I macronutrienti: caratteristiche, significato, qualità

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1 I macronutrienti: caratteristiche, significato, qualità

2 Le proteine

3 PRTEINE DEFINIZINE: Macromolecole formate di AA della serie L uniti tra loro da un legame peptidico. FUNZINI: Strutturale: costruzione delle strutture cellulari Funzionale: Catalizzatori biologici Trasportatori (intra( intra/extracellulari, di membrana) Recettori Regolatori dell espressione espressione genica rmoni polipeptidici

4 CSTITUENTI DELLE PRTEINE: AMINACIDI Nell organismo umano ne sono presenti centinaia ma solo 20 nelle proteine. Per la sintesi di una proteina devono essere presenti tutti contemporaneamente. CLASSIFICAZINE: Funzionale: in base alla polarità della catena R Nutrizionale: in base alla loro essenzialità

5 AMINACIDI ESSENZIALI DEFINIZINE: Aminoacidi che devono essere introdotti con la dieta. L essenzialità è legata al particolare momento biologico. AA ESSENZIALI: RAMIFICATI: VAL, LEU, ILE ARMATICI: TRP, PHE AA SEMI-ESSENZIALI: ESSENZIALI: CYS MET NEUTRI: THR BASICI: HIS, LYS TYR PHE SLFRATI: MET

6 AMINACIDI ESSENZIALI (Circa il 40% delle proteine umane) Tipo Chimico Fonte Alim. Princ. Funzioni (o precursori) RAMIFICATI Isoleucina Leucina Valina ARMATICI Fenilalanina Tirosina* Triptofano BASICI Istidina Lisina NEUTRI Treonina LEGUMI UVA, LATTE, VEGETALI CARNI, PESCI, LEGUMI CARNI, PESCI, LEGUMI Regioni idrofobiche di proteine Epinefrina, Tiroxina Serotonina, Ac. Nicotinico Struttura terziaria Collagene ed Elastina? SLFRATI Cisteina* Metionina UVA, CEREALI Struttura terziaria proteine Ponti disolfuro Cheratina e altre proteine strutturali * semiessenziali

7 FUNZINI FISILGICHE DEGLI AA Costruzione di proteine corporee: : comprese proteine che proteggono l organismo l dall invasione di organismi patogeni. Sintesi di altri composti: Neurotrasmettitori Mediatori Componenti altoenergetici Cotrasportatori Antiossidanti Vitamine rmoni serotonina (TRP) catecolamine (PHE) ossido nitrico (ARG) creatina (GLY, ARG) carnitina (LYS) glutatione (GLY, CYS, GLU) niacina (TRP) tiroxina (PHE) Utilizzazione energetica: : utilizzata quando la disponibilità energetica è compromessa

8 SINTESI DELL ADRENALINA

9 PL AMINACIDIC Gli AA e le proteine sono legate tra loro da un rapporto dinamico che consente un flusso di AA da e verso le proteine detto pool aminoacidico. Proteine alimentari a PL AA c b d Proteine corporee Pool di escrezione Flusso entrata = a, d Flusso di uscita = c, b

10 BILANCI DELL AZT Bilancio zero: stato di mantenimento Le entrate e le uscite si equivalgono (a = c; b = d). Bilancio positivo: stato di accrescimento Le uscite sono inferiori alle entrate (a > c; b > d). Bilancio negativo: perdita di massa proteica Le uscite sono superiori alle entrate (c > a; d > b). Il bilancio proteico è di solito fornito in N (N 16% delle proteine) e calcolato sulla base delle entrate e delle uscite giornaliere

11 TURNVER PRTEIC Il PL AMNACIDIC è quindi legato al turnover proteico. Caratteristiche del turnover proteico: Esteso: tutte le proteine ne sono soggette Eterogeneo: la velocità di turnover varia Intracellulare:: sintesi e degradazione avvengono nella cellula Regolato: a vari livelli sia di sintesi che di degradazione Variabile: diminuisce dalla nascita all et età adulta Richiede energia: circa il 20% del MB. Quantitativamente corrisponde a volte l introduzione l di proteine ed è pari a g di proteine/kg/die die

12 Turnover giornaliero di proteine dell intero organismo e di alcuni organi nell uomo di 70 Kg

13 FABBISGN PRTEIC Fabbisogno proteico quantitativo: la più bassa quantità di proteine di elevata qualità capace, in presenza di un adeguato apporto energetico, di mantenere un equilibrio di azoto. ltre al fabbisogno proteico quantitativo va anche stabilita la qualità delle proteine in termini di AA e di digeribilità. Metodi per il calcolo del fabbisogno proteico si basano sul bilancio dell azoto e sugli isotopi marcati

14 QUALITA BILGICA VALRE NUTRIZINALE Per qualità biologica si intende la capacità delle proteine di soddisfare le esigenze fisiologiche dell organismo. Dipende dalle seguenti componenti: Intrinseca: legata al contenuto di AA indispensabili nella proteina Estrinseca: legata alle interazioni della proteina con l organismo quindi alla sua digeribilità e alla biodisponibilità degli AA

