Principi nutritivi calorici

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1 Principi nutritivi calorici funzione energetica costruttiva regolatrice principi nutritivi glucidi lipidi protidi 1

2 PROTEINE : cosa sono? Sono molecole organiche costituite da carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto di cui sono la fonte principale per organismo. In alcuni casi contengono piccole percentuali di zolfo e fosforo Da un punto di vista strutturale sono catene lineari formate dall unione di singole unità dette aminoacidi legati con legame peptidico 2

3 PROTEINE : cosa sono? Costituiscono il materiale strutturale di tutte le cellule e i tessuti dell organismo, entrano nella composizione di ormoni, enzimi, anticorpi. Possono essere utilizzate come: Fonte di amminoacidi: il tipo, la sequenza e la proporzione di aminoacidi che le compongono condizionano la qualità nutrizionale, specificità e funzione Fonte energetica (4 kcal/g) 3

4 Turnover proteico In un uomo adulto normopeso di circa 70 kg la massa proteica totale è pari a circa 12 kg (il 20 % della massa magra) per metà costituita da 4 proteine: collagene, actina, miosina e emoglobina La massa proteica è soggetta a continua degradazione e sintesi: turnover proteico (circa g di proteine corporee) 4

5 Turnover proteico Il turnover consente all organismo di modulare la sintesi delle proprie proteine in dipendenza dell evolversi delle sue esigenze: Sintesi distruzione molecole anomale Sintesi nuovi tessuti Riparazione di tessuti/organi danneggiati Funzionamento sistema immunitario Modulazione vie metaboliche 5

6 Turnover proteico Sintesi proteica Nel citoplasma cellulare a partire dall informazione genetica contenuta nel DNA nucleare traduzione RNA messaggero e grazie alla presenza di RNA transfer specifici per i diversi aminoacidi Il processo di sintesi è regolato dalla disponibilità di energia e di nutrienti Degradazione proteica Avviene ad opera di varie proteasi intracellulari: aminoacidi derivanti dalla proteolisi possono essere riutilizzati o catabolizzati 6

7 Turnover proteico Flusso di amminoacidi in entrata: A. AA derivati dalla digestione delle proteine dietetiche B. AA derivati dalla degradazione delle proteine organiche Flusso di amminoacidi in uscita: C. AA avviati al catabolismo e alla produzione di urea D. AA indirizzati verso la biosintesi ex novo di proteine corporee 7

8 Turnover proteico Proteine alimentari Proteine corporee Pool degli aminoacidi Pool di escrezione 8

9 Bilancio proteico Flusso AA in entrata = Flusso AA in uscita stato di mantenimento Flusso AA in entrata > Flusso AA in uscita accrescimento, recupero, gestazione Flusso AA in entrata < Flusso AA in uscita perdita di massa proteica per insufficiente apporto di energia e/o proteine o in seguito a malattia 9

10 Aminoacidi Costituiscono l unità fondamentale della molecola proteica Possiedono un gruppo amminico (-NH 2 ) e un gruppo carbossilico (-COOH) legati allo stesso atomo di carbonio. Gli amminoacidi presenti nelle proteine dell organismo (identificati dal nostro codice genetico) sono 20. Possono essere distinti sia in base alle caratteristiche biochimiche che nutrizionali 10

11 Classificazione nutrizionale degli amminoacidi Distingue gli AA che devono essere presenti preformati nella dieta da quelli che possono essere sintetizzati dall organismo. 1. essenziali 2. non essenziali 3. condizionatamente essenziali 11

12 Concetto di essenziale in alimentazione vengono definite essenziali quelle sostanze (aminoacidi, acidi grassi, vitamine etc) che l organismo non è in grado di sintetizzare a partire da altri precursori e la cui mancanza nella dieta induce uno stato carenziale nel caso delle proteine, la quantità e il tipo di aminoacidi essenziali presenti definisce la qualità proteica 12

