI PROTEINE LE CARNI CONTENGONO MEDIAMENTE: A IL 15% DI PROTEINE B IL 20% DI PROTEINE IL LATTE VACCINO CONTIENE: A PIÙ PROTEINE B MENO PROTEINE DI QUELLO CAPRINO E OVINO I FORMAGGI FRESCHI CONTENGONO: A PIÙ PROTEINE B MENO PROTEINE DI QUELLI STAGIONATI I LEGUMI SECCHI SONO GLI ALIMENTI VEGETALI CHE CONTENGONO: A PIÙ PROTEINE B MENO PROTEINE IL CONTENUTO PROTEICO DEI PRODOTTI DA FORNO DIPENDE: A DAGLI INGREDIENTI B DALLA MODALITÀ DI COTTURA

UNITÀ 4 • Le proteine

Quali funzioni svolgono le proteine

Nell’organismo umano, le proteine svolgono: • funzione plastica (o costruttiva), in quanto forniscono i materiali necessari per la crescita nei bambini e negli adolescenti, per la sostituzione delle cellule che si usurano e si consumano (globuli rossi, cellule dell’intestino, capelli, unghie e cellule della pelle), per riparare i danni di organi e tessuti (ferite, fratture), per mantenere la struttura corporea in buona salute (nell’organismo adulto); • funzione bioregolatrice, cioè regolano il metabolismo cellulare (ad esempio, con l’azione di enzimi e ormoni); • funzione energetica, che è una funzione secondaria svolta in condizioni di necessità, soprattutto quando i glucidi della dieta sono insufficienti e in condizioni di digiuno; il coefficiente calorico delle proteine è di 4 kcal/g.

GUIDA ALLO STUDIO • A che cosa provvedono gli amminoacidi? • Quali funzioni svolgono le proteine? • Quando svolgono funzione energetica?

GLI AMMINOACIDI SERVONO PER LA CRESCITA DELL’ORGANISMO MA NON PER IL MANTENIMENTO V F DELLA STRUTTURA CORPOREA LE PROTEINE SONO IMPIEGATE COME FONTE DI ENERGIA QUANDO L’APPORTO DI GLUCIDI È INSUFFICIENTE

MACROAREA 1 • I nutrienti

V F

LE PROTEINE APPORTANO 9 KCAL/G

V F

LE PROTEINE FORNISCONO I MATERIALI NECESSARI A RIPARARE I DANNI A TESSUTI E ORGANI

V F

LE PROTEINE HANNO PREVALENTEMENTE FUNZIONE ENERGETICA

V F

Che cosa sono gli enzimi

Gli enzimi sono eteroproteine costituite da una parte proteica (apoenzima) e da una non proteica (coenzima), che spesso è una vitamina. L’insieme delle due parti costituisce l’enzima attiva (oloenzima).

Come agiscono Gli enzimi agiscono come catalizzatori biologici, facilitando le interazioni biochimiche e accelerando la velocità delle reazioni chimiche. Durante la reazione chimica l’enzima interagisce con il substrato (cioè la molecola che deve subire la trasformazione chimica) e forma il complesso enzima-substrato. Alla fine della reazione, liberando il prodotto della reazione, l’enzima è nuovamente disponibile per legarsi con altre molecole di substrato. Gli enzimi hanno una elevata specificità e agiscono in modo selettivo su un solo substrato. Una reazione enzimatica può essere schematizzata in: E + S ➞ ES ➞ P + E

• idrolasi, che catalizzano le reazioni di idrolisi; • liasi, che catalizzano reazioni di addizione ad un doppio legame; • mutasi (o isomerasi), che catalizzano reazioni di isomerizzazione; • ligasi (o sintetasi), che catalizzano reazioni di condensazione, nelle quali si formano nuovi legami con l’intervento di cofattori capaci di donare energia.

GUIDA ALLO STUDIO • • • • • •

dove: • • • •

E indica l’enzima; S il substrato; ES il complesso enzima-substrato; P il prodotto.

Come reagiscono alle variazioni di temperatura Alla temperatura di 0 °C l’attività degli enzimi è bloccata, mentre alla temperatura di 80 °C gli enzimi sono completamente inattivati.

Come si classificano Gli enzimi sono distinti in sei classi in base alla specificità verso la reazione catalizzata: • ossidoriduttasi, che catalizzano reazioni di ossidoriduzione; • transferasi, che catalizzano il trasferimento di gruppi funzionali;

Che cosa sono gli enzimi? Come agiscono? Che cosa si intende per specificità di un enzima? Come si può schematizzare una reazione enzimatica? Come reagiscono gli enzimi alle variazioni di temperatura? Come sono classificati gli enzimi?