15 METDI PER VALUTARE LA QUALITA BILGICA DELLE PRTEINE METDI BILGICI: tengono conto anche della digeribilità della proteina. METDI CHIMICI: determinano il contenuto degli AA nella proteina o nell alimento. METDI MICRBILGICI: utilizzano microrganismi (Tetrahymena o Streptococco) che richiedono per il loro sviluppo analoghe quantità di proteine con lo stesso schema distributivo degli AA essenziali

16 METDI PER VALUTARE LA QUALITA BILGICA DELLE PRTEINE: metodi biologici Si basano sulla misura diretta o indiretta della deposizione proteica o sull aumento di peso corporeo che la proteina o la miscela di proteine in esame è capace di promuovere. PER = peso finale peso iniziale intake proteico (basato sulla variazione di peso) NPU = N trattenuto x 100 N introdotto (basato sull N N depositato nella carcassa) BV = N introdotto- N feci N urine (se N urine = 0 N introdotto N feci BV = 1 = max) (Limiti: durata e costi delle analisi; non danno informazioni sul contenuto di AA)

17 METDI PER VALUTARE LA QUALITA BILGICA DELLE PRTEINE: metodi chimici Necessitano di un metodo attendibile e riproducibile per determinare gli AA. INDICE CHIMIC: determina il rapporto tra il contenuto di ogni singolo AA indispensabile e il corrispondente AA di un pattern di riferimento considerato ottimale. mg AA essenziale / g proteina test x 100 mg AA essenziale / g proteina riferimento L AA presente in concentrazione minore è detto LIMITANTE. (LIMITI: LIMITI: non tiene conto della digeribilità proteica.)

18 PRTEINA DI RIFERIMENT

19 DIGERIBILITA PRTEICA DEFINIZINE: quantità di proteina realmente digerita ed assorbita. Digeribilità apparente: N ingerito N fecale x 100 N ingerito Digeribilità reale: N ingerito (N fecale N endogeno) x 100 N ingerito La digeribilità è mediamente compresa tra 80 e 90%. La digeribilità è influenzata da:»trattamenti termici»presenza di inibitori delle proteasi»presenza di antinutrienti»presenza di proteine resistenti alla digestione

20 REAZINE DI MAILLARD: IMBRUNIMENT NN ENZIMATIC

21 Valori di digeribilità delle proteine nell uomo

22 Valori di digeribilità delle proteine nell uomo

23 Esempio di calcolo Dieta a base di frumento (AA limitante LYS) Contenuto proteico: N x 5.83 Contenuto di N: 9 g/100 g Digeribilità: : 86% Contenuto di LYS: 1.1 g/ 100 g Proteine totali: 9 x 5.83 = g/100g Indice chimico: mg LYS/g proteina test = 1100/52.47 = mg LYS /g STD 66 Valore proteico: contenuto proteico x indice chimico x digeribilit ità = x x 0.86 = RISULTAT: 100 g di dieta sono equivalenti a g di proteine di riferimento

24 CMBINAZINI ALIMENTARI Alimenti vegetali Aminoacido Alimento Esempio di combinazione limitante complementare Granaglie (o Lisina, treonina Legumi Pasta e fagioli cereali) Fagioli di soia e Metionina Frutta secca e Riso e piselli altri legumi semi Mais Triptofano, lisina Legumi Tortillas e fagioli Verdura Metionina Frutta secca e Insalata belga con le noci semi

25 RACCMANDAZINI Fabbisogno di proteine nell adulto: 0.6 g/kg/die Livello di sicurezza: fabbisogno + 2 SD = 0.75 g/kg/die digeribilità proteica media: 80 % indice chimico medio: 70 % 1 g/kg/die ~ 12 % energia introdotta (< 15 %)

26 Fabbisogni aggiuntivi in gravidanza ed allattamento GRAVIDANZA aumento in peso: kg peso del neonato: 3.3 kg deposizione proteica: 925 g ovvero 3.3 g/die FABBISGN AGGIUNTIV: + 6 g/die ALLATTAMENT escrezione media di latte: 800 ml/die contenuto medio di proteine: 1.15 g perdita da reintegrare: 9.2 g/die FABBISGN AGGIUNTIV: + 17 g/die

27 FNTI ALIMENTARI

28 I Carboidrati

29 Classificazione nutrizionale dei carboidrati I carboidrati alimentari possono essere divisi in due classi: Digeribili (disponibili) Non-dige digeribili (non-disponibili) questi ultimi sono spesso associati a sostanze di origine non glucidica

30 Carboidrati disponibili:

31 Classificazione dei carboidrati disponibili

32 Carboidrati disponibili: valore energetico

33 Carboidrati disponibili: valore energetico Il calore di combustione di un grammo di monosaccaride a sei atomi di carbonio (PM 180 Da) è pari a 15,67 kj (3,75 kcal) Nei disaccaridi e nei polisaccaridi la rottura del legame glucidico comporta l addizione l di una molecola di acqua (PM 18 Da). In altre parole, da 10 grammi di amido si ricavano circa 11 grammi di glucosio.. Di conseguenza, i carboidrati in forma polimerica hanno un contenuto energetico MAGGIRE Il contenuto energetico di un disaccaride è quindi pari a 16,52 kj/g (3,95 kcal/g); Il contenuto energetico dell amido è pari a 17,48 kj/g (4,18 kcal/g)

