2 MDA 08

Olimpia Fattoruso

Corso di Laurea Specialistica in Biotecnologie Mediche – AA 2007/2008

METODOLOGIE DI DIETETICA APPLICATA

23/04/08ALIMENTI FUNZIONALI

ALIMENTI TRANSGENICI

NUTRIZIONE DEL III MILLENNIONUTRIZIONE DEL III MILLENNIO

Alimenti funzionaliAlimenti funzionali

Alimenti per scopi dietetici particolariAlimenti per scopi dietetici particolari

Alimenti fortificati o arricchitiAlimenti fortificati o arricchiti

Integratori alimentariIntegratori alimentari

ALIMENTI FUNZIONALIALIMENTI FUNZIONALI

Alimenti caratterizzati da effetti addizionali dovuti alla Alimenti caratterizzati da effetti addizionali dovuti alla presenza di componenti, generalmente non nutrienti, che presenza di componenti, generalmente non nutrienti, che interagiscono più o meno selettivamente con una o più interagiscono più o meno selettivamente con una o più funzioni fisiologiche dell’organismo (biomodulazione)funzioni fisiologiche dell’organismo (biomodulazione)

Grazie al ruolo metabolico e regolatorio (fisiologico) di Grazie al ruolo metabolico e regolatorio (fisiologico) di questi componenti, ne possono derivare effetti positivi sul questi componenti, ne possono derivare effetti positivi sul mantenimento della salute e/o la prevenzione delle malattie mantenimento della salute e/o la prevenzione delle malattie

Alimenti la cui assunzione è in grado di concorrere ad un Alimenti la cui assunzione è in grado di concorrere ad un risultato finale, monitorabile, positivo per la salute risultato finale, monitorabile, positivo per la salute dell’uomodell’uomo

Devono contenere ingredienti e componenti convenzionali e Devono contenere ingredienti e componenti convenzionali e devono poter essere consumati sotto forma di alimenti, non devono poter essere consumati sotto forma di alimenti, non di preparazioni farmaceutichedi preparazioni farmaceutiche

ALIMENTI FUNZIONALI: esempi

Broccoli, cavolo, verza isotiocianati Pomodori e derivati licopene Soia e derivati isoflavoni Tè verde catechine Uva, lamponi, mirtilli, fragole, arance rosse

antocianidine Carote, zucca, melone, albicocche carotenoidi Aglio e cipolla composti solforati Cicoria inulina Avena e derivati b-glucano Yogurt e latti fermentati probiotici

Perché dovremmo chiamare funzionale un

alimento come il pomodoro, l’aglio, la zucca,

le carote, la soia che sono normalmente

presenti sulla nostra tavola ?

Potremmo pensare che l’offerta di un “alimento funzionale" sia finalizzata a nascondere un cibo modificato, addizionato con integratori, per aumentarne il costo, corretto chimicamente o geneticamente modificato.

Obiezioni

Obiezioni

Un “alimento funzionale", indicato alla prevenzione o alla cura di una particolare patologia, può essere utilizzato quotidianamente? Può avere delle controindicazioni? Queste considerazioni mettono inoltre in evidenza un altro pericolo che è quello della eccessiva medicalizzazione dell’alimento che viene proposto come un farmaco che, come tale, dovrebbe allora riportare indicazioni e controindicazioni in etichetta.

DEFINIZIONE

Consensus document on Functional Food Science in Europe (FUFOSE), 1999, Linee guida Min. Salute, 2002

"Un alimento può essere considerato funzionale se viene scientificamente dimostrato che può implicare un effetto benefico e mirato su una o più funzioni dell'organismo, al di là di adeguati effetti nutritivi, in modo tale che risultino evidenti un miglioramento dello stato di salute e di benessere e/o una riduzione del rischio di malattia.”