GLI ENZIMI SONO OMOPROTEINE

V F

IL SUBSTRATO È IL PRODOTTO DELLA REAZIONE ENZIMATICA

V F

ALLA FINE DELLA REAZIONE L’ENZIMA NON È PIÙ DISPONIBILE

V F

OGNI ENZIMA PUÒ AGIRE SU NUMEROSI SUBSTRATI

V F

GLI ENZIMI SONO INATTIVATI SOLO DALLE ALTE TEMPERATURE

V F

GLI ENZIMI SONO CLASSIFICATI IN BASE ALLA SPECIFICITÀ VERSO LA REAZIONE CATALIZZATA

V F

GLI ENZIMI DIGESTIVI SONO DELLE IDROLASI

V F

Reazione enzimatica prodotti della reazione

+ substrato

+ enzima

complesso enzima-substrato

+ enzima

UNITÀ 4 • Le proteine

Quante e quali proteine vanno assunte

Poiché nell’organismo non esiste una riserva di proteine, è necessario apportarle ogni giorno dall’esterno con gli alimenti.

GUIDA ALLO STUDIO • • • • •

Perché è necessario assumere proteine quotidianamente? Che cos’è il turnover proteico? Che cosa lo caratterizza? Che cos’è il bilancio azotato? Che cosa lo caratterizza?

L’ORGANISMO ACCUMULA PROTEINE DI RISERVA

V F

Che cos’è il bilancio azotato

IL TURNOVER PROTEICO PERMETTE DI RINNOVARE V F CONTINUAMENTE LE PROTEINE

Nell’organismo le proteine mantengono un equilibrio dinamico e vanno incontro ad un continuo processo di demolizione e sintesi, chiamato turnover proteico. Il turnover proteico:

IL TURNOVER PROTEICO È UGUALE PER TUTTE V F LE PROTEINE

• avviene a velocità diversa nei vari distretti dell’organismo; • varia per le diverse proteine; • rappresenta un costo energetico notevole, che costituisce circa il 20% dell’energia spesa quotidianamente per sostenere le funzioni dell’organismo. La risultante tra assorbimento degli amminoacidi ottenuti dalle proteine introdotte con gli alimenti, sintesi proteica, turnover proteico ed escrezione dei residui è definita bilancio azotato. Il bilancio azotato: • è nullo e in equilibrio tra entrate e uscite in condizioni normali, nell’adulto sano e ben nutrito; • è positivo in particolari periodi della vita, come l’accrescimento e la gravidanza, in quanto l’organismo trattiene azoto per la sintesi di nuove proteine corporee per i nuovi tessuti; • diventa negativo per la perdita di proteine in particolari condizioni (malattie debilitanti, interventi chirurgici, diete restrittive, digiuno, invecchiamento). Equilibrio dinamico tra amminoacidi e proteine

Proteine alimentari

Proteine corporee Pool amminoacidico

Pool di escrezione

MACROAREA 1 • I nutrienti

IL TURNOVER PROTEICO NON RAPPRESENTA UN COSTO ENERGETICO

V F

IL BILANCIO AZOTATO È IN EQUILIBRIO NELL’ADULTO SANO E IN BUONO STATO DI NUTRIZIONE

V F

IL BILANCIO AZOTATO È NEGATIVO DURANTE LA GRAVIDANZA

V F

A quanto ammonta il fabbisogno giornaliero di proteine Il fabbisogno di proteine dipende da diversi fattori, quali l’età, le perdite di azoto dall’organismo, lo stato fisiologico, l’attività fisica e il valore biologico delle proteine. Le raccomandazioni relative alle proteine sono elaborate a partire dalla quantità minima di proteine necessarie a mantenere l’equilibrio dell’azoto in condizioni di adeguato apporto energetico, stimata in 0,69 g/kg al giorno. Tenendo conto della variabilità individuale si arriva a una quantità di 0,75 g/kg al giorno indicata come livello di sicurezza. Considerando altre variabili, si ritiene che il fabbisogno di proteine per l’adulto sia di 1 g per chilogrammo di peso corporeo al giorno, corrispondenti al 12-18% delle chilocalorie totali ( I LARN per le proteine). In caso di crescita, gravidanza e allattamento il fabbisogno deve tenere presenti anche le necessità dovute alla sintesi delle proteine depositate nei nuovi tessuti o presenti nel latte materno. Tali necessità sono elevate soprattutto nel primo anno di vita, nel secondo e nel terzo trimestre di gravidanza e durante l’allattamento al seno. Per i bambini e gli adolescenti, il fabbisogno proteico varia durante l’accrescimento ma può essere stimato di 1,5-2 g per chilogrammo di peso corporeo al giorno, ossia il 10-15% delle chilocalorie totali.

