MODULO II I PRINCIPI NUTRITIVI

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1 MODULO II I PRINCIPI NUTRITIVI Sommario SCIENZA DEGLI ALIMENTI... 1 Sommario...1 I CARBOIDRATI...2 NUTRIMENTO...6 METABOLISMO (CATABOLISMO)...6 PROTEINE...6 COMPOSIZIONE ELEMENTARE...7 GLI AMMINOACIDI...7 STRUTTURA...8 FUNZIONI DELLE PROTEINE...9 CHIRALITÀ DELLE PROTEINE...9 LIPIDI...9 INFLUENZA DEL NUMERO DI INSATURAZIONI SULLO STATO DEI GRASSI MARGARINA...12 NOMENCLATURA...12 OSSIDAZIONE...12 CLASSIFICAZIONE...13 LIPÍDI COMPLESSI...14 CONTENUTO ENERGETICO...14 VITAMINE...15 CLASSIFICAZIONE...16 ASSUNZIONE...17 SALI MINERALI...19 CLASSIFICAZIONE...19 Pagina 1 di 9

2 ASSUNZIONE...19 ACQUA...20 PRINCIPALI FUNZIONI DELL ACQUA...21 I CARBOIDRATI I glucidi, chiamati anche carboidrati (da idrati di carbonio) o saccaridi, sono la più abbondante delle principali classi di biomolecole. Hanno numerose funzioni biologiche tra cui quella di riserva energetica e trasporto dell'energia (esempio: amido, glicogeno) e sono anche noti come componenti strutturali della cellulosa nelle piante e della cartilagine negli animali. Dal punto di vista chimico i carboidrati sono aldeidi o chetoni a cui sono stati aggiunti vari gruppi ossidrili (-OH), solitamente uno per ogni atomo di carbonio che non fa parte del gruppo funzionale aldeidico o chetonico. Le singole unità di carboidrati sono chiamate monosaccaridi. Tra questi ricordiamo il glucosio, il galattosio e il fruttosio. La formula generale di un monosaccaride è C n H 2n O n, dove n è un numero maggiore o uguale a tre.i monosaccaridi possono legarsi tra di loro in moltissimi modi per formare i polisaccaridi o gli oligosaccaridi. Molti carboidrati contengono uno o più unità di monosaccaridi a cui sono stati tolti o aggiunti vari gruppi. CLASSIFICAZIONE I carboidrati possono essere classificati come : semplici (monosaccaridi e disaccaridi) complessi (oligosaccaridi e polisaccaridi). I monosaccaridi, in particolare, sono classificati in base a 2 differenti caratteristiche: il tipo di gruppo carbonilico ( aldeidico e chetonico), il numero di atomi di carbonio che contengono Se il gruppo carbonilico è aldeidico, il monosaccaride è un aldoso; se il gruppo carbonilico è chetonico, il monosaccaride è un chetoso. I monosaccaridi con tre atomi di carbonio sono chiamati triosi, con quattro sono chiamati tetrosi, con cinque pentosi, con sei esosi e così via. Monosaccaridi Sono le unità base più semplici dei glucidi che non è possibile scindere in carboidrati più piccoli, dalla loro unione si ricavano i carboidrati complessi.i monosaccaridi possono conteneredatre a sette atomi di carbonio, a noi interessano quelli a sei atomi di carbonio, detti per tale motivo esosi, la cui formula generale è C 6 H 12 O 6 : sono tutti solubili in acqua, cristallini, di colore bianco e di sapore dolce. I più importanti sono: Glucosio:è un aldoso detto anche destrosio o zucchero d uva ed è presente nella frutta, nel miele e nel sangue umano. E l unico zucchero che l uomo è in grado di utilizzare per ricavare energia, tutti gli altri Pagina 2 di 9

3 zuccheri devono essere trasformati in glucosio prima di essere assorbiti dal nostro organismo. E molto usato i pasticceria, sotto forma di sciroppo, per preparare dolci; si ricava industrialmente dall amido. Fruttosio: è un chetoso ed è abbondante nella frutta e nel miele. E il più dolce di tutti gli zuccheri ed è molto utilizzato come dolcificante nell industria dolciaria e nella preparazione di gelati ed anche nella preparazione di alimenti dietetici per diabetici, come sostitutivo del glucosio. Galattosio: è un aldoso, in natura non esiste come monosaccaride libero ma esclusivamente combinato con il glucosio a formare il lattosio. Nell organismo umano è un costituente fondamentale del tessuto nervoso. Ruolo Biologico I monosaccaridi sono la più grande risorsa per il metabolismo, dato che vengono usati come fonte di energia. Quando non c'è immediato bisogno di monosaccaridi spesso sono convertiti in forme di deposito. In molti animali, compresi gli umani, questo forma di deposito è il glicogeno, sito nelle cellule del fegato e dei muscoli. Le piante invece utilizzano l'amido. Disaccaridi Idisaccaridisono compostida catene di monosaccaridi (monomeri) legati da legami glicosidici, tipicamente contengono da sette a nove monosaccaridi. Pagina 3 di 9