34 Carboidrati disponibili: valore energetico Per ragioni pratiche, nelle tabelle di composizione degli alimenti, il contenuto in carboidrati viene espresso in glucosio-equivalenti (o carboidrati disponibili in forma monomerica) ) e il coefficiente applicato è 15,67 kj/g In alternativa, se si usano i contenuti reali di amido e zuccheri espressi in % sul peso dell alimento, il contenuto energetico è una MEDIA più o meno ponderata sulla composizione dell intera dieta e vale 17 kj/g (4 kcal/g) (legge 16 febbraio 1993 n.77). Come si può capire questo coefficiente sottostima il contenuto energetico di alimenti molto ricchi in amido e sovrastima quello di alimenti contenenti solo zuccheri semplici

35 Carboidrati disponibili: potere dolcificante

36 Carboidrati disponibili: potere dolcificante Il potere dolcificante dei carboidrati dipende dalla loro natura e dal DE (Destrosio Equivalenti in base al potere riducente) Viene espresso in proporzione al saccarosio, cui viene assegnato un valore di 1. La sostituzione di funzioni idrossiliche con atomi di cloro (sucralosio)) aumenta il potere dolcificante (x 650). Altri dolcificanti intensivi verranno trattati in seguito Il potere dolcificante di principali zuccheri e polialcoli è il seguente: fruttosio=1,3; zucchero invertito=1,1; saccarosio=1; sciroppo di fruttosio=1; xilitolo=0,9; mannitolo=0,75; xilosio=0,75; glucosio=0,7; o=0,7; sorbitolo=0,7; oligofruttani=0,6; sciroppi di glucosio 65-DE =0,6; mannosio=0,5; maltosio=0,4; lattosio=0,3; sciroppi di glucosio 45-DE 4 =0,3; sciroppi di glucosio 30-DE =0,

37 Carboidrati disponibili: risposta glicemica

38 La risposta glicemica dipende da eventi gastrointestinali

39 Shils et al. Modern Nutrition in Health and Disease 9 th Edition. P

40 Fattori alimentari che influenzano la risposta glicemica Quantità di carboidrati Natura del monosaccaride Glucosio Fruttosio Galattosio Natura dell amido Amilosio Amilopectina Interazione amido/nutrienti Amido resistente Cottura/food processing Grado di gelatinizzazione Particle size Forma fisica Struttura Cellulare Altri componenti alimentari Grassi e proteine Fibra Antinutrienti Acidi organici

41 Natura degli zuccheri

42 Bevande vs. pasti solidi

43 Amilosio Vs. Amilopectina

44 Effetto del trattamento

45 Grado di rottura del seme: Risposte glicemica ed insulinemica

46 Grado di rottura del seme: Tasso di idrolisi

47 macinazione e presenza di fibra nel riso

48 Struttura dell alimento

49 Struttura dell alimento

50 Per valutare le caratteristiche degli alimenti contenenti carboidrati per ciò che riguarda la risposta glicemica, negli anni 90 è stato introdotto il concetto di INDICE GLICEMIC

51 Che cos è l indice glicemico? L indice glicemico (GI) degli alimenti è un ranking basato sul loro effetto immediato sui livelli di glucosio nel sangue. Carboidrati che vengono idrolizzati velocemente hanno alti valori di GI. La loro risposta glicemica postprandiale è rapida ed elevata. Al contrario, carboidrati che vengono idrolizzati lentamente hanno bassi GI

52 Come si calcola il GI? Il GI è un test in vivo (su soggetti umani) che si basa sul calcolo dell area sottesa alla curva di risposta glicemica quando un alimento test ed un alimento standard vengono consumati in quantità isoglucidiche (tali cioè da contenere la stessa porzione di carboidrati - di solito 50g)

53 Area incrementale sottesa alla curva (IAUC)

54 Calcolo dell Indice Glicemico GI= IAUC test/standard %

55 Calcolo dell indice glicemico Standard food: L alimento standards può essere sia glucos cosio che pane bianco. Per convertire il GI riferito al glucosio in quello riferito al pane, si moltiplica x

56 Calcolo dell indice glicemico Pasti misti: Per i pasti misti (con più di un alimento) il GI si può calcolare come segue: GI del pasto = g CH food i / g CH meal X GI food i + g CH food ii / g CH meal X GI food ii + + g CH food n / g CH meal X GI food n CH food CH meal GI food

57 Valori di indice glicemico riferiti al pane bianco = 100%

58 Che cos è il Carico Glicemico di un alimento? Il carico glicemico (GI) degli alimenti è un ranking basato sul loro effetto generale sui livelli di glucosio (e di insulina) nel sangue. Viene calcolato moltiplicando il contenuto in carboidrati di un alimento per il suo IG. Per esempio, una porzione di alimento con GI 50 che contenga 100 g CH è equivalente in termini di richiesta di insulina ad una porzione di un altro alimento con GI 100 contenente 50g CH

59 Quindi, esistono due possibilità per ridurre il GL di una dieta: 1) ridurre la quantità di carboidrati 2) ridurre il loro indice glicemico

60 Vantaggi derivanti dalla riduzione del GI / GL della dieta oltre che per il controllo delle malattie legate al metabolismo glucidico (diabete, iperglicemia) alimenti a basso GI sono utili per il loro effetto positivo sui livelli di lipidi e sul controllo dell introduzione calorica