7 L’allattamento al seno

Per garantire un apporto adeguato di amminoacidi essenziali è consigliabile che durante la crescita le proteine animali e vegetali siano ripartite in parti uguali (1/2 proteine animali e 1/2 proteine vegetali), mentre nell’adulto la ripartizione consigliata è di 1/3 di proteine animali e 2/3 di proteine vegetali.

comporta un aumento del fabbisogno proteico.

Quali sono gli effetti da carenza di proteine La carenza proteica si manifesta con riduzione della massa muscolare e successivamente alterazioni di tutti gli organi. La carenza proteica in età evolutiva determina anche un ritardo della crescita e una limitazione dello sviluppo cognitivo con maggiore suscettibilità alle infezioni: nei Paesi in via di sviluppo la malnutrizione proteico-calorica è responsabile di più del 50% della mortalità infantile.

Per iperazotemia si intende un’aumentata concentrazione di prodotti azotati nel sangue.

Quali sono le conseguenze dell’eccesso proteico L’eccesso proteico provoca un aumento del lavoro epatico e interferisce con la funzionalità renale, aumentando il catabolismo proteico e la produzione di urea che deve essere eliminata dal rene, con possibile insorgenza di iperazotemia , alterazioni della funzione renale e gotta.

I LARN per le proteine I LARN per le proteine indicano come assunzione raccomandata per la popolazione (PRI, Population Reference Intake) la quantità minima raccomandata che corrisponde per l’adulto a 0,90 g/kg di peso corporeo al giorno.

GUIDA ALLO STUDIO • Da che cosa dipende il fabbisogno proteico? • A quanto ammonta il fabbisogno di proteine nell’adulto e nel bambino? • Come andrebbe coperto? • Guida allo studio • Come si manifesta la carenza proteica? • Che cosa determina la carenza proteica in età evolutiva? • Che cosa provoca l’eccesso di proteine?

IL FABBISOGNO PROTEICO È FISSO E VARIA SOLO IN BASE AL SESSO E ALL’ETÀ

V F

L’APPORTO PROTEICO GIORNALIERO NELL’ADULTO DOVREBBE ESSERE DI 1 G PER CHILOGRAMMO DI PESO CORPOREO

V F

IL FABBISOGNO PROTEICO NELL’ADULTO ANDREBBE COPERTO CON PROTEINE PER METÀ ANIMALI E PER METÀ VEGETALI

V F

L’APPORTO PROTEICO GIORNALIERO NEL BAMBINO DOVREBBE ESSERE DI 0.5 G PER CHILOGRAMMO DI PESO CORPOREO

V F

DURANTE L’ALLATTAMENTO E LA GRAVIDANZA L’APPORTO PROTEICO VA RIDOTTO

V F

LE CONSEGUENZE DELLA CARENZA PROTEICA COMPRENDONO LA RIDUZIONE DELLA MASSA V F MUSCOLARE LA CARENZA PROTEICA IN ETÀ EVOLUTIVA PROVOCA RITARDO DELLA CRESCITA FISICA MA NON INFLUENZA LO SVILUPPO COGNITIVO