13 Aminoacidi essenziali Essenziali per bambino Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptofano Valina Istidina Essenziali per adulto Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptofano Valina 13

14 Aminoacidi non essenziali Non essenziali sono quegli aminoacidi che possono essere facilmente sintetizzati a partire da altre molecole organiche alanina prolina glicina serina cisteina tirosina acido aspartico acido glutammico asparagina arginina glutamina istidina 14

15 Aminoacidi condizionatamente essenziali In talune situazioni fisiopatologiche ( es. nel neonato prematuro) alcuni aminoacidi non sono sintetizzati ad una velocità adeguata rispetto alle necessità alanina arginina, asparagina glutamina glicina prolina serina 15

16 Amminoacido limitante L amminoacido essenziale presente in un alimento nella concentrazione più bassa rispetto al fabbisogno viene definito amminoacido limitante, poiché la sua carenza impedisce in parte l utilizzo degli altri amminoacidi per la sintesi proteica. Nelle diete miste attualmente assunte possono risultare in pratica limitanti: Lisina AA solforati (metionina, cisteina) Treonina Triptofano 16

17 Funzione degli amminoacidi e delle proteine della dieta La maggior parte degli amminoacidi viene normalmente destinata alla sintesi proteica. Alcuni amminoacidi, che non rientrano nella costituzione delle proteine, svolgono invece importanti funzioni metaboliche o sono incorporati in composti essenziali non proteici. 17

18 18

19 Funzione degli amminoacidi La maggior parte degli amminoacidi viene normalmente destinata alla sintesi proteica di: proteine plasmatiche e viscerali (muscolo, organi ) proteine della risposta infiammatoria e immunitaria, enzimi, ormoni. 19

20 Ruolo nutrizionale delle proteine e qualità proteica La possibilità delle proteine dietetiche di soddisfare le sintesi proteiche e le specifiche funzioni dipenderà dalla qualità proteica 20

21 Qualità proteica Per qualità proteica si intende la capacità, a parità di quantità assunta, di una data proteina o miscela di proteine di soddisfare le necessità metaboliche dell organismo riguardo aminoacidi e azoto La valutazione della qualità può essere utilizzata per determinare le caratteristiche nutrizionali di un alimento per definire l adeguatezza della dieta per formulare nuovi prodotti o a scopi normativi Dipende da due fattori: Digeribilità Composizione in aminoacidi essenziali 21

22 Digeribilità Digeribilità proteica reale è la percentuale di proteine digerite e assorbite rispetto alla somma delle proteine della dieta e di quelle endogene presenti nel lume intestinale 22

23 Profilo aminoacidico Il secondo fattore che influenza la qualità proteica è la composizione in aminoacidi essenziali: Profilo aminoacidico Per poter valutare il profilo di una singola proteina occorre disporre di un profilo o pattern di riferimento di una cosiddetta proteina ideale contenente ogni aminoacido essenziale in quantità adeguate per costituire una fonte alimentare soddisfacente I pattern di riferimento sono diversi in base all età 23

24 Profilo aminoacidico di riferimento e contenuto di aminoacidi di alimenti diversi (mg aminoacidi /g proteina) proteina ideale uovo carne valina triptofano 6, treonina aromatici* solforati** lisina leucina isoleucina *fenilalanina + tirosina **metionina + cisteina 24

25 Valutazione qualità proteica In pratica può essere fatta con approcci diversi: Rapporto di efficienza proteica (PER Protein Efficiency Ratio) è un metodo biologico: guadagno in peso rispetto alla quantità di proteina ingerita di un animale da esperimento in fase di crescita Più recentemente: Utilizzazione proteica netta (NPU, Net Protein Utilization) Valore Biologico ( BV, Biological value) Punteggio aminoacidico corretto per digeribilità PDCAAS, Protein digestibility corrected aminoacid score 25