CARATTERISTICHE

E’ un alimento, non una pillola, una capsula o un integratore alimentare

I suoi effetti sono riconosciuti dalla comunità scientifica

In aggiunta agli adeguati effetti nutrizionali, esplica effetti benefici sulle funzioni dell’organismo, che possono migliorare il benessere e la salute o ridurre il rischio di malattie

Esercita la sua funzione nelle quantità normalmente previste da una dieta equilibrata

ALIMENTI PER SCOPI DIETETICI ALIMENTI PER SCOPI DIETETICI PARTICOLARIPARTICOLARI

Alimenti formulati per soddisfare bisogni dietetici Alimenti formulati per soddisfare bisogni dietetici che esistono a causa di particolari condizioni che esistono a causa di particolari condizioni fisiche e/o patologie e disordinifisiche e/o patologie e disordini

La composizione di questi alimenti differisce La composizione di questi alimenti differisce significativamente dalla composizione dei comuni significativamente dalla composizione dei comuni cibi di natura comparabilecibi di natura comparabile

Esempi: latte delattosato, pasta aproteica, pasta Esempi: latte delattosato, pasta aproteica, pasta senza glutinesenza glutine

ALIMENTI FORTIFICATI O ALIMENTI FORTIFICATI O ARRICCHITIARRICCHITI

Alimenti in cui sono stati aggiunti uno o Alimenti in cui sono stati aggiunti uno o più nutrienti essenziali allo scopo di più nutrienti essenziali allo scopo di prevenire o correggere carenze dimostrate prevenire o correggere carenze dimostrate nella popolazione o in uno specifico gruppo nella popolazione o in uno specifico gruppo di popolazionedi popolazione

Esempi: latte addizionato di calcio e vit. DEsempi: latte addizionato di calcio e vit. D

INTEGRATORI ALIMENTARIINTEGRATORI ALIMENTARI

Sono prodotti formulati al fine di integrare la dieta,Sono prodotti formulati al fine di integrare la dieta, nel caso essa sia carente in uno o più nutrienti nel caso essa sia carente in uno o più nutrienti o quando i fabbisogni degli stessi risultino aumentatio quando i fabbisogni degli stessi risultino aumentati

Gli integratori dietetici comprendono una gamma vasta e differenziata di prodotti (minerali, vitamine, nutrienti energetici, estratti vegetali, aminoacidi, ecc.) che hanno lo scopo, in genere, di integrare la razione alimentare di un individuo, qualora non sia possibile con i soli alimenti soddisfarne i fabbisogni nutrizionali specifici.

Recentemente ad esempio è stato introdotto nelle farmacie un integratore alimentare contenente un estratto di una varietà di cappero di Pantelleria (Capparis Spinosa), che risulta in grado di contrastare gli effetti deleteri provocati dagli allergeni in soggetti allergici.

Capparis Spinosa

Primo Livello Identificazione del phytochemical e comprensione dei meccanismi di interazione tra l’alimento (o ingrediente) e la regolazione dell’espressione genica e/o di funzioni biochimiche e potenziali effetti fisiologici.

Come nasce un prodotto funzionale?La strategia proposta da M. Roberfroid si basa su tre punti

Secondo Livello

Sviluppo di modelli e metodologie (ad esempio biomarkers) per dimostrare, attraverso studi di nutrizione umana, gli effetti fisiologici e le loro conseguenze, così da poter stabilire

Functional o physiological claims

Come nasce un prodotto funzionale?

Terzo Livello

Disegno di adeguati, e sufficientemente ampi, studi di nutrizione umana per dimostrare, al di là degli effetti funzionali, un beneficio sulla salute, compresa la prevenzione di malattie, così da poter stabilire

Health Claims

Come nasce un prodotto funzionale?

FUNCTIONAL CLAIMS Si riferiscono agli effetti biologici che derivano dall’interazione tra un componente dell’alimento (nutriente o non-nutriente) con l’espressione genica e/o le funzioni biochimiche cellulari, senza riferimento ad effetti positivi sulla salute o alla prevenzione di malattie

HEALTH CLAIMSSi riferiscono alla prevenzione di patologie attraverso il consumo di specifici componenti di alimenti (es. prevenzione di CHD, aterosclerosi, epatopatie, malattie gastrointestinali, osteoporosi)

ALIMENTI FUNZIONALI

BIOTECNOLOGO

MEDICO CHIMICO

Settori di applicazione e di Settori di applicazione e di sviluppo degli alimenti sviluppo degli alimenti

funzionalifunzionali Fisiologia dell’apparato Fisiologia dell’apparato

gastroentericogastroenterico Stress ossidativoStress ossidativo Rischio cardiovascolareRischio cardiovascolare MetabolismoMetabolismo Sviluppo e accrescimentoSviluppo e accrescimento Prestazioni intellettive e processi Prestazioni intellettive e processi

cognitivicognitivi Fitness e sportFitness e sport

Alimenti funzionali a target intestinale

• PROBIOTICI

• PREBIOTICI

PROBIOTICI

Lactobacilli e bifidobatteri presenti o utilizzati nello yogurt o in prodotti lattiero-caseari fermentati.