61 Effetto del GI su Lipidi e rischio cardiovascolare

62 Studi di intervento che hanno esaminato l l Effetto del GI sui livelli di lipidi ematici i dati sono espressi come percentuale di cambiamento nella concentrazione ntrazione di lipidi dopo una dieta a basso paragonata ad una ad alto indice glicemico. Ludwig,, DS. JAMA. 2002;287:

63 GI e livelli di HDL nella popolazione generale Frost et al Lancet : :

64 Adjusted geometric mean plasma concentrations of fasting triacylglycerol according to quintiles (Q) of energy-adjusted dietary glycemic load in postmenopausal women in 2 BMI categories: : BMI > 25 ( (n = 94) and BMI 25 (n = 91). Data adjusted for covariates. P for trend < for BMI > 25, P for trend = 0.03 for BMI 25, and P < for the interaction between BMI and dietary glycemic load. To convert mmol/l to mg/dl, divide by Liu S et al., Am J Clin Nutr 2001;73:

65 Carico Glicemico e CHD in donne sovrappeso

66 Effetto del GI su sazietà e controllo dell introduzione di energia

67 GI e saziet zietà

68 GI e food intake

69

70 Come si può applicare il concetto di GI ad un normale regime alimentare?

71 Distribuzione del GI di 111 alimenti che contribuiscono >87% dell introduzione di CH nell Italia del nord 35 GLYCEMIC INDEX (glucose =100) No of obs Upper Boundaries (x < boundary) Expected Normal

72 Distribuzione del GI di 111 alimenti che contribuiscono >87% dell introduzione di CH nell Italia del nord 35 GLYCEMIC INDEX (glucose =100) No of obs Upper Boundaries (x < boundary) Expected Normal

73 Distribuzione del GI di 111 alimenti che contribuiscono >87% dell introduzione di CH nell Italia del nord GLYCEMIC INDEX (glucose =100) potatoes 19.1 pasta bread cakes & biscuits 30 fruit 7.6 vegetables 5.7 rice sugar & 0.48 pulses 6.95 soft drinks candy No of obs Upper Boundaries (x < boundary) Expected Normal

74 GI medio della dieta considerando il GI medio di ogni classe e di alimenti GI = 60 eliminando: prodotti otti dolci GI = 59; pane GI= 53; Selezionando gli alimenti con il più basso GI per ogni classe GI = 44 Selezionando gli alimenti con il più alto GI per ogni classe GI =

75 Carboidrati non disponibili: Fibra Alimentare

76 Classificazione dei carboidrati non-disponibili

77 Definizione / 72 Dietary fibre are the remnant of plant components that are resistant to hydrolysis by human alimentary enzymes Hipsley EH, BMJ, 1953, (2): ; Burkitt et al. Lancet,, 1972, ; Trowell HC, Lancet,, 1972,

78 Modello della parete cellulare delle piante dal livello tissutale a quello molecolare xylem vascular bundle phloem primary cell wall secondary cell wall acidic pectin microfibril cellulose crystal lattice glyco- protein parenchyma section of primary wall hemi- cellulose collenchyma fibers micelle cellulose molecule macrofibril epidermis

79 Semi mi, frut utta,, tuberi,, radicir adici, germogli contengono differenti polisaccarid saccaridi dalle pareti cellulari polisaccarid saccaridi e sostanze associate della parete cellulare

80 Costituenti della parete cellulare: PLISACCARIDI NN-AMIDACEI cellulosa emicellulose arabinoxilani arabinogalattani β-glucani gomme mucillagini pectine SSTANZE NN GLUCIDICHE polifenoli lignina acidi fenolici tannini fitati cutina, suberina saponine

81 Caratteristic teristiche chimiche rilevanti dei polisaccaridi:

82 III III anno anno STA, STA, Facolt Facoltà di di Agraria Agraria, Universit, Università di Parma, di Parma, corso corso di di Nutrizione Nutrizione Umana Umana AA 2005 AA LEGAME EGAME different differenti legami egami, sia per sia per conforma conformazione zione (α,β ) o ) o posi posizion ione (1 (1-2, 1 2, 1-3, 1 3, 1-4, 1 4, 1-6) 6) ZUCCHERI ZUCCHERI CMPNENT CMPNENTI mo mo- o etero etero-pol polisaccarid saccaridi compos composti da zuccheri ti da zuccheri neutr neutri (e.g. (e.g. cellulos cellulosa) o/e o/e acidi acidi (e.g. pectin (e.g. pectine). ). BRANCHING BRANCHING Catene lineari Catene lineari (e.g. (e.g. cellulos cellulosa); ); catene ramificate catene ramificate (e.g. (e.g. glucomannans glucomannans) GRAD DI GRAD DI PL PLIMERI MERIZZ ZZAZI ZIN NE DP 3 DP 3-9: 9: oligosaccarid oligosaccaridi (e.g. FS); (e.g. FS); DP 9 DP : pol polisaccarid saccaridi (e.g. guar gum) (e.g. guar gum)

83 Esempio: glucani nei cereali Digeribile Amido (glucosio α-1,4 linkage) Non-dige digeribile,, non viscoso so Cellulosa (glucosio β-1,4 linkage) Non-dige digeribile, altamente viscoso so Mixed linkage β-glucani (glucosio β-1,4; β-1,3 linkages) Effetto del legame