V F

L’ECCESSO PROTEICO AUMENTA IL LAVORO EPATICO E INTERFERISCE CON LA FUNZIONALITÀ RENALE

V F

UNITÀ 4 • Le proteine

ge a s s e me M

o H e k Ta

Che cosa sono le proteine – Le proteine (o protidi) sono composti organici quaternari (formati da carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto), con eventuali elementi addizionali (zolfo, fosforo, zinco, rame). Dopo l’acqua sono i principali costituenti delle cellule animali e vegetali. Nell’organismo umano costituiscono il 15-20% del peso corporeo. Che cosa sono gli amminoacidi – Gli amminoacidi sono le unità costitutive fondamentali delle proteine. Presentano un gruppo funzionale amminico (–NH2) e un gruppo funzionale carbossilico (–COOH), entrambi uniti a uno stesso atomo di carbonio, a sua volta è legato a un atomo di idrogeno (–H) e a un gruppo laterale (–R). Il gruppo laterale è la parte variabile, specifica per ciascun amminoacido e responsabile delle sue proprietà chimiche. Gli amminoacidi costituitivi sono venti e nelle proteine si combinano in ordine diverso, responsabile delle caratteristiche biologiche delle differenti proteine. L’unione degli amminoacidi avviene attraverso un legame, di tipo covalente, chiamato legame peptidico, nel quale l’azoto del gruppo amminico di un amminoacido si lega al carbonio del gruppo carbossilico dell’amminoacido adiacente, con la perdita di una molecola di acqua (reazione di condensazione). La rottura del legame peptidico avviene invece per idrolisi (proteolisi). Dal punto di vista nutrizionale gli amminoacidi sono distinti in base alla capacità dell’organismo di sintetizzarli in amminoacidi non essenziali (sintetizzabili dall’organismo) e amminoacidi essenziali (da introdurre con la dieta). Gli amminoacidi sono utilizzati per la sintesi delle proteine corporee e di molecole azotate non proteiche. Possono essere utilizzati anche come fonte energetica, con una resa di 4 kcal/g. Quale organizzazione strutturale possono assumere le proteine – La forma spaziale assunta dalla molecola proteica è strettamente associata alla sua funzionalità biologica e alle sue proprietà chimiche. Si riconoscono quattro livelli di organizzazione strutturale. La struttura primaria è la sequenza lineare degli amminoacidi. La struttura secondaria rappresenta il ripiegamento della struttura primaria nello spazio in seguito ai legami ad idrogeno che si formano tra amminoacidi adiacenti nella struttura primaria. La struttura terziaria descrive il ripiegamento nello spazio delle catene polipeptidiche ed è determinata dall’interazione tra i gruppi laterali degli amminoacidi. La struttura quaternaria è dovuta all’associazione di più catene proteiche, uguali o diverse tra loro. Come si classificano le proteine – Le proteine possono essere classificate in base a diversi criteri, quali la composizione chimica (omoproteine ed eteroproteine), la forma (proteine fibrose e proteine globulari), la funzione (proteine strutturali, proteine di trasporto, proteine biocatalitiche, proteine regolatrici, anticorpi) e il valore nutrizionale (o qualità biologica). Il valore nutrizionale, cioè la capacità di una proteina di soddisfare le esigenze fisiologiche dell’organismo, dipende dal profilo amminoacidico, dalla digeribilità e dalla biodisponibilità degli amminoacidi. Una proteina deve contenere infatti ciascun amminoacido essenziale in una quantità adeguata a coprire il relativo fabbisogno. La qualità proteica è valutata in base al valore biologico (VB) che distingue: proteine ad alto valore biologico (contenenti tutti gli amminoacidi essenziali in quantità equilibrata e apportate da alimenti carni, prodotti ittici, uova, latte e derivati), proteine a medio valore biologico (contenenti tutti gli amminoacidi essenziali ma in quantità non equilibrata e apportate dai legumi secchi) e proteine a basso valore biologico (non sufficienti a coprire il fabbisogno di amminoacidi essenziali e contenute in cereali e derivati). Il valore biologico dipende anche dai trattamenti termici ed è diminuito anche dall’amminoacido limitante. La complementazione proteica permette però di utilizzare vantaggiosamente anche proteine a basso valore biologico. Come avvengono la digestione e l’assorbimento delle proteine – La digestione delle proteine ha inizio nello stomaco ad opera del succo gastrico, in particolare dell’acido cloridrico (che denatura le proteine) e della pepsina (che scinde i legami peptidici producendo polipeptidi). Prosegue nell’intestino tenue ad opera delle proteasi del succo pancreatico (tripsina, chimotripsina ed elastasi) che portano alla formazione di piccoli peptidi, attaccati dalle carbossipeptidasi A e B. Si generano così amminoacidi liberi sia oligopeptidi (da 2-5 amminoacidi), sui quali agiscono gli enzimi proteolitici intestinali, portando alla formazione di amminoacidi liberi, dipeptidi e tripeptidi, assorbiti dalle cellule dei villi intestinali nell’ultimo tratto del digiuno e nel primo tratto dell’ileo attraverso specifiche proteine trasportatrici (carrier). Il fegato utilizza gli amminoacidi per la sintesi delle proteine necessarie per la crescita dell’organismo, per la riparazione dei tessuti o per i processi catabolici. Per l’utilizzo a scopo

