I macronutrienti: caratteristiche, significato,...

III III annoanno STA, STA, FacoltFacoltàà di di AgrariaAgraria, Universit, Universitàà di Parma, di Parma, corsocorso di di NutrizioneNutrizione UmanaUmana AA 2005AA 2005--20062006 11

I macronutrienti: I macronutrienti: caratteristiche, significato, caratteristiche, significato,

qualitqualitàà


Le proteineLe proteine


PROTEINEPROTEINEDEFINIZIONE: DEFINIZIONE: Macromolecole formate di AA della serie L uniti tra loro Macromolecole formate di AA della serie L uniti tra loro da un legame da un legame peptidicopeptidico..

FUNZIONI:FUNZIONI:••Strutturale: costruzione delle strutture cellulariStrutturale: costruzione delle strutture cellulari••Funzionale: Funzionale:

––Catalizzatori biologiciCatalizzatori biologici––Trasportatori (Trasportatori (intraintra/extracellulari, di membrana)/extracellulari, di membrana)––RecettoriRecettori––Regolatori dellRegolatori dell’’espressione genicaespressione genica––Ormoni Ormoni polipeptidicipolipeptidici


COSTITUENTI DELLE PROTEINE: COSTITUENTI DELLE PROTEINE: AMINOACIDIAMINOACIDI

NellNell’’organismo umano ne sono presenti centinaia ma solo organismo umano ne sono presenti centinaia ma solo 20 nelle proteine.20 nelle proteine.

Per la sintesi di una proteina devono essere presenti tutti Per la sintesi di una proteina devono essere presenti tutti contemporaneamente.contemporaneamente.

CLASSIFICAZIONE:CLASSIFICAZIONE:••Funzionale: in base alla polaritFunzionale: in base alla polaritàà della catena Rdella catena R••Nutrizionale: in base alla loro essenzialitNutrizionale: in base alla loro essenzialitàà..


AMINOACIDI ESSENZIALIAMINOACIDI ESSENZIALI

DEFINIZIONE: Aminoacidi che devono essere introdotti DEFINIZIONE: Aminoacidi che devono essere introdotti con la dieta.con la dieta.

LL’’essenzialitessenzialitàà èè legata al particolare momento biologico. legata al particolare momento biologico.

AA ESSENZIALI: AA ESSENZIALI:

RAMIFICATI: VAL, LEU, ILERAMIFICATI: VAL, LEU, ILE

AROMATICI: TRP, PHEAROMATICI: TRP, PHE

NEUTRI: THRNEUTRI: THR

BASICI: HIS, LYSBASICI: HIS, LYS

SOLFORATI: METSOLFORATI: MET

AA SEMIAA SEMI--ESSENZIALI: ESSENZIALI:

CYS CYS METMET

TYRTYR PHEPHE


Tipo ChimicoTipo Chimico Fonte Fonte AlimAlim. . PrincPrinc.. Funzioni (o precursori)Funzioni (o precursori)AMINOACIDI ESSENZIALI AMINOACIDI ESSENZIALI (Circa il 40% delle proteine umane)(Circa il 40% delle proteine umane)

RAMIFICATIIsoleucinaLeucinaValina

AROMATICIFenilalaninaTirosina*Triptofano

BASICIIstidinaLisina

NEUTRITreonina

SOLFORATICisteina*Metionina

LEGUMI

UOVA, LATTE, VEGETALI

CARNI, PESCI, LEGUMI

CARNI, PESCI, LEGUMI

UOVA, CEREALI

Regioni idrofobiche di proteine

Epinefrina, TiroxinaSerotonina, Ac. Nicotinico

Struttura terziaria Collagene ed Elastina

?