84 Caratteristic teristiche chimiche rilevanti dei composti associati ai polisaccaridi:

85 Polifenoli associati alla fibra Phenolic acids: Crosslinking tra polisaccarid saccaridi. Radical scavengers*, chelatori di metalli li [CH 2 H] CH H CH R 2 R 1 R 3 R 4 Tannini H Colore,, resistenza enza inset. Radical scavengers, chelatori di metalli li, inibitori enzimatici atici, astringenza za. H H H H H H H H R 1 R 2 H CH 3 CH 2 CH CH CH 3 CH 2 H CH CH CH CH CH 2 CH CH CH 3 CH 2 H CH Lignina Supporto per la struttura della pianta. Radical scavenger, inibitori enzimatici atici. H CH CH 3 H Attività antiossidante relativa al Trolox: * 1.8; 35-50; 50; sconosciuta

86 Caratteristica comune: non-digeribilit digeribilità. Altri analoghi dei carboidrati posseggono la medesima caratteristica

87 Constituents of dietary fibre: PLISACCARIDI NN-AMIDACEI cellulosa emicellulose arabinoxilani arabinogalattani β-glucani gomme mucillagini pectine LIGSACCARIDI RESISTENTI polifruttani inulina fruttooligosaccaridi galattooligosaccaridi ligosaccaridi dei legumi raffinosio stachiosio verbascosio SSTANZE NN GLUCIDICHE polifenoli lignina acidi fenolici tannini fitati cutina, suberina saponine

88 Composizion ione degli oligosaccaridi non-digeribili naturali e di sintesi: ESEMPI CMPSIZINE Lattulosio Lattitolo Galatto-oligosaccaridi oligosaccaridi (GS) Xilo-oligosaccaridi oligosaccaridi Isomalto Frutto-oligosaccaridi oligosaccaridi (FS) Inulina ligosaccaridi dalla Soia α(2-1) Gal-Fru AcGal-Glu Glu β(1-4) (Gal-Gal)n Gal)n dp 3-6 β(1-4) (Xil( Xil-Xil)n dp=3-6 α(1-6) (Glu( Glu-Glu)n dp=2, 3 β(2-1) (Fru( Fru-Fru)n dp=2-8 β(2-1) (Fru( Fru-Fru)n dp=8-60 raffinose, stachiose

89 Constituents of dietary fibre: PLISACCARIDI NN-AMIDACEI cellulosa emicellulose arabinoxilani arabinogalattani β-glucani gomme mucillagini pectine LIGSACCARIDI RESISTENTI polifruttani inulina fruttooligosaccaridi galattooligosaccaridi ligosaccaridi dei legumi raffinosio stachiosio verbascosio SSTANZE NN GLUCIDICHE polifenoli lignina acidi fenolici tannini fitati cutina, suberina saponine CARBIDRATI-ANALGHI ANALGHI destrine non-digeribili maltodestrine resistenti destrine resistenti di patata amido non-digeribile (resistente) RS1, RS2, RS3, RS4 composti di sintesi polidestrosio metil-cellulosa xantani

90 Definizione Dietary fibre is the edible parts of plants or analogues carbohydrates that are resistant to digestion and absorption in the human small intestine with complete or partial fermentation in the large intestine. Dietary fibre includes polysaccharides, oligosaccharides, lignin, and associated plant substances. Report of the Dietary Fiber Definition Committee of the American Association of Cereal Chemists. Cereal Food World 2001, 46 (3):

91 Keyword: eterogeneità Differenze tra componenti non-dige digeribili: idratabilità viscosità fermentabilità profili nei gas e SCFA di fermentazione binding capacity attività antiossidante

92 Rules of thumb polisaccaridi solubili polisaccaridi insolub solubili oligosaccaridi idratabilità viscosità fermentescibilit escibilità trasporto di piccole molecole water holding binding capacity microflora produzione di gas

93 Esempio: produzione di SCFA durante la fermentazione SCFA produced (mg/mg polysaccharide utilised) Polysaccharide Acetate Propionate Butyrate Total Starch 0.25 (50) 0.13 (21) 0.21 (29) 0.59 Arabinogalactans 0.19 (50) 0.20 (42) 0.04 (08) 0.43 Xylans 0.42 (82) 0.10 (15) 0.02 (03) 0.54 Pectin 0.27 (84) 0.06 (14) 0.01 (02) 0.34 From Englyst et al. (1987). Molar ratios of VFA are given in parenthesis

94 Water holding capacity di fibre solubili misurata mediante lo studio dei potenziali osmotici msm/kg Alginate (MW: 1 x 10 5 ) Arabic (MW: 2.5 x 10 4 ) Pectin (MW: 5 x 10 4 ) Xantan (MW: 2.5 x10 6 ) Van t Hoff law: π=rtφic concentration (%w/v)

95 Capacità di gels di fibre di ritardare la diffusione di glucosio da un tubo di dialisi C External glucose concentration C t A diffusion process follows a first order kinetic the exit rate from a dialysis tube is proportional to the In-ut difference of concentration ( C) dc dt t ( C C ) t t time

96 Glucose retardation index di fibre solubili (1% w/v) misurato tramite dialisi ln ( C C ) = k t+ ln( C ) t cinetica C t -C Glucomannan k cin =-3.56 x 10-3 (s) -1 Psyllium k cin = x 10-3 (s) -1 Pectin k cin =-8.66 x 10-3 (s) -1 Water k cin = x 10-3 (s) time (min)

