Lipidi o grassi I lipidi sono biomolecole organiche insolubili in acqua che si possono estrarre dalle cellule o dai tessuti per mezzo di solventi non polari (cloroformio, etere o benzene). Esistono diverse famiglie o classi, ma tutti traggono le loro proprietà caratteristiche dalla natura idrocarburica di una grossa parte della loro struttura. In base al loro significato biologico: lipidi di deposito: trigliceridi (funzione di riserva energetica) Trigliceridi Fosfolipidi Colesterolo lipidi strutturali: costituenti delle membrane cellulari (fosfolipidi e colesterolo) Un acido grasso è composto da una catena idrocarburica idrofobica a cui è attaccato un gruppo carbossilico idrofilico Testa idrofilica Forma ionizzata Coda idrofobica Formula di struttura Modelloball and-stick modello space-filling 1
Sono sostanze ANFIPATICHE In acqua formano un monostrato, denominato micella Testa polare Catena idrocarburica apolare SAPONE: R-COO - Na + oppure R-COO - K + Funzioni biologiche dei lipidi Sono componenti strutturali delle membrane biologiche Costituiscono forme di deposito e di trasporto di molecole ricche di energia Servono da rivestimento protettivo sulla superficie di molti organismi Sono componenti della superficie cellulare che partecipano al riconoscimento, alla specificità di specie e all immunità tissutale Alcune sostanze tra i lipidi hanno una notevole attività biologica (vitamine eormoni) 2
Lipidi strutturali Struttura di una membrana cellulare Lipidi Contengono acidi grassi SEMPLICI Non saponificabili Steroidi (colesterolo) Prostaglandine Vitamine liposolubili COMPLESSI Saponificabili Trigliceridi Fosfolipidi Sfingolipidi Cere Reazione di saponificazione R-COOR + NaOH R-COONa + R -OH In questo caso si realizza una idrolisi alcalina dell estere RCOOR con formazione di un sale organico dell acido grasso (sapone) e di una molecola di alcol, quindi si originano due molecole semplici da una molecola complessa 3
I lipidi più importanti in base alla struttura chimica Acidi grassi: acidi carbossilici a lunga catena Trigliceridi: glicerolo (alcol trivalente) esterificato con tre molecole di acido grasso Fosfolipidi contengono un gruppo fosforico polare Sfingofosfolipidi (sfingosina) Steroidi (colesterolo) Vitamine liposolubili Prostaglandine Cere Acidi grassi Sono acidi carbossilici che possiedono una lunga catena idrocarburica Di solito racchiudono un numero pari di atomi di carbonio e se sono presenti doppi legami(insaturazione), sono di solito cis. Il pka degli acidi grassi è circa 4.5 e a ph fisiologico sono presenti cone ioni carbossilato. Gli acidi grassi non si trovano liberi, ma in forma legata (legame estereo) nelle altre classi di lipidi Si dividono in Acidi grassi a catena corta: numero di atomi di carbonio fino a 6. Acidi grassi a catena media: numero di atomi di carbonio da 8 a 14 Acidi grassi a catena lunga: numero di atomi di carbonio da 16 fino a 36 4
Gli acidi grassi, in base all'assenza o alla presenza di doppi legami nella catena carboniosa, da cui dipende anche la temperatura di fusione degli acidi grassi stessi, possono essere classificati come: Acidi grassi saturi I doppi legami nella catena carboniosa sono assenti (ades.acidocaprilico C8:0,acidopalmitico C16:0, acidostearico C18:0) Acidi grassi insaturi (monoinsaturi e poliinsaturi) Nella catena carboniosa sono presenti doppi legami (ad es. acido oleico C 18:1, acido linoleico C 18:2, acido linolenico C 18:3, acido arachidonico C 20:4). Numerazione degli atomi di C con i numeri: inizio dal C carbossilico (metile terminale n) con le lettere dell alfabeto greco: Inizio dall atomo di C vicino al gruppo carbossilico(metile terminale ω) ω δ γ β α n 5 4 3 2 1 CH 3 -(CH 2 ) n -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COO - Acido grasso: identificato da due numeri che indicano il numero di atomi di carbonio ed il numero dei doppi legami, separati dal simbolo : Posizione doppio legame: indicata con il simbolo seguito dai numeri soprascritti c corrisponde a cis; t = trans 10 9 CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COO - C 18 :1c 9 5
Acido palmitico (C16) Acido grasso saturo Acido oleico (C18) Acido grasso insaturo Gli acidi grassi saturi ed insaturi hanno conformazioni molto diverse. In genere i saturi hanno code più flessibili poiché ciascun legame ha una completa libertà di rotazione Acidi grassi saturi più comuni Corta catena (C4-C6) acido butirrico acido esanoico Grassi del latte vaccino e derivati Media catena(c8-c14) Oli tropicali (cocco, palma, oli vegetali) acido laurico (C12) acido miristico (C14) Lunga catena C16 acido palmitico (C16) acido stearico (C18) Grassi animali e vegetali Burro di cacao CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH 2 -CH 2 -(CH 2 ) 7 -COOH acido stearico (18:0) 6