Effetti funzionali: migliorano l’intolleranza al lattosio e aumentano le difese immunitarie locali e sistemiche.

Sostanze di natura glicidica non digeribili, che non vengono idrolizzate dagli enzimi del tratto gastrointestinale umano, ma che stimolano la crescita e/o l’attività di uno o un limitato numero di batteri nel colon, portando ad un miglioramento della salute dell’ospite

Prebiotico e fibra alimentare non sono sinonimi.

La fibra alimentare è di per sé un ingrediente funzionale

PREBIOTICI

Carboidrati con un grado di polimerizzazione > 2 e generalmente < 10 non idrolizzabiliSubstrato metabolico elettivo della microflora intestinale di cui stimolano la crescitaI prebiotici più studiati sono gli oligofruttani (polimeri del fruttosio che terminano con un glucosio). Essi comprendono:•Frutto-oligosaccaridi o FOS (< 10)•Inulina (10-60): cicoria, aglio, cipolla, porro, banana, carciofi • -glucano: avena

PREBIOTICI

Cereali come Alimenti Funzionali come possono essere

funzionalizzati?Come fonte di fibra alimentare Come fonte di composti antiossidanti

(orzo)

Come prebiotici, grazie al loro contenuto di carboidrati non digeribili (avena)

Come materiale da mettere nelle capsule di probiotici per aumentarne la stabilità

La frutta, la verdura, gli ortaggi sono notoriamente ricche fonti di antiossidanti e nutrienti.

Sta divenendo sempre più attuale ed importante, proprio per sfruttarne al meglio le proprietà, la valutazione del potere antiossidante della frutta e della verdura.

Stress ossidativo

ROS

Fonti endogeneMitocondriPerossisomi

NADPH ossidasiCitocromo P450

Difese antiossidantiSistemi enzimatici

SOD, CAT, GSH-PxSistemi non enzimaticiGlutatione, vitamine A

E C B6 B9, chelanti

Fonti esogeneRaggi UV

Radiazioni ionizzantiInquinamento

FumoChemioterapici

omeostasi

normalità

Alterazione difunzioni fisiologiche

CrescitaFagocitosiApoptosiDetossificazione

Alterazione difunzioni fisiologiche

Danni casuali

Danni specifici

InvecchiamentoMalattiaMorte cellulare

Aterosclerosi

Lesione cellulare

Malattie cronico-

degenerative

Antocianidine

Sulfuri allilici

Carotenoidi

Glucosinati

Licopene

Isoflavoni

Flavonoidi

Nel 1993, il medico e chimico Guohua Cao (National Institute on Aging, Bethesda, USA) ha pubblicato i principi del dosaggio ORAC.La metodica è stata messa a punto allo scopo di valutare la protezione che le sostanze antiossidanti forniscono all’organismo nei confronti di idrossidi e perossidi reattivi. Il metodo è stato studiato per testare campioni di siero umani prodotti vegetali, cibi, prodotti farmaceutici e cosmetici.È ritenuto l’unica metodica in grado di misurare la capacità inibente che può esercitare un antiossidante sui radicali liberi. All’unità di misura del potere antiossidante è stato attribuito il nome di unità ORAC.

ORAC TEST (Oxygen Radical Absorbance Capacity)

Il metodo utilizza la BETA-FICOERITRINA (BETA-PE) come proteina indicatrice (marker di fluorescenza) e il 2,2’-azobis (2-amindinopropano) dicloridrato (AAPH), azocomposto solubile in acqua che forma, a velocità costante, radicali perossilici acquosi.

