I Nutrienti 1 Dr. Augusto Innocenti, PhD Biologo Nutrizionista Prof. a contratto Università di Parma Perfezionamento in Biochimica e Biologia Molecolare Phd in Neurobiologia e Neurofisiologia Nutrizione La scienza della nutrizione studia e valuta il bisogno di energia e materia di un dato organismo in funzione delle sue necessità e gli effetti di eventuali squilibri tra introito e consumi con i conseguenti effetti fisiologici e/o patologici. I processi nutrizionali possono essere suddivisi in tre fasi: la digestione, l assorbimento, il metabolismo. 1
Nutrienti Le molecole che possono fornire materia e/o energia all organismo sono dette nutrienti. Nutrienti semplici sono così definite quelle molecole che possono essere usate direttamente dall organismo (glucosio, aminoacidi ecc). Nutrienti complessi, o principi alimentari sono definite, invece, quelle sostanze che, sottoposte a idrolisi, generano nutrienti semplici (amido, proteine ecc). Nutrienti Tutti i nutrienti sono classificati in base a precise caratteristiche chimiche, in cinque grandi gruppi: Proteine Carboidrati Lipidi Vitamine Sali minerali ad essi si deve inoltre aggiungere l acqua. 2
Nutrienti In base al fabbisogno giornaliero si possono inoltre dividere i nutrienti in Macronutrienti molecole di cui il nostro organismo ha bisogno quotidianamente in dosi elevate, superiori al grammo. Micronutrienti sono invece sostanze che, pur svolgendo un ruolo fondamentale nell andamento dei processi fisiologici e biochimici sono necessarie in piccole quantità all organismo, nell ordine di milligrammi o microgrammi. Funzioni dei Nutrienti Bioenergetica: attraverso le vie cataboliche del metabolismo i macronutrienti forniscono all'organismo l'energia necessaria all esplicazione di tutte le funzioni biologiche, psicologiche e vitali. Carboidrati: primaria Lipidi: primaria Proteine: accessoria 3
Funzioni dei Nutrienti Plastica: i macronutrienti costituiscono i substrati plastici che forniscono la base per la formazione delle strutture biologiche: Amminoacidi: sono i mattoni fondamentali per la sintesi di nuovi tessuti o per la riparazione di quelli già esistenti Lipidi: costituiscono la base per la costruzione delle membrane cellulari. Funzioni dei Nutrienti Funzionale: i nutrienti concorrono direttamente o indirettamente alla regolazione delle funzioni metaboliche e fisiologiche dell organismo formando: Enzimi (proteine) Coenzimi (vitamine) Cofattori (sali minerali) Ormoni (proteine e lipidi) Neurotrasmettitori (proteine, vitamine) 4
Funzioni dei Nutrienti Idratazione: l acqua costituisce circa il 70% del peso corporeo di un essere umano adulto ed è fondamentale perché costituisce il mezzo in cui sono disciolti e reagiscono la maggior parte degli altri composti chimici. Macronutrienti Carboidrati Proteine Lipidi 5
Carboidrati Detti anche glucidi (glicidi) o zuccheri chimicamente sono idrati del Carbonio formati da catene di Carbonio e acqua secondo lo schema base: (CH 2 O) n dove n varia da 3 a 7 Carboidrati I carboidrati con 5 e 6 atomi di carbonio sono quelli maggiormente presenti in natura e di maggior interesse nutrizionale. Pentosi D-Ribosio D-Arabinosio D-Xilosio Esosi D-Glucosio D-Fruttosio D-Galattosio 6
Carboidrati Singole unità molecolari di carboidrati (monomeri) si possono unire a formare zuccheri più complessi. I carboidrati si suddividono quindi, a seconda della loro complessità, in: Monosaccaridi Disaccaridi Oligosaccaridi Polisaccaridi Monomeri Monosaccaridi Aminoacidi Acidi Grassi Nucleotidi Polimeri Polisaccaridi Proteine Grassi, Lipidi Acidi Nucleici 7
Monomeri Polimeri Monosaccaridi Rappresentano l unità di base dei carboidrati e sono costituiti da un unico monomero glucidico. Dal punto di vista biologico i più importanti sono gli esosi glucosio, fruttosio e galattosio per la loro valenza nutrizionale ed il pentoso Ribosio perché componente delle basi Nucleiche. 8