26 Punteggio aminoacidico corretto per digeribilità E il parametro più utilizzato ed è dato da punteggio aminoacidico x digeribilità Punteggio aminocidico ( o Indice chimico) si ottiene confrontando il profilo aminoacidico della proteina in esame con il pattern di riferimento Calcolare il rapporto tra quantità di ogni aminoacido essenziale dell alimento in esame e quella della proteina di riferimento ( x 100) Il numero più basso esprime il punteggio aminoacidico PDCAAS, Protein digestibility corrected aminoacid score 26

27 Profilo aminoacidico di riferimento e contenuto di aminoacidi di alimenti diversi (mg aminoacidi /g proteina) proteina ideale uovo carne valina triptofano 6, treonina aromatici* solforati** lisina leucina isoleucina *fenilalanina + tirosina **metionina + cisteina 27

28 Esempio di calcolo del punteggio aminoacidico per uovo valina 66/ 40 x 100 =165 triptofano 16/ 6,6 x 100 = 242 treonina 50/25 x 100 = 200 aromatici* 94/41 x 100 = 229 solforati** 61/24 x 100 = 254 lisina 71/48 x 100 = 148 leucina 84/61 x 100 = 137 isoleucina 53/31 x 100 = 170 *fenilalanina + tirosina **metionina + cisteina 28

29 Esempio di calcolo del punteggio aminoacidico corretto per digeribilità per uovo punteggio aminoacidico x digeribilità Punteggio = 137 Digeribilità uovo 97 % = 0,97 Punteggio definitivo : 137 x 0,97 = 134,5 Se il punteggio è superiore a 100 la qualità proteica è del tutto adeguata 29

30 Profilo aminoacidico di riferimento e contenuto di aminoacidi di alimenti diversi (mg aminoacidi /g proteina) proteina ideale fagiolo grano valina triptofano 6, treonina aromatici* solforati** lisina leucina isoleucina *fenilalanina + tirosina **metionina + cisteina 30

31 Aminoacido limitante viene definito aminoacido limitante l amminoacido essenziale presente in un alimento nella concentrazione più bassa rispetto al fabbisogno ( pattern di riferimento) poiché la sua carenza impedisce in parte l utilizzo degli altri amminoacidi per la sintesi proteica. 31

32 Profilo aminoacidico di riferimento e contenuto di aminoacidi di alimenti diversi (mg aminoacidi /g proteina) proteina ideale fagiolo grano valina triptofano 6, treonina aromatici* solforati** lisina leucina isoleucina *fenilalanina + tirosina **metionina + cisteina 32

33 Esempio di calcolo del punteggio aminoacidico per fagiolo valina 46/40 = 115 triptofano 11/6,6 = 166 treonina 39/ 25 = 156 aromatici* 77/41 = 187 solforati** 19/24 = 79 lisina 72/48 = 150 leucina 76/61 = 124 isoleucina 42/31 = 135 *fenilalanina + tirosina **metionina + cisteina 33

34 Esempio di calcolo del punteggio aminoacidico corretto per digeribilità per fagiolo punteggio aminoacidico x digeribilità Punteggio = 79 Digeribilità fagiolo 78 % = 0,78 Punteggio definitivo : 79 x 0,78 = 61,6 Se il punteggio è inferiore a 100 la qualità proteica non è del tutto adeguata 34

35 Esempio di calcolo del punteggio aminoacidico corretto per digeribilità per frumento punteggio aminoacidico x digeribilità Punteggio = 46 Digeribilità frumento 70 % = 0,70 Punteggio definitivo : 46 x 0,70 = 32 Se il punteggio è inferiore a 100 la qualità proteica non è del tutto adeguata 35

36 PROTEINE Qualità proteica Le proteine di origine animale contengono tutti gli aminoacidi essenziali: proteine ad elevata qualità proteica Le proteine di origine vegetale contengono quantità insufficienti o nulle di uno o più AA essenziali: proteine a bassa qualità proteica Le proteine dei legumi contengono tutti gli aminoacidi essenziali ma sono carenti di AA solforati: proteine a media qualità proteica 36

