Macro Nutrienti: Carboidrati, classificazione e reazioni chimiche

Università San Raffaele Roma

Professore Salvatore Velotto Argomento Macro Nutrienti - CarboidratiT

Principi Alimentari e Nutrienti

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Gli alimenti contengono un insieme di sostanze chimiche di varia complessità, genericamente definite principi alimentari. Attraverso i processi della digestione, i principi alimentari degli alimenti si scindono in unità più semplici, pronte per essere assorbite e utilizzate dall'organismo. Poiché queste unità più semplici sono le sostanze della nutrizione, esse vengono definite principi nutritivi o nutrienti.

I Principi Alimentari

I PRINCIPI ALIMENTARI sono presenti negli ALIMENTI

Macronutrienti

MACRONUTRIENTI Forniscono energia e sono necessari per il fabbisogno dell'organismo in quantità misurabili in grammi.

• GLUCIDI (1 g -> 4 kcal)
• PROTIDI (1 g -> 4 kcal)
• LIPIDI (1 g -> 9 kcal)

Micronutrienti

MICRONUTRIENTI Non forniscono energia e sono neces- sari per il fabbisogno dell'organismo in quantità misurabili generalmente in milli- grammi o microgrammi.

• VITAMINE
• SALI MINERALI

Macronutriente Non Energetico

MACRONUTRIENTE NON ENERGETICO Costituisce il mezzo disperdente degli altri nutrienti ed è fondamentale per la vita dell'organismo. Il consumo si misura in ml, cl o l.

• ACQUA

Macro Nutrienti - Carboidrati 2 di 34T

Il Concetto di Energia

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Il concetto di energia In alimentazione è ancora largamente impiegato il termine kcal (chilocaloria) o Cal (grande caloria) che corrisponde a 1000 cal (piccole calorie). La piccola caloria o 1 cal è la quantità di calore necessaria per elevare di 1 grado centigrado (da 14,5 a 15,5 °℃) 1 g di acqua distillata, alla pressione di una atmosfera. L'unità di misura dell'energia nel Sistema Internazionale è il joule (J) che è definito come il "lavoro effettuato da una for- za lavoro di un newton (N) lungo una distanza di un metro": 1 J = 1 N x 1 m Un newton, a sua volta, è definito come la forza che pro- duce l'accelerazione di un metro al secondo ad un corpo della massa di un chilogrammo. Tra la scala calorica ed il joule esiste una facile equazione matematica di conversione: 1 kcal (chilocaloria) = 4,184 KJ (chiloJoule) L'equivalenza 1kcal = 4,184 kJ è quella adottata nelle ta- belle ufficiali di composizione dell'INRAN.

Il Concetto di Valore Nutrizionale

Il concetto di valore nutrizionale Il valore nutrizionale di un alimento esprime la sua ricchez- za di nutrienti in funzione del numero di chilocalorie (kcal) fornite. Per esempio, una banana e una caramella possono fornire entrambe 100 kcal, ma la banana contiene anche vitamine e sali minerali, mentre la caramella ne è priva. Da una alimentazione a base di cibi di basso valore nutriziona- le si ricavano calorie sufficienti a soddisfare il fabbisogno energetico, ma l'apporto di nutrienti è in genere inadegua- to. Nei Paesi occidentali i moderni stili alimentari comporta- no spesso l'assunzione di alimenti e bevande ricchi di tali calorie, che vengono definite "vuote"

Banana

Banana Calorie 100 chilocalorie Minerali Fosforo, calcio, potassio, ferro Vitamine Vitamine A, B2, B3, B6

Caramella

Caramella Calorie 100 chilocalorie Minerali Nessuno Vitamine Nessuna

Macro Nutrienti - Carboidrati 3 di 34T

Micronutrienti e Macronutrienti

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Micronutrienti e Macronutrienti

Macronutrienti

Macronutrienti

• Carboidrati
• Lipidi
• Proteine

Micronutrienti

Nutrienti Micronutrienti

• Sali Minerali
• Vitamine

Macro Nutrienti - Carboidrati 4 di 34T

Carboidrati: Classificazione

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Carboidrati I carboidrati, chiamati anche glucidi o zuccheri, rappresentano la principale fonte di energia, costituendo il 55-60% della quota calorica giornaliera di un individuo. La classificazione dei glucidi è fatta sulla base della loro struttura chimica o delle loro caratteristiche nutrizionali.