MACROAREA 1 • I nutrienti

energetico gli amminoacidi devono perdere il gruppo amminico attraverso un processo di deaminazione, che avviene prevalentemente nel fegato e nel muscolo ad opera delle transaminasi. Lo scheletro carbonioso derivato può entrare nel ciclo di Krebs per la produzione di energia, partecipare alla formazione di glucosio nella neoglucogenesi o alla sintesi di corpi chetonici. Gli amminoacidi in eccesso non sono immagazzinati ma trasformati in glucidi e lipidi. Quali sono le fonti alimentari di proteine – Le uova hanno un contenuto proteico del 12% e contengono le proteine a più elevato valore biologico. Le proteine sono contenute anche nelle carni (circa 20%), nei pesci (13-22%), nei molluschi (10-13%), nel latte vaccino (3%), nei prodotti lattiero caseari (maggiore nei prodotti stagionati), nei legumi secchi (20-24%), nei cereali (7-28%). Quali funzioni svolgono le proteine – Nell’organismo umano, le proteine svolgono funzione plastica (o costruttiva), funzione bioregolatrice (ad esempio, con l’azione di enzimi e ormoni) e funzione energetica (in condizioni di necessità, soprattutto quando i glucidi della dieta sono insufficienti e in condizioni di digiuno). Quante e quali proteine vanno assunte – Nell’organismo le proteine vanno incontro ad un continuo processo di demolizione e sintesi, chiamato turnover proteico, che varia per le diverse proteine e rappresenta un costo energetico notevole (20% dell’energia spesa quotidianamente per le funzioni dell’organismo). La risultante tra amminoacidi di origine alimentare assorbiti, sintesi proteica, turnover proteico ed escrezione dei residui è definita bilancio azotato. Il bilancio azotato è nullo e in equilibrio nell’adulto sano e ben nutrito, mentre è positivo durante la crescita e la gravidanza o negativo in particolari condizioni. Il fabbisogno proteico dipende da diversi fattori (età, perdite di azoto dall’organismo, stato fisiologico, attività fisica, valore biologico delle proteine) ed è fissato a 1 g per chilogrammo di peso corporeo al giorno per l’adulto (12-18% delle chilocalorie totali) e a 1,5-2 g per chilogrammmo di peso corporeo al giorno per bambini e adolescenti di (10-15% delle chilocalorie totali). È aumentato anche durante la gravidanza e l’allattamento. È consigliabile che proteine animali e vegetali siano ripartite in parti uguali (1/2 proteine animali e 1/2 proteine vegetali) durante la crescita. Nell’adulto la ripartizione consigliata è di 1/3 di proteine animali e 2/3 di proteine vegetali. Quali sono gli effetti da carenza e da eccesso di proteine – La carenza proteica si manifesta con riduzione della massa muscolare e successivamente con alterazioni di tutti gli organi. L’eccesso proteico provoca un aumento del lavoro epatico e interferisce con la funzionalità renale.

UNITÀ 4 • Le proteine

Vero o falso Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. Correggi quelle false.

Verifiche

1. Le proteine rappresentano il 15-20% V F del peso corporeo .............................................................................. .............................................................................. 2. Il gruppo laterale è specifico per ciascun V F amminoacido .............................................................................. .............................................................................. 3. La struttura primaria rappresenta V F la catena polipeptidica .............................................................................. .............................................................................. 4. Il collagene è una proteina fibrosa, V F la globulina è una proteine globulare .............................................................................. .............................................................................. 5. Le glutenine e le gliadine sono omoproteine, V F le lipoproteine sono eteroproteine .............................................................................. .............................................................................. 6. Il valore nutrizionale dipende dal profilo amminoacidico ma non dalla digeribilità V F e biodisponibilità degli amminoacidi .............................................................................. .............................................................................. 7. La complementazione proteica si basa sull’associazione di proteine di uguale origine V F .............................................................................. .............................................................................. V F 8. Gli enzimi sono proteine regolatrici .............................................................................. .............................................................................. 9. La struttura quaternaria è tipica delle proteine V F con funzione enzimatica o di trasporto .............................................................................. .............................................................................. 10. L’amminoacido limitante è quello del tutto assente rispetto al fabbisogno dell’organismo V F .............................................................................. .............................................................................. 11. Nell’intestino tenue la pepsina porta V F alla formazione di piccoli peptidi .............................................................................. .............................................................................. 12. Le omoproteine contengono anche un gruppo V F chimico non proteico .............................................................................. ..............................................................................

MACROAREA 1 • I nutrienti

13. Gli amminoacidi possono essere V F immagazzinati .............................................................................. .............................................................................. 14. Il bilancio azotato è positivo durante V F l’accrescimento e la gravidanza .............................................................................. .............................................................................. 15. La qualità proteica dei cereali è parti a quella degli alimenti di origine V F animale .............................................................................. ..............................................................................