Struttura terziaria proteine

Ponti disolfuro

Cheratina e altre proteine strutturali

* semiessenziali


FUNZIONI FISIOLOGICHE DEGLI AAFUNZIONI FISIOLOGICHE DEGLI AA

••Costruzione di proteine corporeeCostruzione di proteine corporee: comprese proteine che : comprese proteine che proteggono lproteggono l’’organismo dallorganismo dall’’invasione di organismi patogeni.invasione di organismi patogeni.••Sintesi di altri compostiSintesi di altri composti: :

––NeurotrasmettitoriNeurotrasmettitori serotonina (TRP)serotonina (TRP)catecolaminecatecolamine (PHE)(PHE)

––MediatoriMediatori ossido nitrico (ARG)ossido nitrico (ARG)––Componenti Componenti altoenergeticialtoenergetici creatina (GLY, ARG)creatina (GLY, ARG)––CotrasportatoriCotrasportatori carnitinacarnitina (LYS)(LYS)––AntiossidantiAntiossidanti glutationeglutatione (GLY, CYS, GLU)(GLY, CYS, GLU)––VitamineVitamine niacinaniacina (TRP)(TRP)––OrmoniOrmoni tiroxina (PHE)tiroxina (PHE)

••Utilizzazione energeticaUtilizzazione energetica: utilizzata quando la disponibilit: utilizzata quando la disponibilitààenergetica energetica èè compromessa.compromessa.


SINTESI DELLSINTESI DELL’’ADRENALINAADRENALINA


POOL AMINOACIDICOPOOL AMINOACIDICO

Gli AA e le proteine sono legate tra loro da un Gli AA e le proteine sono legate tra loro da un rapporto dinamico che consente un flusso di AA da rapporto dinamico che consente un flusso di AA da e verso le proteine detto pool e verso le proteine detto pool aminoacidicoaminoacidico. .

POOL AAProteine alimentari Proteine corporee

Pool di escrezione

a b

dc

Flusso entrata = a , d Flusso di uscita = c , b


BILANCIO DELLBILANCIO DELL’’ AZOTOAZOTOBilancio zero: stato di mantenimentoBilancio zero: stato di mantenimentoLe entrate e le uscite si equivalgono (a = c; b = d).Le entrate e le uscite si equivalgono (a = c; b = d).

Bilancio positivo: stato di accrescimentoBilancio positivo: stato di accrescimentoLe uscite sono inferiori alle entrate (a > c; b > d).Le uscite sono inferiori alle entrate (a > c; b > d).

Bilancio negativo: perdita di massa proteicaBilancio negativo: perdita di massa proteicaLe uscite sono superiori alle entrate (c > a; d > b).Le uscite sono superiori alle entrate (c > a; d > b).

Il bilancio proteico Il bilancio proteico èè di solito fornito in N (N 16% di solito fornito in N (N 16% delle proteine) e calcolato sulla base delle entrate e delle proteine) e calcolato sulla base delle entrate e delle uscite giornaliere.delle uscite giornaliere.


TURNOVER PROTEICOTURNOVER PROTEICO

Il POOL AMONOACIDICO Il POOL AMONOACIDICO èè quindi legato al turnover quindi legato al turnover proteico.proteico.

Caratteristiche del turnover proteico:Caratteristiche del turnover proteico:••Esteso: tutte le proteine ne sono soggetteEsteso: tutte le proteine ne sono soggette••Eterogeneo: la velocitEterogeneo: la velocitàà di turnover variadi turnover varia••IntracellulareIntracellulare: sintesi e degradazione avvengono nella cellula: sintesi e degradazione avvengono nella cellula••Regolato: a vari livelli sia di sintesi che di degradazioneRegolato: a vari livelli sia di sintesi che di degradazione••Variabile: diminuisce dalla nascita allVariabile: diminuisce dalla nascita all’’etetàà adultaadulta••Richiede energia: circa il 20% del MB.Richiede energia: circa il 20% del MB.

Quantitativamente corrisponde a 3Quantitativamente corrisponde a 3--4 volte l4 volte l’’introduzione di proteine introduzione di proteine ed ed èè pari a 3pari a 3--4 g di proteine/kg/4 g di proteine/kg/diedie..


Turnover giornaliero di proteine dellTurnover giornaliero di proteine dell’’intero intero organismo e di alcuni organi nellorganismo e di alcuni organi nell’’uomo di 70 Kguomo di 70 Kg


FABBISOGNO PROTEICOFABBISOGNO PROTEICO

Fabbisogno proteico quantitativo: la piFabbisogno proteico quantitativo: la piùù bassa quantitbassa quantitàà di di proteine di elevata qualitproteine di elevata qualitàà capace, in presenza di un capace, in presenza di un adeguato apporto energetico, di mantenere un equilibrio di adeguato apporto energetico, di mantenere un equilibrio di azoto.azoto.