Classificazione su Base Chimica

Classificazione su base chimica

• monosaccaridi: di colore bianco, con sapore dolce, solubili in acqua e insolubili nei solventi organici;
• oligosaccaridi: solubili in acqua, con sapore dolce, formati da 2 a 10 unità di monosi unite con legame glicosidico;
• polisaccaridi: poco solubili o insolubili in acqua, privi di sapore dolce, contengono numerose unità di monosi, unite da legame glicosidico.

Classificazione su Base Nutrizionale

Classificazione su base nutrizionale Carboidrati semplici comprendono:

• Zuccheri (monosaccaridi, disaccaridi, polioli);
• Oligosaccaridi.

Sono quelli che assumiamo dagli zuccheri e dai cibi dolci: torte, biscotti, cioccolatini, caramelle, miele .... Vengono assimilati dall'organismo molto velocemente perché non devono essere scomposti in strutture più semplici; sono in grado, quindi, di fornirci energia già da pochi minuti dopo l'assunzione.

Macro Nutrienti - Carboidrati 5 di 34T

Carboidrati Complessi

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Carboidrati Carboidrati complessi: Comprendono:

• Polisaccaridi (amido, polisaccaridi non amidacei).

Si trovano prevalentemente nei cibi farinacei come pane e pasta, ma in quantità minori anche in legumi, carne e pesce. I carboidrati di questo tipo devono essere scomposti in molecole più semplici per poter essere assimilati dall'organismo, per cui ci forniscono energia più lentamente ma per un periodo più lungo. Un altro tipo di terminologia prevede la distinzione in:

• carboidrati disponibili (carboidrati semplici, amido);
• carboidrati non disponibili (fibra alimentare).

Macro Nutrienti - Carboidrati 6 di 34T

La Fibra Alimentare

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto La Fibra La fibra è costituita per la maggior parte da carboidrati complessi, non direttamente utilizzabili dall'organismo umano. Alcuni di questi composti (cellulosa, emicellulosa e lignina) sono insolubili in acqua e agiscono prevalentemente sul funzionamento del tratto gastrointestinale, ritardando lo svuotamento gastrico e facilitando nell'intestino l'evacuazione delle feci. Altri composti (pectine, gomme e mucillagini) sono solubili in acqua e regolano l'assorbimento di alcuni nutrienti (zuccheri e grassi) contribuendo così al controllo del livello di glucosio e di colesterolo nel sangue. La fibra insolubile è contenuta soprattutto nei cereali integrali, nelle verdure e negli ortaggi, mentre quella solubile è presente soprattutto nei legumi e nella frutta.

Macro Nutrienti - Carboidrati 7 di 34T

Fibra Alimentare Idrosolubile

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Fibra alimentare idrosolubile

Composizione della Fibra Idrosolubile

Da cosa è costituita E' costituita da galattomannani, pectine, gomme e mucillagini. Ha la proprietà di formare gel e di essere altamente fermentabile.

Alimenti con Fibra Idrosolubile

Alimenti in cui è presente E' contenuta principalmente nella frutta, in alcuni legumi, nelle verdure e nei fiocchi d'avena.

Effetti della Fibra Idrosolubile

- Rallentamento dello svuotamento gastrico e senso di sazietà - rallentamento del transito intestinale - aumento dell'eliminazione degli acidi biliari - riduzione dell'assorbimento e della produzione di colesterolo Effetti nell'organismo Utile nell'alimentazione di soggetti con disturbi metabolici che traggono vantaggio da un assorbimento dei nutrienti lento e/o ridotto (diabetici ecc.) e nelle diete per la riduzione del peso (induce senso di sazietà).

Macro Nutrienti - Carboidrati 8 di 34T

Fibra Alimentare Non Idrosolubile

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Fibra alimentare non idrosolubile

Composizione della Fibra Non Idrosolubile

Da cosa è costituita E' costituita da cellulosa, emicellulose e lignina. E' caratterizzata soprattutto dalla capacità di fissare acqua.