4 Saccarosio:è formato da glucosio e fruttosio, è lo zucchero da tavola e si ricava industrialmente dalla canna da zucchero nei Paesi tropicali e dalla barbabietola in quelli europei. E bianco, dolce, idrosolubile, non fermentescibile e, se riscaldato a 180 C, perde acqua trasformandosi in caramello. Lattosio: è formato da glucosio e galattosio ed è lo zucchero presente nel latte di tutti i mammiferi. E poco dolce, idrosolubile e per essere digerito è necessario l enzima lattasi la cui carenza nell organismo umano determina l intolleranza al lattosio. Maltosio:è formato da due molecole di glucosio, non è presente in natura ma si ottiene dalla degradazione dell amido durante alcuni processi alimentari come ad es. la produzione di birra. Polisaccaridi I polisaccaridicontengono più di dieci monosaccaridi, essi rappresentano un'importante classe di polimeri biologici. La loro funzione negli organismi vivente è di solito strutturale o di deposito. Amido: è un polimero dell alfa glucosio è utilizzato come polisaccaride di deposito nelle piante, e si trova sia nella forma di amilosio sia in quella ramificata dell'amilopectina. Fisicamente è in forma di granuli che assumono forma differente a seconda della pianta, motivo per cui l osservazione al microscopio per mette di svelare eventuali frodi alimentari. Pagina 4 di 9

5 Cellulosa: è un polimero del beta glucosio e costituisce il materiale di costruzione e di sostegno dei vegetali. Gli esseri umani non possiedono l enzima capace di scindere i legami beta tra le molecole di glucosio, motivo per cui non digeriscono la cellulosa. Glicogeno: negli animali, il polimero di glucosio è il glicogeno, qualche volta chiamato "amido animale" che funge da riserva energetica accumulandosi nei muscoli e nel fegato. Durante gli sforzi muscolari, quando ad es. si svolge attività fisica, il glicogeno viene smantellato e si liberano molecole di glucosio che forniscono energia all organismo. Pagina 5 di 9

6 NUTRIMENTO I carboidrati forniscono circa 4 kcal per grammo. Tra i cibi ricchi di carboidrati ricordiamo il pane, la pasta, i legumi, le patate, la crusca, il riso e i cereali. La maggior parte di questi cibi sono ricchi di amido. METABOLISMO (CATABOLISMO) Il catabolismo è la reazione metabolica che le cellule compiono al fine di rendere più semplici molecole complesse spesso rilasciando energia. La principale via catabolica dei monosaccaridi è la glicolisi, processo attraverso il quale una unità di glucosio viene trasformato in due unità di piruvato con un rilascio di energia sotto forma di 2 molecole di ATP. Gli oligosaccaridi e i polisaccaridi sono prima ridotti a piccoli monosaccaridi da enzimi chiamati glicosidi idrolasi. Le unità di monosaccaridi possono quindi entrare nel catabolismo dei monosaccaridi. In alcuni casi, come per esempio negli umani, non tutti i tipi di carboidrati possono essere utilizzati dal momento che non sono presenti tutti gli enzimi digestivi e metabolici necessari. Per esempio, né gli umani né i cavalli né i gatti possono digerire e utilizzare la cellulosa, al contrario dei ruminanti e delle termiti. PROTEINE Le 'proteine' sono tra i composti organici più complessi e sono i costituenti fondamentali di tutte le cellule animali e vegetali. Dal punto di vista chimico, una proteina è un polimero (o anche una macromolecola) di residui amminoacidici, uniti mediante un legame peptidico, spesso in associazione con altre molecole e/o ioni metallici (in questo caso si parla di proteina coniugata).le proteine hanno una organizzazione Pagina 6 di 9