Oltre al fabbisogno proteico quantitativo va anche stabilita Oltre al fabbisogno proteico quantitativo va anche stabilita la qualitla qualitàà delle proteine in termini di AA e di digeribilitdelle proteine in termini di AA e di digeribilitàà..

Metodi per il calcolo del fabbisogno proteico si basano sul Metodi per il calcolo del fabbisogno proteico si basano sul bilancio dellbilancio dell’’azoto e sugli isotopi marcati.azoto e sugli isotopi marcati.


QUALITAQUALITA’’ BIOLOGICA O BIOLOGICA O VALORE NUTRIZIONALEVALORE NUTRIZIONALE

Per qualitPer qualitàà biologica si intende la capacitbiologica si intende la capacitàà delle proteine di delle proteine di soddisfare le esigenze fisiologiche dellsoddisfare le esigenze fisiologiche dell’’organismo.organismo.

Dipende dalle seguenti componenti: Dipende dalle seguenti componenti: ••Intrinseca: legata al contenuto di AA indispensabili nella Intrinseca: legata al contenuto di AA indispensabili nella proteinaproteina••Estrinseca: legata alle interazioni della proteina con Estrinseca: legata alle interazioni della proteina con ll’’organismo quindi alla sua digeribilitorganismo quindi alla sua digeribilitàà e alla e alla biodisponibilitbiodisponibilitààdegli AA.degli AA.


METODI PER VALUTARE LA METODI PER VALUTARE LA QUALITAQUALITA’’ BIOLOGICA DELLE BIOLOGICA DELLE

PROTEINE PROTEINE

METODI BIOLOGICI: tengono conto anche della METODI BIOLOGICI: tengono conto anche della digeribilitdigeribilitàà della proteina.della proteina.

METODI CHIMICI: determinano il contenuto degli AA METODI CHIMICI: determinano il contenuto degli AA nella proteina o nellnella proteina o nell’’alimento.alimento.

METODI MICROBIOLOGICI: utilizzano microrganismi METODI MICROBIOLOGICI: utilizzano microrganismi ((TetrahymenaTetrahymena o Streptococco) che richiedono per il loro o Streptococco) che richiedono per il loro sviluppo analoghe quantitsviluppo analoghe quantitàà di proteine con lo stesso schema di proteine con lo stesso schema distributivo degli AA essenziali.distributivo degli AA essenziali.


METODI PER VALUTARE LA QUALITAMETODI PER VALUTARE LA QUALITA’’BIOLOGICA DELLE PROTEINE: BIOLOGICA DELLE PROTEINE:

metodi biologicimetodi biologiciSi basano sulla misura diretta o indiretta della deposizione Si basano sulla misura diretta o indiretta della deposizione proteica o sullproteica o sull’’aumento di peso corporeo che la proteina o la aumento di peso corporeo che la proteina o la miscela di proteine in esame miscela di proteine in esame èè capace di promuovere.capace di promuovere.

PER = PER = peso finale peso finale –– peso inizialepeso iniziale (basato sulla (basato sulla intakeintake proteico proteico variazione di peso)variazione di peso)

NPU = NPU = N trattenuto N trattenuto x 100 x 100 (basato sull(basato sull’’N depositato N depositato N introdotto N introdotto nella carcassa)nella carcassa)

BV = BV = N introdottoN introdotto-- N feci N feci –– N urineN urine (se N urine = 0(se N urine = 0N introdotto N introdotto –– N feci N feci BV = 1 = BV = 1 = maxmax))

((Limiti: durata e costi delle analisi; non danno informazioni sulLimiti: durata e costi delle analisi; non danno informazioni sul contenuto di AAcontenuto di AA))


METODI PER VALUTARE LA QUALITAMETODI PER VALUTARE LA QUALITA’’BIOLOGICA DELLE PROTEINE: BIOLOGICA DELLE PROTEINE:

metodi chimicimetodi chimiciNecessitano di un metodo attendibile e riproducibile per Necessitano di un metodo attendibile e riproducibile per determinare gli AA.determinare gli AA.