Domande a scelta multipla Scegli l’opzione corretta. 1. Gli amminoacidi sono molecole caratterizzate dalla presenza A di un gruppo ossidrilico (–OH) B di un gruppo amminico (–NH2) C di un gruppo amminico (–NH2) e di un gruppo carbossilico (–COOH) D di un gruppo carbossilico (–COOH) e di un gruppo metilico (–CH3) 2. Il legame che si forma tra due amminoacidi in una proteina è: A il legame alfa-glicosidico B il legame peptidico C il legame beta-glicosidico D il legame esterico 3. Nella dieta equilibrata di un adulto è raccomandata la seguente ripartizione delle proteine: A 2/3 di proteine origine animale e 1/3 di origine vegetale B 1/2 di proteine di origine vegetale e 1/2 di origine animale C 1/4 di proteine di origine vegetale e 3/4 di origine animale D 2/3 di proteine di origine vegetale e 1/3 di origine animale 4. Nella dieta equilibrata di un adulto le proteine devono rappresentare: A circa il 25-30% delle calorie totali B circa il 5-10% delle calorie totali C circa il 12-18% delle calorie totali D circa il 45% delle calorie totali

5. Per struttura secondaria di una proteina si intende: A la struttura derivante dall’associazione di più catene proteiche uguali o diverse tra loro B la forma tridimensionale più complessa per il ripiegamento della struttura nello spazio C la sequenza dei singoli amminoacidi nella catena polipeptidica D il ripiegamento della struttura nello spazio a formare un’elica o una fisarmonica 6. La denaturazione proteica determina: A un’alterazione della forma della proteina senza modificazioni della sua funzione B un miglioramento delle funzioni biologiche della proteina C la perdita della forma e delle funzioni biologiche della proteina D nessuna delle opzioni è corretta 7. Le proteine alimentari sono utilizzate dall’organismo per la sintesi di: A ormoni, enzimi B anticorpi, proteine di trasporto C proteine strutturali, proteine contrattili D tutte le opzioni sono corrette 8. La digestione delle proteine ingerite con gli alimenti avviene: A nello stomaco ad opera della pepsina e dell’acido cloridrico B nell’intestino tenue ad opera degli enzimi pancreatici C nell’intestino tenue per azione d egli enzimi proteolitici intestinali D tutte le opzioni sono corrette

Il fabbisogno proteico giornaliero dell’adulto è di circa: A 0,69 g/kg di peso corporeo B 1,5-2 g/kg di peso corporeo C 1 g/kg di peso corporeo D nessuna delle opzioni è corretta

Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. Correggi quelle false. 1. Le proteine sono composti organici V F ternari .............................................................................. .............................................................................. 2. Il legame peptidico si forma tra l’azoto del gruppo amminico di un amminoacido e l’azoto del gruppo amminico V F dell’amminoacido adiacente .............................................................................. .............................................................................. 3. Il valore biologico di una proteina alimentare dipende dal contenuto di amminoacidi V F essenziali .............................................................................. .............................................................................. 4. Nell’adulto le proteine costituiscono V F circa il 45-50 % del peso corporeo .............................................................................. .............................................................................. 5. Le proteine alimentari forniscono V F 9 kcal/g .............................................................................. .............................................................................. 6. Il turnover proteico non rappresenta V F un costo energetico .............................................................................. .............................................................................. 7. Gli enzimi sono costituiti prevalentemente V F da polisaccaridi .............................................................................. .............................................................................. 8. Carne e pesce contengono proteine V F parzialmente complete .............................................................................. .............................................................................. 9. Le proteine a medio valore biologico contengono tutti gli amminoacidi essenziali V F ma in quantità non equilibrata .............................................................................. .............................................................................. 10. Le proteine alimentari svolgono sempre V F funzione energetica .............................................................................. .............................................................................. 11. Il turnover proteico varia per le diverse V F proteine .............................................................................. ..............................................................................

UNITÀ 4 • Le proteine

Verifiche

9. Una proteina ad alto valore biologico: A contiene tutti gli amminoacidi essenziali B contiene tutti gli amminoacidi essenziali ma in quantità non equilibrata C è contenuta per lo più negli alimenti di origine vegetale D contiene tutti gli amminoacidi essenziali in quantità equilibrata

Vero o falso

12. Durante la gravidanza e l’allattamento V F il fabbisogno proteico è aumentato .............................................................................. .............................................................................. 13. La denaturazione proteica è un processo irreversibile che modificando la struttura delle proteine determina la perdita V F delle sue funzioni biologiche .............................................................................. .............................................................................. 14. Alcuni amminoacidi possono essere V F utilizzati per la sintesi di glucosio .............................................................................. .............................................................................. 15. Il fabbisogno proteico non si modifica V F durante la gravidanza .............................................................................. ..............................................................................

Domande a completamento Inserisci gli elementi mancanti, scegliendo tra quelli elencati.