Monosaccaridi Il glucosio viene assimilato con i cibi ma può essere anche prodotto sia dalla digestione di molecole glucidiche più complesse sia attraverso la gluconeogenesi (principalmente nel fegato) a partire dallo scheletro di Carbonio di molecole non glucidiche. Dopo l assorbimento il glucosio può essere usato a) dalle cellule a scopo energetico b) immagazzinato a livello epatico e muscolare sotto forma di glicogeno (un polisaccaride). Monosaccaridi Il fruttosio si trova principalmente nella frutta e nel miele e entra nel metabolismo glucidico tramite una via accessoria. Il galattosio si ritrova come componente del lattosio una volta assimilato viene convertito a livello epatico in glucosio. 9
Monosaccaridi Disaccaridi Sono composti da due monomeri glucidici e assieme ai monosaccaridi vengono detti Zuccheri Semplici. Come i m. sono altamente solubili in acqua ed hanno sapore dolce. I più comuni disaccaridi sono: Saccarosio (Glucosio + Fruttosio) Lattosio (Glucosio + Galattosio) Maltosio (Glucosio + Glucosio) 10
Disaccaridi Oligosaccaridi Sono molecole formate da più di 2 monomeri glucidici ma da meno di 10 e si trovano principalmente nei legumi. Prevalentemente si trovano associati alle proteine per formare le proteine glicate o glicoproteine. Enzimi Anticorpi Ormoni Glucidi di membrana 11
Polisaccaridi Sono formati dall unione di molti monomeri glucidici (fino a migliaia) e possono essere sia di origine animale sia di origine vegetale. Amido polisaccaride vegetale di riserva Fibre polisaccaridi vegetali strutturali Glicogeno polisaccaride animale di riserva Polisaccaridi L amido è una catena di molecole di glucosio che si può presentare in forma lineare (amilosio) o in forma ramificata (amilopectina). La proporzione tra queste due forme determina la tipologia dell amido determinandone i tempi di digestione ed assimilazione: più alta la quantità di amilopectina più veloce sarà l assimilazione. 12
Polisaccaridi Le Fibre sono polisaccaridi strutturali comprendenti cellulosa e sono resistenti ai processi digestivi pur essendo in parte fermentate dai batteri intestinali interagendo così con i processi di assorbimento. 13
Polisaccaridi L importanza delle fibre nella dieta è stata rivalutata enormemente negli ultimi 20 anni proprio per questa loro caratteristica e per le loro capacità antiossidanti. In una dieta corretta si dovrebbe assumere 20-35 gr di fibre al giorno. Polisaccaridi Il Glicogeno è il polisaccaride di deposito dei tessuti animali ed è costituito da una catena ramificata formata da migliaia di molecole di glucosio. Il glicogeno si trova prevalentemente nei muscoli e nel fegato (in un rapporto di 4:1). 14
Polisaccaridi I Carboidrati assunti come nutrimento vengono scissi durante la digestione nelle unità originali di monosaccaridi ed il glucosio viene trasportato al fegato dove le molecole si ricombinano a formare il glicogeno. Indice Glicemico La rapidità con cui i carboidrati vengono assimilati viene quantificata da un indice denominato Indice Glicemico (IG), che è definito come il rapporto percentuale tra la risposta glicemica dovuta all'assunzione di un certo alimento, rispetto a quella di un alimento standard. L'indice glicemico nel linguaggio scientifico viene riferito spesso al glucosio, nella pratica clinica si preferisce prendere come riferimento un cibo tipico più vicino alla realtà quotidiana: il pane bianco. All alimento preso come standard di riferimento viene attribuito un indice glicemico pari a 100 e gli IG degli altri alimenti vengono espressi come percentuale dello standard. 15