97 Viscosità di fibre solubili misurata mediante un consistometro Bostwick Bk = 1 ( ) ( k [ ] ) μ C ( ) Bk fibra ( H) 2 1 Bk/vol Alginate Kμ = 1.20 dm³g -1 Bk -1 Locust Bean Kμ = 2.60 dm³g -1 Bk -1 Psyllium Kμ = 3.98 dm³g -1 Bk -1 Guar Kμ = 6.03 dm³g -1 Bk Concentration (% w/v)

98 Alimenti vegetali e transito: fibra alimentare? Metanalisi di 36 trials [ ] 1995] su 1815 soggetti costipati cronici: modesto aumento medio frequenza evacuazioni = 1.4/settimana (CI: ) 1.8) [Tramonte et al J Gen Intern Med 1997, (12):15-24] 24] Altri fattori Importanti: attività fisica, liquidi

99 Fibra (Non( Starch Polysaccharides) ) e massa fecale: Starch-Polysaccharides

100 Tumore al colon-retto: Fibra alimentare? Evidenza epidemiologica di un effetto preventivo per diete ricche in alimenti vegetali (metanalisi( di 53 studi RR=0.48) Trock et al J Natl Cancer Inst 1990 (82): Vari meccanismi ipotizzati rispetto all effetto della fibra alimentare (massa fecale, diluizione cancerogeni, produzione butirrato etc)

101 Massa fecale e incidenza di tumore al Colon-Retto

102 Malattia cardiovascolare: Fibra alimentare? Evidenza epidemiologica di un effetto preventivo per diete ricche in alimenti vegetali e cereali integrali Bazzano et al, Arch Intern Med 2003 (16): Vari meccanismi ipotizzati rispetto all effetto della fibra alimentare [aumento captazione LDL da: 1) produzione di propionato e inibizione sintesi di colesterolo epatica 2) interruzione ricircolo enteropatico dei sali biliari, sequestro del colesterolo alimentare etc]

103 Relative Risk of CHD between n-tiles of Total Fiber Intake in Different Studies Relative risk (95% CI) Author MEN Kushi et al Khaw et al Humble et al Pietinen et al Rimm et al Todd et al Present study WMEN Khaw et al Jacobs et al Wolk et al Todd et al Liu et al Present study MEN & WMEN He et al

104 Probiotici e prebiotici: PRBITICI Coadiuvanti alimentari microbici capaci di influenzare positivamente la fisiologia modulando la risposta immunitaria, il bilancio nutrizionale e il quadro microbico intestinale Principalmente batteri e lieviti ad habitat intestinale Naidu et al glossario PREBITICI Sostanze non digeribili in grado di stimolare selettivamente microrganismi positivi per la salute dell ospite Principalmente oligosaccaridi (naturali o di sintesi) Gibson & Roberfroid

105 Extraction Isomerization Hydrolysis Transglycosylation Chicory Beet Milk Starch Inulin Sucrose Lactose Soluble s. Fructo o.s. FS Raffinose Lactosucrose Lactulose Galacto o.s. GS Glycosylsucrose Soybean Soy whey Soy o.s. SS

106 Introduzione di fibra alimentare e carboidrati prebiotici in Italia Livelli di introduzione Fibra: INN 24.7 g/d (Saba et al 1990) ND: mancano dati [USA 2.6g inulina, 2.5g/d FS] cipolla, frumento, asparagi (USDA 1999) Raccomandazioni Fibra: 30 g/d (SINU 1996) ND: non definita. (Dose efficace 8 g, dose max raccomandata 20 g)

107

108 Caratteristiche di un prebiotico sicurezza sopravvivenza GRAS (generally( recognized as safe) resistente all acidit acidità gastrica resistente alle glicosidasi intestinali e pancreatiche azione fermentescibilità stimolazione selettiva della crescita di microrganismi positivi (bifidi, lattici) produzione di acidi organici (SCFA, lattato, intermedi)

109 Siti e azione dei carboidrati prebiotici Colon Dx (substrato per la produzione di acidi organici) Colon (acidificazione del lume intestinale) Colon (selezione microflora)

110 Salute intestinale Funzioni assorbimento ecosistema microbico Malattia m. infettive m. infiammatorie (IBD) m. neoplastiche

111 I Lipidi I parte

112 FUNZINI DEI LIPIDI Energetica Strutturale Precursori di biomolecole

113 CLASSIFICAZINE E STRUTTURA DEI LIPIDI a) Lipidi di deposito: i. trigliceridi o triacilgliceroli (TAG) b) Lipidi strutturali: i. fosfolipidi (PL) ii. colesterolo (C)

114 PRINCIPALI CSTITUENTI DI TAG E PL: GLI ACIDI GRASSI In base al numero di atomi di C della catena idrocarburica: Corti C 2 -C 6 (ac.acetico, propionico,, butirrico, caproico) Media C 8 -C 10 (ac.caprilico, caprico) Lunga C (ac.laurico( ac.laurico, miristico, palmitico, stearico, ) In base al grado di insaturazione: Saturi Monoinsaturi Polinsaturi