Verifiche

Animale Azotate Bilancio azotato Carboniose Cereali Complete Cuore Deaminazione Energetico Essenziali Fegato

MACROAREA 1 • I nutrienti

Indispensabili Legumi Neoglucogenesi Pesce Pool Proteine Proteolisi Sintesi Turnover Vegetale Vitamine 1. Gli amminoacidi sono utilizzati per la sintesi delle ........................... corporee e di altre molecole azotate come ...................., carnitina e .................... . 2. Le proteine ad alto valore biologico, contenute negli alimenti di origine ............................., sono dette anche ........................ in quanto contengono tutti gli amminoacidi ............................... in quantità equilibrata. 3. Un esempio di complementazione proteica è l’associazione di .................... e .................... nella stessa preparazione alimentare. 4. Nell’uomo le proteine sono in condizioni di equilibrio dinamico e vanno incontro a un continuo processo di .................... e demolizione denominato .................... proteico. 5. La riduzione della massa proteica soprattutto nell’anziano è definita ........................., mentre con il termine ........................... si indica una riduzione estrema della massa magra. 6. Per essere utilizzati a scopo ......................, gli amminoacidi devono perdere il gruppo amminico attraverso un processo di ........................ che avviene soprattutto nel ................................. e nel muscolo.

uistic Laboratorio lingcialistico Lessico spe

Completa il cruciverba. 1

2 3 4

5 7

6 8

10 11

13 14

15 16 17

18 19

20 21

Verticali 1. Nell’organismo umano è assunta soprattutto da enzimi e proteine di trasporto. 3. Enzimi responsabili dell’idrolisi delle proteine. 5. Indica la quantità di proteina ingerita effettivamente assorbita. 6. Reazione attraverso la quale si uniscono gli amminoacidi. 7. Processo che provoca la perdita del gruppo amminico da parte degli amminoacidi.

9. Lo sono gli amminoacidi che l’organismo non è in grado di sintetizzare autonomamente. 12. Proteine che presentano catene ripiegate in forma sferica e compatta. 13. Amminoacido essenziale presente nella concentrazione più bassa rispetto al fabbisogno dell’organismo. 15. Quella proteica prevede l’abbinamento di alimenti proteici diversi per bilanciare il contenuto di amminoacidi. 16. È in equilibrio tra entrate e uscite in condizioni normali, nell’adulto sano in buono stato di nutrizione. 18. Proteine che contengono anche un gruppo chimico non proteico.

22. È specifico per ciascun amminoacido e ne determina le proprietà chimiche. 23. Proteine biocatalitiche. 24. Processo continuo di demolizione e sintesi di proteine. 25. Reazione che comporta la rottura del legame peptidico.

UNITÀ 4 • Le proteine

eten ze

Orizzontali 2. Rappresenta la forma tridimensionale della molecola proteica. 4. Lo sono il collagene, l’elastina, l’actina e la miosina. 8. È usato per valutare la qualità proteica. 10. Nome del gruppo non proteico che costituisce le eteroproteine. 11. Proteine formate dalla sola catena polipeptidica. 14. Componente del succo gastrico che causa la denaturazione delle proteine. 17. Contenuto di amminoacidi della proteina. 19. Enzima prodotto dalle ghiandole gastriche in forma inattiva di pepsinogeno. 20. Lo è il legame peptidico. 21. Causa la perdita delle funzioni biologiche della proteina, ma preserva inalterata la struttura primaria.

Laboratorio

tenze e p m o c e ll e d io r o Laborat i di realtĂ Compit

Il contenuto di proteine

Le proteine assunte con la dieta

Utilizzando le Tabelle di composizione degli alimenti calcola il contenuto proteico dei seguenti alimenti.

Compila un diario alimentare di due giorni segnando alimenti e bevande introdotte. Utilizzando le Tabelle di composizione degli alimenti calcola la quota assunta di proteine (distinguendo tra quelle animali e vegetali). Calcola il tuo fabbisogno proteico a partire dalla tabella LARN e confronta.

1. 80 g di pasta allâ&#x20AC;&#x2122;uovo secca cruda (codice alimento 000870) 2. 40 g di fagioli borlotti secchi crudi (codice alimento 004120) 3. 125 g mozzarella di bufala (codice alimento 164810) 4. Uovo di gallina intero di 60 g (codice alimento 181100) 5. 70 g di prosciutto cotto (codice alimento 110400) 6. 120 g di fesa di tacchino cruda (codice alimento 106850)

Lâ&#x20AC;&#x2122;apporto proteico di una ricetta Utilizzando le Tabelle di composizione degli alimenti, calcola la quota di proteine di almeno quattro ricette a scelta. Scegli preparazioni a base di alimenti proteici diversi.

Gli amminoacidi essenziali e non essenziali Dividi i seguenti amminoacidi tra essenziali o non essenziali. Cisteina Fenilalanina Glicina Glutammina Isoleucina

eten ze

Laboratorio

Acido aspartico Acido glutammico Alanina Arginina Asparagina

Istidina Leucina Lisina Metionina Prolina

Serina Tirosina Treonina Triptofano Valina

Amminoacidi essenziali

Amminoacidi non essenziali

........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................