7 tridimensionale (struttura) molto complessa a cui è associata sempre una funzione biologica. Da questa considerazione deriva uno dei dogmi fondamentali della biologia: "Struttura <--> Funzione", nel senso che ad ogni diversa organizzazione strutturale posseduta da una proteina (detta proteina nativa) è associata una specifica funzione biologica.da questo punto di vista le proteine possono essere classificate in due grandi famiglie: le proteine globulari e le proteine a struttura estesa o fibrosa. Queste due organizzazioni riflettono le due grosse separazioni funzionali che le contraddistinguono: le proteine estese o fibrose svolgono funzioni generalmente biomeccaniche, esse per es. rientrano nella costituzione delle unghie, dei peli, dello strato corneo dell'epidermide, ecc., opponendo una valida difesa contro il mondo esterno. al contrario, le proteine globulari sono coinvolte in specifiche e molteplici funzioni biologiche, spesso di notevole importanza per l'economia cellulare, per es. sono proteine gli enzimi, i pigmenti respiratori, molti ormoni e gli anticorpi, responsabili della difesa immunitaria. Cibi particolarmente ricchi di proteine sono: carne, pesce, uova, formaggi e legumi. COMPOSIZIONE ELEMENTARE La molecola proteica risulta costituita da atomi di carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto; spesso contiene anche zolfo (presente negli amminoacidi metionina, cisteina e cistina) e, talvolta, fosforo e/o metalli come ferro, rame, zinco ed altri. GLI AMMINOACIDI La struttura generica degli amminoacidi ordinari è la seguente: R NH 2 -C-COOH H in cui R rappresenta un gruppo specifico di ogni amminoacido. In funzione delle proprietà chimiche di tale gruppo, un amminoacido viene classificato come acido, basico, idrofilo (o polare) e idrofobo (o apolare).per formale eliminazione di una molecola di acqua (dato che l'equilibrio della reazione è fortemente spostato a sinistra), il gruppo amminico di un amminoacido può legarsi al gruppo carbossilico di un altro:il legame che unisce due amminoacidi, evidenziato in rosso, prende il nome di legame peptidico. Una catena di più Pagina 7 di 9

8 amminoacidi legati attraverso legami peptidici prende il nome generico di polipeptide, uno o più polipeptidi, a volte accompagnati da altre molecole ausiliarie, costituiscono una proteina.gli amminoacidi sono venti:acido aspartico,acido glutammico,alanina,arginina, asparagina, cisteina,fenilalanina,glicina,glutammina,isoleucina,istidina,leucina, lisina,metionina,prolina,serina,tirosina, treonina, triptofano,,valina.di questi venti otto sono chiamati essenziali ( leucina, isoleucina, fenilalanina, valina, treonina, metionina, triptofano, lisina) perché gli esseri umani non sono in grado di produrli da soli ma hanno bisogno di introdurli con l alimentazione. In base al contenuto di amminoacidi essenziali distinguiamo le proteine in: 1) proteine ad alto valore biologico: in esse sono presenti tutti gli otto aa essenziali ( uova, latte, carne, pesce, formaggi); 2) proteine a medio valore biologico: gli aa essenziali non sono presenti o sarseggiano, sono contenute nei legumi ; i legumi devono essere mangiati con la pasta perché essa contiene la porzione di amminoacidi essenziali di cui essi sono carenti, quindi un bel piatto di pasta e lenticchie costituisce un pasto completo!!! 3) proteine a baso valore biologico: non contengono alcuni aa essenziali, sono le proteine dei cereali ( grano, mais, riso, farro, avena, orzo e segale). STRUTTURA Pagina 8 di 9

9 La proteina può essere paragonata ad una struttura tridimensionale articolata su 4 livelli, in relazione fra di loro. La struttura primaria è formata dalla sequenza specifica degli amminoacidi, dalla catena peptidica e dal numero stesso delle catene. La struttura secondariaè data dalla conformazione tridimensionale che la catena assume nello spazio.la struttura prende il nome di α eliche o foglietto β. La struttura terziaria (dal punto di vista della termodinamica è la forma con la più bassa energia libera) si forma quando la proteina si avvolge ulteriormente su se stessa con legami chiamati ponti disolfuro. La struttura quaternaria è quella che deriva dall'associazione di due o più catene polipeptidiche con struttura terziaria. Denaturare una proteina significa distruggerne la conformazione spaziale, rompendo i legami idrogeno e ponti disolfuro per mezzo di acidi, basi, calore, radiazioni o agitazione (un esempio comune di denaturazione è la cottura di un uovo nel quale l'albumina, che costituisce la maggior parte dell'albume, viene denaturata). Una proteina denaturata, pur mantenendo intatta la sua struttura primaria, non è più in grado di esplicare la sua funzione, a meno che non si riesca a ristabilirne la struttura terziaria. FUNZIONI DELLE PROTEINE Sono svariate: - plastica, ovvero contribuiscono alla costruzione dei tessuti; - bioregolatrice: gli enzimi sono proteine ed hanno il compito di catalizzare le reazioni nel nostro organismo; - trasporto: ad es. l emoglobina è una proteina che trasporta l ossigeno ai tessuti; - difesa: gli anticorpi sono proteine; - energetica: forniscono 4Kcal/g CHIRALITÀ DELLE PROTEINE Tutti gli amminoacidi, ad eccezione della glicina presentano un carbonio legato a quattro sostituenti diversi che è un centro chirale. Tutti gli amminoacidi possono dunque esistere in due conformazioni: L o D, Tuttavia tutti gli amminoacidi dei composti biologici si trovano in natura soltanto conformazione L. Pagina 9 di 9