INDICE CHIMICO: determina il rapporto tra il contenuto INDICE CHIMICO: determina il rapporto tra il contenuto di ogni singolo AA indispensabile e il corrispondente AA di di ogni singolo AA indispensabile e il corrispondente AA di un pattern di riferimento considerato ottimale.un pattern di riferimento considerato ottimale.

mg AA essenziale / g proteina test mg AA essenziale / g proteina test x 100 x 100 mg AA essenziale / g proteina riferimentomg AA essenziale / g proteina riferimento

LL’’AA presente in concentrazione minore AA presente in concentrazione minore èè detto LIMITANTE. detto LIMITANTE. ((LIMITI: non tiene conto della digeribilitLIMITI: non tiene conto della digeribilitàà proteicaproteica.).)


PROTEINA DI RIFERIMENTOPROTEINA DI RIFERIMENTO


DIGERIBILITADIGERIBILITA’’ PROTEICAPROTEICADEFINIZIONE: quantitDEFINIZIONE: quantitàà di proteina realmente digerita ed di proteina realmente digerita ed assorbitaassorbita..

DigeribilitDigeribilitàà apparente: apparente: N ingerito N ingerito –– N fecaleN fecale x 100x 100N ingeritoN ingerito

DigeribilitDigeribilitàà reale: reale: N ingerito N ingerito –– (N fecale (N fecale –– N endogeno)N endogeno) x 100x 100N ingeritoN ingerito

La digeribilitLa digeribilitàà èè mediamente compresa tra 80 e 90%.mediamente compresa tra 80 e 90%.

La digeribilitLa digeribilitàà èè influenzata da:influenzata da:»»Trattamenti termiciTrattamenti termici»»Presenza di inibitori delle Presenza di inibitori delle proteasiproteasi»»Presenza di antinutrienti Presenza di antinutrienti »»Presenza di proteine resistenti alla digestionePresenza di proteine resistenti alla digestione


REAZIONE DI MAILLARD: REAZIONE DI MAILLARD: IMBRUNIMENTO NON ENZIMATICOIMBRUNIMENTO NON ENZIMATICO


Valori di digeribilitValori di digeribilitàà delle proteine nelldelle proteine nell’’uomouomo


Esempio di calcoloEsempio di calcoloDieta a base di frumento (AA limitante LYS)Dieta a base di frumento (AA limitante LYS)Contenuto proteico: N x 5.83Contenuto proteico: N x 5.83

Contenuto di N: 9 g/100 g Contenuto di N: 9 g/100 g

DigeribilitDigeribilitàà: 86%: 86%

Contenuto di LYS: 1.1 g/ 100 gContenuto di LYS: 1.1 g/ 100 g

Proteine totali: 9 x 5.83 = 52.47 g/100gProteine totali: 9 x 5.83 = 52.47 g/100gIndice chimico: mg LYS/g proteina test = 1100/52.47 = 0.318Indice chimico: mg LYS/g proteina test = 1100/52.47 = 0.318

mg LYS /g STDmg LYS /g STD 6666

Valore proteico: contenuto proteico x indice chimico x digeribilValore proteico: contenuto proteico x indice chimico x digeribilititàà = = 52.47 x 0.318 x 0.86 = 14.3552.47 x 0.318 x 0.86 = 14.35

RISULTATO: 100 g di dieta sono equivalenti a 14.35 g di proteineRISULTATO: 100 g di dieta sono equivalenti a 14.35 g di proteine di di riferimento.riferimento.


Alimenti vegetali Aminoacido

limitante

Alimento

complementare

Esempio di combinazione

Granaglie (o

cereali)

Lisina, treonina Legumi Pasta e fagioli

Fagioli di soia e

altri legumi

Metionina Frutta secca e

semi

Riso e piselli

Mais Triptofano, lisina Legumi Tortillas e fagioli

Verdura Metionina Frutta secca e

semi

Insalata belga con le noci

COMBINAZIONI ALIMENTARICOMBINAZIONI ALIMENTARI


RACCOMANDAZIONIRACCOMANDAZIONI• Fabbisogno di proteine nell’adulto:

0.6 g/kg/die

• Livello di sicurezza: fabbisogno + 2 SD = 0.75 g/kg/diedigeribilità proteica media: 80 %indice chimico medio: 70 %

1 g/kg/die~ 12 % energia introdotta (< 15 %)


Fabbisogni aggiuntivi in gravidanza ed Fabbisogni aggiuntivi in gravidanza ed allattamento allattamento