Alimenti con Fibra Non Idrosolubile

Alimenti in cui è presente E' contenuta principalmente nella crusca di cereali.

Effetti della Fibra Non Idrosolubile

- Aumento della massa fecale - accelerato transito intestinale - riduzione del tempo di contatto con la mucosa intestinale di sostanze potenzialmente nocive Effetti nell'organismo E' particolarmente indicata per la regolazione delle funzioni intestinali (prevenzione e trattamento della stipsi e della diverticolosi intestinale).

Macro Nutrienti - Carboidrati 9 di 34T

I Carboidrati: Monosaccaridi, Oligosaccaridi, Polisaccaridi

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto I Carboidrati

Monosaccaridi

Monosaccaridi

• Glucosio
• Galattosio
• Fruttosio

Oligosaccaridi

Oligosaccaridi

• Maltosio
• Lattosio
• Saccarosio

Polisaccaridi

Polisaccaridi

• Amido
• Glicogeno

Macro Nutrienti - Carboidrati 10 di 34T

Monosaccaridi Principali

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Monosaccaridi

Glucosio

Glucosio Galattosio Fruttosio Glucosio (zucchero d' uva) CH 2OH C=0 1 Presente soprattutto in frutta e verdura. Si ritrova anche nel sangue umano come prodotto della digestione dei carboidrati alimentari. HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH2OH

Galattosio

Galattosio Costituente del disaccaride lattosio e del trisaccaride raffinosio, di glucosidi, glicolipidi e glicoproteine. Proiezione di Fisher della molecola di D-glucosio H H- OH HO- -H HO -H H- -OH CH2OH Proiezione di Fisher della molecola di D-galattosio

Macro Nutrienti - Carboidrati 11 di 34 Monosaccaridi principali presenti negli alimenti I più semplici carboidrati sono i monosaccaridi, che rappresentano i monomeri, a partire dai quali vengono prodotti glucidi più complessi. I monosaccaridi più diffusi in natura contengono cinque atomi di carbonio (pentosi) o sei atomi di carbonio (esosi).T

Fruttosio

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Monosaccaridi Fruttosio (levulosio) E' presente in grandi quantità in molti tipi di frutta ed anche in alimenti vegetali quali cipolle, patate dolci e barbabietola oltre che nel miele. In genere in questi alimenti il rapporto glucosio: fruttosio è 1:1 Può trovarsi in commercio come dolcificante sintetico (sciroppo ad alto contenuto di fruttosio) ottenuto da amido di mais idrolizzato.

Struttura del Fruttosio

Glucosio Galattosio Fruttosio CH 2OH C=0 HO- HO H OH H- -OH H-C-OH 1 H-C-OH - CH 2OH Proiezione di Fisher della molecola di fruttosio CH2OH CH-OH HO- OH OH H OH OH H OH H-OH CH-OH OH H -OH 0 CH_OH D-Fructose H OH OH OH OH OH OH H OH D.Fructopyranose (70% ) Forme isomeriche del fruttosio

Macro Nutrienti - Carboidrati 12 di 34 O CH_OH HO-C-H 1 D.Fructofuranos e (30% ) 0T

Oligosaccaridi Principali

Università San Raffaele Roma Salvatore Velotto Oligosaccaridi Oligosaccaridi principali presenti negli alimenti Gli oligosaccaridi sono carboidrati la cui molecola deriva dalla condensazione di più molecole di monosaccaridi, da due a cinque, con perdita di una o più molecole d' acqua e formazione di un legame (legame glicosidico)

Maltosio

Maltosio Lattosio Saccarosio Maltosio (Zucchero di malto) Si ritrova nel malto o orzo germinato dove si forma per idrolisi enzimatica dell' amido da parte delle amilasi. E' costituito da 2 molecole di glucosio unite da legame a-1,4- glicosidico.

Lattosio

Lattosio Presente nel latte di origine animale. E' costituito da galattosio e glucosio uniti da legame b- 1,4-glicosidico. H OH HO HO -HH OH H `OH HO- -OH H OH H Maltosio CH2OH CH2 OH O 0 HO OH BO OH OH OH OH H Lattosio

Macro Nutrienti - Carboidrati 13 di 34