115 METABLISM DEGLI ACIDI GRASSI: BISINTESI Via dell acido fosfatidico Complesso dell ACID GRASS SINTASI nel citosol Acidi grassi saturi C16 e C

116 DESATURAZINE ED ELNGAZINE DEGLI ACIDI GRASSI

117 FUNZINE ENERGETICA I I TAG contengono più acidi grassi saturi e monoinsaturi dei PL I I lipidi di deposito possono derivare: dalla dieta dalla sintesi endogena in fegato, tessuto adiposo, ghiandola mammaria Il turnover dei lipidi nel tessuto adiposo è molto lento: la composizione in acidi grassi dei TAG può dare informazioni qualitative sulle abitudini alimentari di lungo periodo

118 FUNZINE STRUTTURALE Composizione della membrana plasmatica La natura degli acidi grassi che costituiscono i PL il rapporto PL/C le interazioni sia polari sia non polari tra lipidi e proteine influiscono su alcune caratteristiche funzionali della membrana come la fluidità di membrana

119 Fluidità di Membrana Definizione: : grado di libertà delle molecole liposolubili di muoversi all interno della membrana La fluidità,, a sua volta, influenza la permeabilità della membrana e l attivitl attività di molte proteine di membrana, che possono essere enzimi, recettori, trasportatori... La fluidità di membrana è in parte legata all impaccamento dei lipidi nel doppio strato lipidico che è influenzato da: 1. natura della catena degli acidi grassi 2. quantità di colesterolo 3. interazioni sia polari che non polari tra lipidi e proteine

120 18:0 18:1 n-9 n 9 18: n-6 n 6 20:4 n-6n

121 Differenza di configurazione tra acidi grassi TRANS e CIS

122 Fluidità di Membrana influenza della natura della catena degli acidi grassi

123 Fluidità di Membrana influenza della dieta La composizione dei lipidi della dieta influenza la composizione delle membrane cellulari (es( es: arricchimento di PUFA n-3); n Considerata l importanza l della fluidità della membrana cellulare le variazioni di composizione sono però strettamente controllate (es( es: : quantità di colesterolo e grado di insaturazioni dei PL)

124 PRECURSRI DI BIMLECLE: ACIDI GRASSI

125 A seconda della natura dell acido grasso precursore, si possono distinguere 3 serie di eicosanoidi: C20:3 n6 PG serie 1 LT serie 3 C20:4 n6 C20:5 n3 PG serie 2 LT serie 4 PG serie 3 LT serie

126 EMSTASI: insieme dei processi che hanno la funzione di ridurre il sanguinamento ed evitare III anno STA, Facoltà Agraria,, Università di Parma, corso di Nutrizione Umana AA l eccessiva perdita di sangue.

127 PRECURSRI DI BIMLECLE: CLESTERL ormoni steroidei acidi biliari vitamina D

128 FABBISGNI FISILGICI DI EFA (essential fatty acid) LATTANTI n=6 4-5% n= % BAMBIN n=6 2-3% n=3 0.5% ADULT n=6 1% n=3 0.2% La carenza di EFA può essere valutata con l indice MEAD ovvero il rapporto 20:3n-9/20:4 n-6 nei PL sierici: valori superiori a 0.4 sono orientativamente patologici

129 CNTENUT DI CLESTERL NEGLI ALIMENTI

130 A C I D I G R A S S I P R D T T I A N I M A L I

131

132

133

134 I Lipidi II parte

135 LE LIPPRTEINE Funzione principale: trasporto dei lipidi e delle sostanze idrofobiche nel sangue. TAG

136 LE LIPPRTEINE CHILMICRNI Sito di sintesi: intestino Apoproteine in origine: B48, AI Apoproteine acquisite: Funzione: CII, E trasporto di TAG alimentari dall intestino ai tessuti periferici

137 FRMAZINE DEI CHILMICRNI

138 METABLISM DEI CHILMICRNI Percorso del circolo linfatico: dotto latteale dotti mesenterici dotto toracico vena succlavia

139 METABLISM DEI CHILMICRNI

140 LE LIPPRTEINE VERY LW DENSITY LIPPRTEIN (VLDL) Sito di sintesi: fegato Apoproteine in origine: B100, C, E Apoproteine acquisite: Funzione: CII, E trasporto di TAG endogeni dal fegato ai tessuti periferici

141 METABLISM VLDL

142 LE LIPPRTEINE LW DENSITY LIPPRTEIN (LDL) Sito di sintesi: Apoproteine: Funzione: per conversione dalle VLDL B100 trasporto di colesterolo dal fegato ai tessuti

143 CAPTAZINE DELLE LDL DA PARTE DELLE CELLULE

144

145 LE LIPPRTEINE HIGH DENSITY LIPPRTEIN (HDL) Sito di sintesi: Apoproteine: Funzione: fegato AI, AII, E, C, D trasporto di colesterolo dai tessuti al fegato

146 RIGINE E METABLISM HDL

147 TERIA SSIDATIVA DELL ATERSCLERSI

148 DANN ENDTELIALE NELL ATERSCLERSI Il passaggio turbolento del sangue determina un danneggiamento della parete riparato velocemente. Se il danneggiamento è frequente intervengono le PLT per riparare il danno. Le PLT si aggregano. Le cellule muscolari migrano dalle pareti all endotelio. Inizio della placca ATERSCLE- RTICA I macrofagi arrivano per riparare il danno e inghiottono LDLox trasformandosi in cellule schiumose. La placca aterosclerotica protrude nel lume. La placca è esposta al moto turbolento con ulteriore danneggiamento del lume. Dopo parecchi anni la placca riduce l afflusso di sangue (ANGINA). La parete della placca può rompersi con formazione di un TRMB che può occludere un arteria.