Acidi grassi monoinsaturi più comuni 10 9 CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH acido oleico (acido cis-9-ottadecenoico) (18:1c 9 ) Il più abbondante acido grasso presente sia nei grassi animali che vegetali, tipico dell olio d oliva ISOMERIA CIS Il legame cis, a differenza del legame trans, genera un angolo rigido nella catena idrocarburica I doppi legami degli acidi grassi insaturi hanno tutti configurazione cis 10 9 CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH 2 -CH 2 -(CH 2 ) 7 -COOH acido stearico (18:0) 10 9 CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH acido oleico (18:1 cis 9 ) Acidi grassi poliinsaturi (C18) più comuni 13 12 10 9 CH 3 -(CH 2 ) 4 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH acido linoleico(18:2cis 9,12 ) acido grasso essenziale: alimenti di origine vegetale, soia, girasole 16 15 13 12 10 9 CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH acido α-linolenico (18:3cis 9,12,15 ) acido grasso essenziale: alimenti di origine vegetale, germe di grano, noci 7
Le sostanze lipidiche ricche di acidi grassi saturi sono solide a temperatura ambiente grassi Le sostanze lipidiche ricche di acidi grassi insaturi o polinsaturi sono liquide a temperatura ambiente oli 8
Gli acidi grassi essenziali (o EFA, dall'inglese Essential Fatty Acids) sono quegli acidi grassi che l'uomo, così anche come altri animali, deve introdurre attraverso la dieta per mantenere l'organismo in buone condizioni di salute. Questi acidi grassi sono necessari all'organismo, che non è in grado di sintetizzarli; i principali sono: l'acido linoleico, l'acido linolenico e l'acido arachidonico. Gli acidi grassi essenziali sono classificati in: ω3: quando l'ultimo doppio legame è presente sul terzo carbonio a partire dalla fine(ad esempio acido linolenico C 18:3) ω6: quando l'ultimo doppio legame è presente sul sesto carbonio a partire dalla fine(ad esempio acido linoleico C 18:2) Lipidi complessi (saponificabili) Contengono acidi grassi in forma esterificata pertanto sono saponificabili (idrolizzabili) TRIGLICERIDI FOSFOLIPIDI SFINGOLIPIDI CERE Essi differiscono nella struttura della molecola a cui gli acidi grassi sono attaccati con legami covalenti 9
Trigliceridi o acilgliceroli Gliceridi: prodotti di esterificazione del glicerolo con acidi grassi Trigliceridi: prodotti di esterificazione del glicerolo con 3 acidi grassi I trigliceridi costituiscono la maggior parte dei lipidi assunti con la dieta Le principali proprietà dei trigliceridi Possono essere definiti: SEMPLICI se gli acidi grassi sono uguali MISTI se gli acidi grassi sono diversi A temperatura ambiente possono essere SOLIDI (GRASSI) LIQUIDI (OLI) Sono componenti principali dei lipidi di deposito nelle cellule animali 10
I trigliceridi sono i grassi di deposito del nostro organismo, accumulati nel tessuto adiposo, dentro gli adipociti Il tessuto adiposo è localizzato nel sottocute e intorno agli organi interni Trigliceridi Idrolisi Glicerolo Acidi grassi Ossidazione (mitocondri) Energia I trigliceridi non si sciolgono in acqua (non hanno alcuna parte polare nella molecola), ma viaggiano nel sangue ricoperti da una guscio proteico, sotto forma di chilomicroni e di particelle lipoproteiche (VLDV, LDL, HDL) Fosfolipidi Sono molecole anfipatiche Sono componenti caratteristici e principali delle membrane cellulari Fosfatidilcolina Fosfatidiletanolammina 11
Lipidi semplici Non contengono acidi grassi pertanto non sono saponificabili Nelle cellule e nei tessuti sono presenti in quantità minore rispetto ai lipidi complessi Comprendono molte sostanze con attività biologica Vitamine Ormoni Biomolecole liposolubili STEROIDI PROSTAGLANDINE TERPENI VITAMINE LIPOSOLUBILI Terpeni I terpeni sono costituiti da multipli dell idrocarburo a 5 atomi di C isoprene CH 2 C CH 3 isoprene CH CH 2 I terpeni possono essere lineari o ciclici e alcuni contengono strutture di entrambe i tipi Le unità di isoprene possono essere disposte testa-coda o coda-coda 12
Esempi di terpeni geraniolo, limonene, mentolo e canfora (identificati nelle piante con odori o aromi particolari) squalene(precursore nella biosintesi del colesterolo) carotenoidi gomma naturale e guttaperca (polimeri lineari di isoprene) vitamine liposolubili(a E -K) ubichinone o coenzima Q che hanno la funzione di trasportare idrogeno per le reazioni di ossidoriduzione nei mitocondri Steroidi Gli steroidi sono derivati di un idrocarburo tetraciclico saturo, il ciclopentanoperidrofenantrene ciclopentanoperidrofenantrene 13