37 Integrazione e complementazione proteica La qualità delle proteine di una dieta contenente uno o più amminoacidi limitanti può essere migliorata attraverso un processo di integrazione (aggiunta di amminoacidi purificati agli alimenti) o di complementazione (combinando proteine rispettivamente carenti e ricche di uno stesso amminoacido)

38 Combinazioni alimentari complementari per reintegrare la presenza di amminoacidi limitanti in alcuni alimenti vegetali Alimenti vegetali Amminoacido limitante Alimento complementare Esempio di combinazione Cereali Lisina, treonina Legumi Pasta e fagioli Fagioli di soia e altri legumi Metionina Cerali, frutta secca Riso e piselli, riso e lenticchie Mais Triptofano, lisina Legumi Tortillas e fagioli, polenta e fagioli Ortaggi Metionina Cereali, frutta secca Insalata belga con le noci 38

39 Fagioli Trp Met e Cys Lys Ile quantità AA essenziali (%) Frumento Trp Met e Cys Lys Ile Fagioli e frumento (rapporto 1:1) quantità AA essenziali (%) Trp Met e Cys Lys Ile quantità AA essenziali (%)

40 PROTEINE - FONTI Le proteine sono presenti nei prodotti alimentari sia di origine animale che vegetale in quantità molto variabile. Il contenuto di proteine è calcolato a partire dalla misura del contenuto di AZOTO utilizzando un fattore di conversione azoto/proteine che considera un contenuto medio di azoto nelle proteine pari al 16% Proteine = contenuto di azoto x 6,25 Esistono fattori di conversione specifici per le varie proteine 40

41 PROTEINE - fonti Proteine di origine animale: carne, salumi, pesce, uova, latte e derivati Hanno tutte una buona qualità proteica Proteine di origine vegetale: legumi secchi, frutta secca cereali e derivati verdure e frutta fresca (contenuto scarso o trascurabile) Hanno qualità proteica bassa o intermedia 41

42 Contenuto in proteine di alcuni alimenti (g / 100 grammi di sostanza edibile) salumi, formaggi manzo, pollo, fegato uova Latte vaccino legumi secchi legumi freschi pane, pasta, riso patate

43 Fabbisogno e raccomandazioni il fabbisogno di proteine è ricavato dalla stima della quantità di proteine di alta qualità (uovo o latte) necessaria a mantenere l equilibrio dell azoto in presenza di adeguato apporto di energia. il fabbisogno è diverso in base al sesso, età e diverse condizioni fisiologiche Per calcolare gli apporti raccomandati tale quantità viene aumentata di un margine di sicurezza tenuto conto che la nostra dieta abituale contiene proteine di qualità diversa 43

44 Livelli di assunzione di riferimento età evolutiva 44

45 Livelli di assunzione di riferimento adulto Esempio : per un soggetto adulto sano di 70 kg circa grammi 45

46 Esempio di dieta normocalorica normoproteica ( circa 2000 kcal con 70 grammi di proteine) Colazione: 1 tazza di latte p. s ( g 200) con 10 biscotti (g 50) Pranzo: 1 porzione abbondante di spaghetti ( g 100) aglio, olio e peperoncino con parmigiano; 1 porzione di verdure (g 200) 1 vasetto di yogurt alla frutta (g 125) Metà pomeriggio:1 frullato con latte e frutta Cena: 1 porzione di carne o pesce alla griglia (g 100) 1 porzione di verdura (g 200) ; pane integrale (g 80) ; frutta (g 200) 1 bicchiere di vino rosso Condimento giornaliero: g 35 di olio extra vergine di oliva ( 3 4 cucchiai da aggiungere crudo sulle vivande) zucchero = 3 cucchiaini 46

47 Consumi di proteine in Italia Valori mediani relativi a tre giorni di rilevazione di proteine dagli alimenti ( inclusi prodotti fortificati) 47