MACROAREA 1 â&#x20AC;˘ I nutrienti

Il valore biologico e il contenuto di proteine A

Indica il valore biologico (per 100 g di proteine) dei seguenti alimenti, quindi mettili in ordine crescente.

Albume Bietole Burro Carne bovina Carote Amminoacidi essenziali

Cavolfiori Cavoli di Bruxelles Cervello Fagioli freschi Farina bianca Amminoacidi non essenziali

Formaggio Latte vaccino Lenticchie Melanzane Olio extravergine d’oliva Amminoacidi essenziali

Piselli Pollo Pomodori Tuorlo Uovo intero Amminoacidi non essenziali

........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ........................................... ........................................... .......................................... ..........................................

Indica per i seguenti alimenti il contenuto di proteine in grammi per 100 g di parte edibile, quindi mettili in ordine crescente. Confronta quindi i valori con la tabella precedente.

Albume Bietole Burro Carne bovina Carote

Proteine (grammi per 100 g di parte edibile)

Formaggio tipo mozzarella Latte vaccino Lenticchie Melanzane Olio extravergine d’oliva

Alimenti

Piselli freschi Pollo intero crudo Pomodori Tuorlo Uovo intero

Proteine (grammi per 100 g di parte edibile)

Laboratorio

Alimenti

Cavolfiori Cavoli di Bruxelles Cervello bovino Fagioli freschi Farina bianca 00

........................................... ........................................... .......................................... ..........................................

UNITÀ 4 • Le proteine

eten ze

........................................... ........................................... .......................................... ..........................................

funzione plastica funzione bioregolatrice funzione energetica

LE PROTEINE svolgono

sono

hanno per unità costitutive gli

composti organici quaternari

amminoacidi

formati da che sono in numero di

carbonio

venti

ossigeno

e si combinando nelle proteine in

che presentano

idrogeno

Laboratorio

legame di tipo covalente

capacità dell’organismo di sintetizzarli

che è chiamato

ordine diverso

con eventuali

che è responsabile delle

legame peptidico

caratteristiche biologiche delle differenti proteine

nel quale

che si rompe per

l’azoto del gruppo amminico di un amminoacido

idrolisi (proteolisi)

un gruppo funzionale amminico (–NH2)

un gruppo funzionale carbossilico (–COOH)

uniti a uno stesso

si lega al carbonio del gruppo carbossilico dell’amminoacido adiacente

atomo di carbonio che è legato a sua volta a

responsabile delle proprietà chimiche

eten ze

che dal punto di vista nutrizionale sono distinti in base alla

azoto

elementi addizionali (zolfo, fosforo, zinco, rame)

che si uniscono attraverso un

la parte variabile e specifica per ciascun amminoacido

un atomo di idrogeno (–H) che è

MACROAREA 1 • I nutrienti

un gruppo laterale (–R)

con perdita di una molecola di

acqua (reazione di condensazione)

amminoacidi non essenziali (sintetizzabili dall’organismo) amminoacidi essenziali (da introdurre con la dieta)

il 12-18% dell’energia totale (1 g/chilogrammo di peso corporeo) il 10-15% dell’energia totale (1,5-2 g/chilogrammo di peso corporeo)

1/3 proteine animali

che dovrebbe assumere

per l’adulto

2/3 proteine vegetali

per

1/2 proteine animali

che dovrebbero assumere

bambini e adolescenti

1/2 proteine vegetali

devono rappresentare

si classificano in base a

composizione chimica

sono contenute in

valore nutrizionale (o qualità biologica)

che è valutato in base al valore biologico (VB)

uova carni

forma che sono utilizzati

che è che distingue

funzione in proteine strutturali in

proteine di trasporto

pesci e molluschi

la capacità di una proteina di soddisfare le esigenze fisiologiche dell’organismo

latte e prodotti lattiero-caseari legumi cereali

che dipende da

proteine biocatalitiche proteine regolatrici anticorpi proteine fibrose proteine globulari

profilo amminoacidico digeribilità e biodisponibilità degli amminoacidi

Laboratorio

omoproteine eteroproteine proteine ad alto valore biologico

nella sintesi delle proteine corporee e di molecole azotate non proteiche

proteine a medio valore biologico

che è diminuito anche che dipende anche

che può essere migliorato attraverso la

dai trattamenti termici

complementazione proteica

proteine a basso valore biologico

come fonte energetica dall’amminoacido limitante

4 kcal/g

UNITÀ 4 • Le proteine

eten ze

con una resa di