La fluorescenza della BETA-PE è altamente sensibile alla conformazione e all’integrità chimica della proteina stessa.

La perdita della fluorescenza in presenza di radicali perossilici è un indice del danno ossidativo generato dalle specie reattive.

Finché gli antiossidanti sono in grado di catturare i radicali, essi proteggono il marker di fluorescenza dal decadimento; terminato l’effetto degli antiossidanti, i radicali reagiscono con la BETA-PE che perde fluorescenza.

Il tempo di decadimento della fluorescenza è proporzionale alla quantità ed alla attività degli antiossidanti presenti nel campione.

Descrizione del metodo ORAC

L’area al di sotto della curva (AUC) è proporzionale alla concentrazione di antiossidanti presenti nel campione.

I risultati finali sono calcolati usando la differenza delle AUC di decadimento della BETA-PE (fluorescenza relativa vs tempo) tra il campione in esame ed il bianco.

20 k [(S campione - S bianco)/(S Trolox - S bianco)]k = fattore di diluizione

S = area sotto la curva di decadimento della fluorescenza


La reazione è calibrata usando uno standard,TROLOX (acido 6-idrossi-2,5,7,8-tetrametilcroman-2-carbossilico), un analogo idrosolubile della vitamina E.

I risultati del saggio sono riportati sulla base dell’equivalenza:

1 unità ORAC = 1 µM di equivalenti Trolox®

La BETA-PE è stata recentemente sostituita con la fluorescina (FL) e l’analisi ribattezzata ORACFL.


Oggi i ricercatori stanno cercando di individuare quante unità ORAC siano necessarie per il benessere dell’organismo e per contrastare i processi degenerativi alla base dell’invecchiamento delle cellule e di alcune importanti patologie.

È stato stimato che ogni persona dovrebbe introdurre una quantità di vegetali pari a 5000 unità ORAC al giorno per godere pienamente dei benefici degli antiossidanti contenuti.

La frutta e la verdura fungono da veicolo di antiossidanti. Per assicurare il giusto apporto di unità ORAC i nutrizionisti consigliano di fare almeno cinque pasti di frutta e verdura al giorno.

Biomarkers di stress ossidativo

antiossidanti

Vitamine A - E - C b-carotene – folati B12 - B6 – selenio

Mg - Zn - Cu - omocisteina

SOD - CAT - GSH-Px GSH-Rx – TRX1 nel GR

LipidiDNAProteine

biomolecoleossidate

Biomarkers di ossidazione lipidica

1. Sostanze reattive dell’acido tiobarbiturico (TBARS)

Il saggio TBARS su plasma

Saggio spettrofotometrico che misura un cromogeno che si sviluppa tra l’ TBA e malonildialdeide (marker di lipossidaz.)

Poco specifico per interferenza con altri substrati del TBA

Si preferisce quindi usare l’HPLC

2. F2-isoprostani

Derivano dalla perossidazione ROS-indotta degli acidi arachidonico e linolenico costituenti fondamentali delle membrane

Sono molecole prostaglandino-simili

L’isoprostano più abbondante è la 8-isoprostaglandinaF2 (8isoPGF2)

Si dosano sulle urine meglio che sul siero

Metodo della GS/MS costoso per screening ma sensibile e specifico

Saggio immunoenzimaticomeno specifico per reazioni crociate con altri prostanoidi

Biomarkers di danno ossidativo del DNA

1. 8-OH-deossiguanosina (8-oxo-dG)

È il marker più usato per valutare il danno ossidativo del DNA

L’ossidazione del C-8 della guanina provoca una trasversione G T nel DNA

Misurata su DNA di linfociti e di altri tessuti e sulle urine

HPLC, GC/MS, ELISA

2. Autoanticorpi verso HMdU (idrossimetildeossiuridina)

Dosaggio con ELISA

L’HMdU deriva dall’ossidazione della timina

L’uomo produce autoanticorpi contro HMdU



3. COMET ASSAY (variante con Endonucleasi III)

Elettroforesi su microgel del DNA di singole cellule

Se ci sono danni all’elica, il DNA si rilassa e assume l’aspetto della coda di una cometa

L’ampiezza della cometa è proporzionale al danno e al numero di “breaks” sul DNA

COMET ASSAY

Biomarkers di ossidazione delle proteine

Proteine carbonilate

Saggio colorimetrico convenzionale con dinitrofenilidrazina

Saggio ELISA

Plasma

Elevati valori di proteine carbonilate sono associate con malattia di Alzheimer, Parkinson, distrofia muscolare di Duchenne, artrite reumatoide

Soia e Mais: i cibi invisibiliSoia e Mais: i cibi invisibili

Soia e mais transgenici sono gli OGM più largamente prodotti e diffusi.