48 Fonti di proteine nella dieta italiana 29 % 4 % 28 % 3 % 21 % 2% 9 % 1,4 % 48

49 Fabbisogni in particolari situazioni fisiologiche Età evolutiva Invecchiamento Gravidanza e allattamento Diete vegetariane Attività sportiva agonistica 49

50 Età evolutiva 50

51 Invecchiamento I dati sperimentali relativi al bilancio azotato ed al fabbisogno di aminoacidi nell anziano sono variabili e contrastanti. A titolo prudenziale di ritiene di suggerire un livello proteico superiore rispetto all adulto 51

52 Gravidanza e allattamento 52

53 Diete vegetariane L apporto proteico delle diete è generalmente adeguato in caso di: diete latto-ovo vegetariane e latto-vegetariane diete vegane se viene utilizzata quotidianamente una combinazione di fonti vegetali (cereali e legumi) che permettano la copertura del fabbisogno di aminoacidi essenziali se l apporto di energia è sufficiente 53

54 Fabbisogni in particolari situazioni fisiologiche Età evolutiva Invecchiamento Gravidanza e allattamento Diete vegetariane Attività sportiva agonistica 54

55 Carenze proteiche Il rischio di carenze proteiche è raro nei paesi occidentali in presenza di un alimentazione adeguata dal punto di vista calorico e variata Può verificarsi in situazioni di alimentazione carente per patologie grave riduzione apporto calorico volontaria perdita di appetito ( anziano) situazioni economiche disagiate Nei paesi poveri è frequente ed abbinata a carenza energetica : malnutrizione proteico-energetica 55

56 Iponutrizione energetico-proteica International Classification of Diseases -10 Malnutrizione tipo kwashiorkor (ICD 40) : Deficit prevalentemente proteico Malnutrizione con edema da ipoalbuminemia ; inizialmente conservate le riserve di tessuto adiposo Malnutrizione tipo marasma o cachessia (ICD 41) : Deficit prevalentemente energetico protrattosi cronicamente grave deplezione delle riserva energetiche (tessuto adiposo) e muscolari; la concentrazione delle proteine sieriche generalmente entro la norma Malnutrizione mista marasma kwashiorkor (ICD 42) una condizione già presente di marasma si complica con deplezione proteine sieriche 56

57 Malnutrizione proteico-energetica International Classification of Diseases Malnutrizione tipo kwashiorkor (ICD40) Descritta nel 1932 significa bambino deposto dal seno o capelli rossi dovuto a dieta ricca di cibi amidacei ma molto povera di proteine, inizialmente conservato il peso, le riserve di tessuto adiposo e le proteine somatiche, ridotte proteine viscerali e risposta immunitaria Addome globoso per fegato grasso da steatosi e ascite Edemi periferici da ipoalbuminemia

58 Malnutrizione proteico-energetica International Classification of Diseases Malnutrizione tipo marasma (ICD41) Perdita di peso o mancato aumento dovuto e deficit prevalentemente energetico protrattosi cronicamente, con deplezione delle riserva energetiche e muscolari mentre la concentrazione delle proteine sieriche permane generalmente entro la norma Frequente nelle patologie tumorali

59 Malnutrizione proteico-energetica International Classification of Diseases Malnutrizione mista marasma kwashiorkor (ICD42) Aspetti comuni, deplezione proteine sieriche tipica del kwashiorkor, provocata da situazioni di stress anche moderato, viene in genere a complicare una condizione già presente di marasma Nei paesi economicamente avanzati la PEM è frequente in caso di marcata restrizione calorica volontaria ( distubi del comportamento alimentare di tipo restrittivo) o in corso di gravi patologie organiche

60 Eccessi e tossicità Per le proteine non è stato fissato un livello massimo di assunzione UL Nell adulto sano si ritengono accettabile assunzioni di proteine fino a circa il doppio dei valori di riferimento ( circa 2 g/kg al giorno) Non esistono dati definitivi sul rischio legato ad assunzioni superiori a tali livelli 60