Tutti gli steroidi naturali derivano dallo squalene nei tessuti animali lanosterolo colesterolo Nei tessuti animali il colesterolo è precursore di molti altri steroidi: ACIDI BILIARI acido colico e deossicolico ANDROGENI testosterone e progesterone ESTROGENI estrone e estradiolo ORMONI DELLA CORTECCIA SURRENALE corticosterone e aldosterone 14
Lipidi alimentari I lipidi che rivestono maggior importanza da un punto di vista nutrizionale sono: ACIDI GRASSI TRIGLICERDI COLESTEROLO FOSFOLIPIDI Forniscono energia (9 Kcal/g) Fungono da riserva energetica nel tessuto adiposo Trasporto di vitamine liposolubili (vit A, vit D, vit E, vit.k, carotenoidi) Forniscono colesterolo e acidi grassi essenziali (acido linoleico e acido linolenico) per la sintesi di molecole biologicamente attive (prostaglandine, leucotrieni, trombossani) I grassi alimentari industriali, usati in grandi quantità in pasti preconfezionati, alimenti a basso prezzo e margarina, vengono "solidificati" a partire da oli vegetali a buon mercato (indurimento) Gli oli vengono "idrogenati" per rompere i doppi legami degli acidi grassi "insaturi". Durante questo processo avvengono trasformazioni stereochimiche e spostamenti di doppi legami che in natura non esistono o sono molto raramente presenti. Il risultato è industrialmente soddisfacente, poiché si produce un grasso vegetale a buon mercato. Dal punto di vista medico è invece discutibile: l'organismo umano non dispone delle strutture enzimatiche necessarie a regolare la trasformazione metabolica di queste molecole 15
Grassi insaturi: liquidi a temperatura ambiente (doppi legami cis) Grassi saturi: solidi a temperatura ambiente, favoriscono l ipercolesterolemia e le malattie cardiovascolari La scritta grassi vegetali significa olio di palma e di cocco La scritta grassi idrogenati significa grassi saturi e grassi trans I grassi trans favoriscono l ipercolesterolemia, le malattie cardiovascolari e l invecchiamento I lipidi a temperatura ambiente si possono trovare in uno stato solido oppure liquido. I primi (solidi) vengono definiti grassi mentre i secondi(liquidi) sono gli oli Gli acidi grassi ω3(presenti soprattutto nel pesce) riducono i trigliceridi e prevengono l infarto e l ictus I lipidi sono presenti come componenti principali di condimenti come olio di oliva, di semi, burro e margarina, ma anche in quantità più o meno cospicua nei derivati del latte, nelle carni e nei salumi Livelli di assunzione raccomandati (12-15 anni) 1.6 g/kg/die 16
Lipidi di origine animale Gli oli e grassi di origine animale sono contenuti nei tessuti di diversi animali, nel pesce, nel latte deimammiferieneiderivatienelleuova Lipidi di origine vegetale Glioliegrassidioriginevegetalederivanodasemi (arachidi, girasole, mais, soia, colza, vinaccioli, sesamo..) o da frutti(oliva, palma) olio di arachidi, girasole, mais, soia olio di oliva 17
Tipo e qualità della matrice botanica Composizione Chimica dell olio Filiera pulitura frangitura gramolatura spremitura centrifugazione filtrazione Olio vergine d oliva raffinazione Olio d oliva SEMI vegetali pulitura e decorticazione macinazione estrazione con solvente desolventizzazione olio grezzo raffinazione Olio di semi Composizione in nutrienti dell olio extravergine d oliva GRASSI99% (trigliceridi) COMPONENTI MINORI 0.5%-1% Fenoli tocoferoli steroli alcoli -pigmenti colorati cere - vitamine liposolubili Composizione in nutrienti del burro GRASSI83.4% Grassi saturi 48.7% Grassi monoinsaturi 51.3% COMPONENTI MINORI 17% Acqua Proteine Carboidrati Zuccheri solubili 18
g su 100 g di parte edibile Burro Margarina Olio extravergined oliva Acido OLEICO 20.7 Acido OLEICO 32.05 Acido OLEICO (monoinsaturo) 73.6 Acido PALMITICO 20.8 Acido STEARICO 9.40 Acido LINOLEICO 1.57 Acido LINOLENICO 1.18 Acido PALMITICO 19.32 Acido STEARICO 5.53 Acido LINOLEICO 16.62 Acido LINOLENICO 1.02 Acido PALMITICO 10.64 Acido STEARICO 3.06 Acido LINOLEICO 7.85 Acido LINOLENICO 0.99 E necessario porre attenzione alla quantità ed alla qualità dei grassi alimentari Limitare la quantità di grassi saturi e di colesterolo, contenuti maggiormente nelle carni animali (insaccati), nel burro, nella panna e nei formaggi Preferire i grassi polinsaturi (olio di girasole e mais) ed in particolare quelli contenuti nel pesce e nell olio di pesce (acidi grassi omega 3) 19
Ancor più importante l utilizzo dei grassi monoinsaturi contenuti principalmente nell olio d oliva 20