• GRAVIDANZA – aumento in peso: 10-12 kg– peso del neonato: 3.3 kg – deposizione proteica: 925 g ovvero 3.3 g/dieFABBISOGNO AGGIUNTIVO: + 6 g/die

• ALLATTAMENTO – escrezione media di latte: 800 mL/die– contenuto medio di proteine: 1.15 g– perdita da reintegrare: 9.2 g/die FABBISOGNO AGGIUNTIVO: + 17 g/die


FONTI ALIMENTARIFONTI ALIMENTARI


I CarboidratiI Carboidrati


I carboidrati alimentari possono essere divisi in due classiI carboidrati alimentari possono essere divisi in due classi: :

DigeDigeribiliribili ((disponibilidisponibili) ) NonNon--digedigeribiliribili ((nonnon--disponibili)disponibili)

questi ultimi sono spesso associati a sostanze di origine non questi ultimi sono spesso associati a sostanze di origine non glucidicaglucidica......

Classificazione Classificazione nutrizionale dei nutrizionale dei carboidraticarboidrati


Carboidrati disponibili:Carboidrati disponibili:


Classificazione dei carboidrati disponibiliClassificazione dei carboidrati disponibili


Carboidrati disponibili: valore energeticoCarboidrati disponibili: valore energetico


Carboidrati disponibili: valore energeticoCarboidrati disponibili: valore energeticoIl calore di combustione di un grammo di monosaccaride Il calore di combustione di un grammo di monosaccaride a sei atomi di carbonio (PM 180 Da) a sei atomi di carbonio (PM 180 Da) èè pari a 15,67 pari a 15,67 kJkJ(3,75 kcal)(3,75 kcal)

Nei disaccaridi e nei polisaccaridi la rottura del legame Nei disaccaridi e nei polisaccaridi la rottura del legame glucidico comporta lglucidico comporta l’’addizione di una molecola di acqua (PM addizione di una molecola di acqua (PM 18 Da). In altre parole, da 10 grammi di amido si ricavano 18 Da). In altre parole, da 10 grammi di amido si ricavano circa 11 grammi di glucosio.. Di conseguenza, i carboidrati in circa 11 grammi di glucosio.. Di conseguenza, i carboidrati in forma polimerica hanno un contenuto energetico forma polimerica hanno un contenuto energetico MAGGIOREMAGGIORE……Il contenuto energetico di un disaccaride Il contenuto energetico di un disaccaride èè quindi pari a quindi pari a 16,52 16,52 kJkJ/g (3,95 kcal/g);/g (3,95 kcal/g);Il contenuto energetico dellIl contenuto energetico dell’’amido amido èè pari a 17,48 pari a 17,48 kJkJ/g (4,18 /g (4,18 kcal/g)kcal/g)……


Carboidrati disponibili: valore energeticoCarboidrati disponibili: valore energeticoPer ragioni pratiche, nelle tabelle di composizione degli Per ragioni pratiche, nelle tabelle di composizione degli alimenti, il contenuto in carboidrati viene espresso in alimenti, il contenuto in carboidrati viene espresso in glucosioglucosio--equivalenti (o carboidrati disponibili in forma equivalenti (o carboidrati disponibili in forma monomericamonomerica) e il coefficiente applicato ) e il coefficiente applicato èè 15,67 15,67 kJkJ/g /g

In alternativa, se si usano i contenuti reali di amido e In alternativa, se si usano i contenuti reali di amido e zuccheri espressi in % sul peso dellzuccheri espressi in % sul peso dell’’alimento, il contenuto alimento, il contenuto energetico energetico èè una MEDIA piuna MEDIA piùù o meno ponderata sulla o meno ponderata sulla composizione dellcomposizione dell’’intera dieta e vale 17 intera dieta e vale 17 kJkJ/g (4 kcal/g) /g (4 kcal/g) (legge 16 febbraio 1993 n.77).(legge 16 febbraio 1993 n.77).Come si può capire questo coefficiente sottostima il Come si può capire questo coefficiente sottostima il contenuto energetico di alimenti molto ricchi in amido e contenuto energetico di alimenti molto ricchi in amido e sovrastima quello di alimenti contenenti solo zuccheri sovrastima quello di alimenti contenenti solo zuccheri semplicisemplici……