Erroneamente tendiamo a pensare che non facciano quasi parte della nostra dieta, al contrario sono presenti, come cibi fantasma, in migliaia di prodotti confezionati.

Proteine estratte dalla soia (ripieno di ravioli e tortellini). Sull'etichetta spesso si trova solo la dicitura "proteine vegetali"

Latte di soia è venduto come surrogato del latte in polvere materno per i bambini che non lo tollerano

Farina di soia (prodotti da forno)

Soia è presente nel 90% dei biscotti e dei prodotti di pasticceria, perché ne aumenta la friabilità

Soia (1)Soia (1)

Viene usata come proteina vegetale nei gelati, per aumentare il volume e la sofficità

Olio di soia

Lecitina di soia fa da emulsionante (miscela le parti oleose a quelle acquose) nella cioccolata, negli snack, nei budini, ecc… Quasi sempre sulle etichettature appare solo la scritta "emulsionanti”

Nelle salamoie per la cottura dei prosciutti e in molti piatti pronti.

Soia (2)Soia (2)

Amido modificato di mais nei condimenti e nelle salse preconfezionati (come quelli per insalate);

Farina di mais nei fiocchi di cereali per la colazione;

L'olio, l'amido e l'amido modificato di mais sono usati nella produzione della maionese e di altre salse;

Alimenti per neonati (omogeneizzati) contengono amido di mais

Mais (1)Mais (1)

grano per insalate, la polenta e i pop corn

budini, gelatine, gelati

in forma di farina e di maltodestrina il mais è usato nelle creme e nelle minestrine (addensante)

l'amido di mais viene utilizzato come ingrediente del lievito (anche nel pane)

le gomme da masticare contengono sorbitolo (dà il gusto fresco) e sciroppo di glucosio, entrambi derivati dal mais.

Mais (2)Mais (2)

ORGANISMO GENETICAMENTE MODIFICATO: un organismo il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto avviene in natura con l’accoppiamento o la ricombinazione genetica naturale.

Uno o più geni isolati da altri organismi vengono introdotti nel patrimonio genetico dell’organismo che si vuole modificare.

OGM ? Che cosa sono?

OGM ?

Modificazioni a livello del DNA di

•Microrganismi•Piante•Animali

mediante inserzione di frammenti genici estranei

Come è possibile creare un Organismo Geneticamente Modificato?

OGM ?

1. Il DNA viene tagliato con enzimi di restrizione2. Il plasmide viene tagliato con gli stessi enzimi3. Il plasmide viene aperto4. Il DNA, portatore del gene isolato, viene incollato al plasmide tramite un specifico enzima detto DNA ligasi5. Si forma un plasmide transgenico con la resistenza all'antibiotico datagli dal gene estraneo

OGM

Il più noto alimento transgenico è il MAIS BT molto più resistente rispetto al fratello "naturale", grazie alla capacità di uccidere le larve di lepidotteri e di resistere agli erbicidi.

OGM sulle nostre tavoleOGM sulle nostre tavole

BACILLUS THURINGIENSIS

Le larve di lepidottero

muoiono entro pochi giorni

-endotossina

BACILLUS THURINGIENSIS

Agronomia: semi resistenti a stress ambientali

Alimentazione e salute pubblica: semi o alimenti con livelli aumentati di nutrienti

Medicina: frutti o vegetali in grado di produrre vaccini o nuove forme di farmaci

Industria e ambiente: semi in grado di produrre prodotti chimici vari

OGM campi di applicazione

ALLERGENICITA’ALLERGENICITA’

• L’allergia al cibo coinvolge una reazione del sistema immune contro un cibo non manipolato o contro componenti di esso

• Molte delle allergie al cibo sono mediate da IgE , rilascio consequenziale di istamina da basofili e mast-cells.