149 INFLUENZA DELLA DIETA SULLE LIPPRTEINE Malattie cardio-vascolari (CHD): gruppo di sindromi caratterizzate da un ridotto afflusso di sangue al miocardio. Fattori di rischio: colesterolo LDL TAG e VLDL HDL/LDL Apo A1/Apo B

150 Livelli di colesterolo plasmatico e incidenza di coronopatie

151 METABLISM DELLE LIPPRTEINE EFFETT DI UNA DIETA ENERGETICAMENTE RICCA

152 METABLISM DELLE LIPPRTEINE EFFETT DI UNA DIETA RICCA IN CLESTERL

153 METABLISM DELLE LIPPRTEINE EFFETT DI UNA DIETA RICCA IN ACIDI SATURI

154 METABLISM DELLE LIPPRTEINE EFFETT DI UNA DIETA RICCA IN ACIDI MNINSATURI E PLINSATURI

155 EFFETT DI DIVERSE CATEGRIE DI LIPIDI SULLE LIPPRTEINE CIRCLANTI SATURI (C12-C16) SATURI (C18) MNINSATURI (C18:1 n9) PLINSATURI (n 6) PLINSATURI (n 3) TRANS CARBIDRATI CMPLESSI E FIBRA HDL LDL TAG (VLDL)

156 I.A. INDICE DI ATERGENICITA I.A. = C x C 14 + C 16 n3 + n6 + C 18:1 n9 + MN C12 C14 C16 C18:1 N3 N6 Mono strutto ESEMPI: palmisto olio di oliva I.A. = 0.12 burro I.A. =

157 Dietary fats modulate lipoprotein levels and quality. High LDL and low HDL cholesterol levels are known risk factors for atherogenesis

158 (in mg/dl) Hegsted et al TC = 2.16 S P C Keys et al TC = 1.35(2 S - P) Z Mensink and Katan TC = 1.51 S M P LDL-C C = 1.28 S M P HDL-C C = 0.47 S M P Hegsted et al TC = 2.10 S P C LDL-C C = 1.74 S P C Yu et al TC = :0-16:0 16: : M P LDL-C C = :0-16:0 16: : M P HDL-C C = :0-16:0 16: : M P LDL cholesterol expressed in terms of percentage change 2 LDL-C C (%) = 1.34 S P C 1 Where TC, LDL-C, and HDL-C are changes in plasma total, LDL, and HDL cholesterol; ; S is change in percentage of daily energy from saturated fatty acids; ; M is change in percentage of daily energy from monounsaturated fatty acids; ; P is change in percentage of daily energy from polyunsaturated fatty acids; ; Z is change in the square root of daily dietary cholesterol in 60 ng/kj (mg/1000 kcal); and C is change in dietary cholesterol in mg/d. 2 Based on Hegsted et al. converted to percentage change assuming an average LDL-C concentration of 3.4 mmol/l mg/dl)

159 Figure 2. Predicted Changes in Serum Lipids and Lipoproteins Predicted changes are based on replacement of 5% of energy as carbohydrates with specific fatty acids under isocaloric conditions, assuming baseline high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) levels of 50 mg/dl (1.30 mmol/l), low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) levels of 130 mg/dl (3.37 mmol/l), and triglyceride (TG) levels of 150 mg/dl (1.70 mmol/l)

160 Change in Serum Lipid Levels after the Consumption of Diets Enriched in Soybean il, Semiliquid Margarine, Soft Margarine, Shortening, and Stick Margarine. Values are expressed as the percent change from the values for butter. LDL denotes low-density lipoprotein, and HDL high- density lipoprotein Lichtesntein et al New Engl J Med :1933 :

161 Results of Randomized Studies of the Effects of a Diet High in Trans Fatty Acids (Circles)) or Saturated Fatty Acids (Squares)) on the Ratio of LDL Cholesterol to HDL Cholesterol.. A diet with isocaloric amounts of cis fatty acids was used as the comparison group.. The solid line indicates the best-fit regression for trans fatty acids.. The dashed line indicates the best-fit regression for saturated fatty acids Ascherio et al New Engl J Med :1994 :

162 Estimated Percent Changes in the Risk of Coronary Heart Disease Associated with Isocaloric Substitutions of ne Dietary Component for Another. The I bars represent 95 percent confidence intervals Hu et al New Engl J Med :1491 :1491-9

163

164 RACCMANDAZINI PER I LIPIDI 1. ESSENZIALI lattanti bambini adulti n 6 n 3 4-5% E 3% E 2% E % E 0.5% E 0.5% E 2. ENERGIA TTALE DA LIPIDI < 30% energia totale 3. SATURI < 10% energia totale 4. PLINSATURI < 15% energia totale 5. MNINSATURI quota restante 6. TRANS da 0 a max 5% energia totale 7. CLESTERL max 300 mg/die Altre raccomandazioni: Preferire consumo di grassi a crudo Contenuto sufficiente di sostanze antiossidanti