Indice Glicemico Così considerando che la pasta ha un IG di 50-60 rispetto al pane bianco questo si tradurrà nel fatto che, a parità di peso, indurrà un innalzamento della glicemia, e una conseguente risposta insulinica, più bassa rispetto al pane bianco, ma, più alta rispetto, per esempio, ai fagioli che hanno un IG di 20-25. Fattori che influenzano l indice glicemico composizione glucidica (rapporto glucidi semplici/complessi, o in caso dell amido rapporto amilopectina/amilosio). metodo e dal tempo di cottura di un dato alimento l associazione di più macronutrienti in un singolo pasto. Indice Glicemico L importanza dell indice glicemico è data dal fatto che più lenta è l assimilazione di una stessa quantità di carboidrati migliore è la disponibilità degli stessi nell arco della giornata. Una dieta a indice glicemico medio basso ha effetti metabolici positivi sia sul controllo del tasso glicemico sia su quello dei lipidi plasmatici, in particolare sul tasso dei trigliceridi. 16
Indice Glicemico Carico Glicemico Tuttavia l IG non fornisce informazioni complete perché è indipendente dalla quantità di alimento assunto, si definisce allora come Carico Glicemico (CG) il prodotto dell IC di un alimento per la quantità espressa in grammi di carboidrati assunti con quel dato alimento. Per esempio, se si assumono 100 gr di pasta (100 gr di pasta contengono mediamente circa 80 gr di carboidrati) cotta al dente con IG 50 avremo: CG 80x50 = 400 17
Carico Glicemico Il carico glicemico quindi dà un indicazione più completa rispetto al semplice IG, proprio perché tiene conto non solo della qualità ma anche della quantità di un determinato alimento. Immaginate due alimenti contenenti uno 100gr di carboidrati a IG di 40 l altro 50gr di carboidrati con IG di 80 avremo per entrambi lo stesso CG, pur avendo IG diversi (50Х80=400, 100 Х40=400) Con un'analogia, l'indice glicemico sta al carico glicemico come il peso specifico sta al peso di un materiale. Carico Glicemico Da quanto detto, in una dieta è importante: cercare di scegliere alimenti a IG più basso mantenere dei carichi glicemici contenuti associare cibi che abbassano l IG come altri macronutrienti e soprattutto fibre, ovvero cercare di fare pasti completi dal punto di vista nutrizionale. Suddividendo l apporto calorico tra più macronutrienti (carboidrati, grassi, proteine, anziché solo carboidrati) si abbassa considerevolmente il carico glicemico di un singolo pasto. Ciò permette non solo di mantenere più elevata la quantità di energia derivata dai carboidrati, ma favorisce anche una migliore risposta glicemica. 18
Controllo Glicemico Pasto ad alto carico glicemico Pasto a basso carico glicemico Le Fibre Rallentano lo svuotamento gastrico, ritardando la digestione e l assorbimento dei nutrienti maggior senso di sazietà un miglior controllo della glicemia (abbassano l IG) relazione inversa tra consumo di fibra e diabete relazione inversa tra consumo di fibra obesità Alcune fibre, hanno un effetto ipocolesterolemizzante relazione inversa tra consumo di fibra e patologie cardiovascolari Il consumo di fibra è stato proposto per prevenire e/o coadiuvare la terapia farmacologia di varie patologie croniche quali stipsi, diverticolosi, diabete, dislipemie, morbo di Crohn, ulcera peptica 19
Le Fibre Riduzione dell assorbimento di vitamine e minerali che può portare ad effetti indesiderati, specialmente in popolazioni che consumano diete qualitativamente e/o quantitativamente povere di nutrienti. In realtà nei paesi occidentali questo rischio è molto remoto e strettamente legato a condizioni patologiche particolari (es malassorbimento, anoressia) L assunzione di molti farmaci deve essere distanziata dal consumo di alimenti ricchi di fibre perché quest ultime possono rallentarne l assorbimento Quindi l azione delle fibre sull assimilazione dei nutrienti non sempre è desiderabile, pertanto il loro inserimento all interno di una corretta alimentazione deve esser gestita al pari di quella degli altri nutrienti. 20