• Proteine che possono essere allergeniche hanno un range tra 10000-70000 Da e sono stabili al calore e resistenti alle proteasi

• Si calcola che solo circa 200 proteine sulle centinaia di migliaia di proteine che l’uomo ingerisce col cibo sono allergeniche

DIRETTIVE PER DIRETTIVE PER ALLERGENICITA’ALLERGENICITA’

APPROCCI PER STABILIRE IL POTENZIALE ALLERGENICO DI CIBI OGM

• % omologia di struttura della proteina con allergeni noti

• % omologia di sequenza con allergeni noti (stringa conservata di 8-12 aa consecutivi)

• identità sierologica

• stabilità proteolitica

• test su animali modello

COME VIENE GARANTITA LA COME VIENE GARANTITA LA SICUREZZASICUREZZA

• Rintracciabilità

• Etichettatura

RICERCA DI OGM NEGLI RICERCA DI OGM NEGLI ALIMENTIALIMENTI

Analisi delle proteine Immunoenzimatica

Analisi del DNA

Qualitativa (si/no)• ricerca del prom. 35S• ricerca del trans. specifico

Quantitativa (% della presenza)

Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA)Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA)

• Metodo usato per misurare la concentrazione di una molecola di interesse in una miscela complessa (siero)• Si possono determinare sia la concentrazione di molecole proteiche (antigeni) che di anticorpi•Per la rivelazione utilizza anticorpi o antigeni legati ad un enzima facilmente dosabile•Il METODO DEL DOPPIO ANTICORPO è quello maggiormente usato e consiste nell’aggiungere antigene ad un anticorpo specifico legato ad una fase solida, si lava e si aggiunge l’anticorpo coniugato ad un enzima. Dopo un secondo lavaggio si aggiunge il substrato dell’enzima. • L’attività enzimatica misurata sarà direttamente proporzionale alla quantità di antigene presente

Supportosolido

Anticorpi

Antigene

Enzima Es.Beta-Galattosidasi

Substrato privodi colore

Prodotto

Analisi qualitativa (screening)

I STEP

Rivela la presenza/assenza dell’OGM nel campione

Si ricerca la presenza di sequenze regolatrici comuni alla maggior parte degli OGM

risultatopositivo

Si identifica il transgene presente, verificando se è uno di quelli autorizzati in

commercio

risultatonegativo

L’analisi si arresta

Nessun transgene autorizzato

Alimento illegale

Transgene autorizzato

II STEP

Analisi quantitativa

Se i singoli transgeni superano la percentuale dell’1% scatta l’obbligo di riportarne la presenza in etichetta

ITER per il RILEVAMENTO di OGM negli alimenti mediante TEST sul DNA

GENI BERSAGLIO nell’analisi qualitativa degli alimenti

Individuazione del transgene

Elementi caratteristici dei costrutti ricombinanti

Promotore CaMV 35S

Transgene tNOSGene

marcatore

Promotore CaMV 35S

tNOS

Gene marcator

ePCR QUALITATIVA

Amplificazione di una delle seguenti sequenze:

Amplificazione di geni sicuramente presenti nel campione (es. lectina della soia, zeina del mais)

PCR QUANTITATIVA

(è disponibile una banca dati che contiene tutte le sequenze di DNA depositate nei brevetti a livello mondiale)

Si applica ad alimenti che

contengono OGM (farina di Mais)

derivano da prodotti OGM (olio di semi di mais)

ETICHETTATURAETICHETTATURA

L’obbligo non si applica qualora non sia

raggiunta la soglia dello 1 % per alimenti e

mangimi.


L’obbligo non si applica per alimenti e mangimi

che contengono una percentuale non superiore allo

0,5% di OGM non ancora autorizzati, ma che

siano oggetto di valutazione dei rischi con esito

positivo

Il regolamento non prescrive che siano

etichettati come prodotti OGM la carne, il latte, le

uova ottenuti da animali nutriti con mangimi

OGM


CONCLUSIONI

ALIMENTI FUNZIONALI


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