Carboidrati disponibili: potere dolcificanteCarboidrati disponibili: potere dolcificante


Carboidrati disponibili: potere dolcificanteCarboidrati disponibili: potere dolcificanteIl potere dolcificante dei carboidrati dipende dalla loro Il potere dolcificante dei carboidrati dipende dalla loro natura e dal DE (Destrosio Equivalenti in base al potere natura e dal DE (Destrosio Equivalenti in base al potere riducente) riducente)

Viene espresso in proporzione al saccarosio, cui viene assegnatoViene espresso in proporzione al saccarosio, cui viene assegnato un valore un valore di 1. La sostituzione di funzioni di 1. La sostituzione di funzioni idrossilicheidrossiliche con atomi di cloro con atomi di cloro ((sucralosiosucralosio) aumenta il potere dolcificante (x 650). Altri dolcificanti ) aumenta il potere dolcificante (x 650). Altri dolcificanti intensivi verranno trattati in seguito intensivi verranno trattati in seguito

Il potere dolcificante di principali zuccheri e Il potere dolcificante di principali zuccheri e polialcolipolialcoli èè il il seguente:seguente:

fruttosio=1,3; zucchero invertito=1,1; saccarosio=1; sciroppo difruttosio=1,3; zucchero invertito=1,1; saccarosio=1; sciroppo difruttosio=1; xilitolo=0,9; mannitolo=0,75; xilosio=0,75; glucosifruttosio=1; xilitolo=0,9; mannitolo=0,75; xilosio=0,75; glucosio=0,7; o=0,7; sorbitolo=0,7; oligofruttani=0,6; sciroppi di glucosio 65sorbitolo=0,7; oligofruttani=0,6; sciroppi di glucosio 65--DE =0,6; DE =0,6; mannosio=0,5; maltosio=0,4; lattosio=0,3; sciroppi di glucosio 4mannosio=0,5; maltosio=0,4; lattosio=0,3; sciroppi di glucosio 455--DE =0,3; DE =0,3; sciroppi di glucosio 30sciroppi di glucosio 30--DE =0,25DE =0,25


Carboidrati disponibili: risposta glicemicaCarboidrati disponibili: risposta glicemica


La risposta glicemica dipende da eventi La risposta glicemica dipende da eventi gastrointestinaligastrointestinali

III III annoanno STA, STA, FacoltFacoltàà di di AgrariaAgraria, Universit, Universitàà di Parma, di Parma, corsocorso di di NutrizioneNutrizione UmanaUmana AA 2005AA 2005--20062006 3939ShilsShils et al. et al. Modern Nutrition in Health and DiseaseModern Nutrition in Health and Disease 99thth Edition. P.680Edition. P.680


QuantitQuantitàà di carboidratidi carboidrati

Natura del monosaccarideNatura del monosaccaride••GlucosioGlucosio••FruttosioFruttosio••GalattosioGalattosio

Natura dellNatura dell’’amidoamido••AmilosioAmilosio••AmilopectinaAmilopectina••Interazione amido/nutrientiInterazione amido/nutrienti••Amido resistenteAmido resistente

Cottura/food processingCottura/food processing••Grado di Grado di gelatinizzazionegelatinizzazione••ParticleParticle sizesize••Forma fisicaForma fisica••Struttura CellulareStruttura Cellulare

Altri componenti Altri componenti alimentarialimentari••Grassi e proteineGrassi e proteine••FibraFibra••AntinutrientiAntinutrienti••Acidi organiciAcidi organici

Fattori alimentari che influenzanoFattori alimentari che influenzanola risposta glicemicala risposta glicemica

III III annoanno STA, STA, FacoltFacoltàà di di AgrariaAgraria, Universit, Universitàà di Parma, di Parma, corsocorso di di NutrizioneNutrizione UmanaUmana AA 2005AA 2005--20062006 4141Natura degli zuccheriNatura degli zuccheri


Bevande vs. Bevande vs. pasti solidipasti solidi


AmilosioAmilosio Vs. Vs. AmilopectinaAmilopectina


Effetto del trattamentoEffetto del trattamento


Grado di rottura del seme: Grado di rottura del seme: Risposte glicemica ed Risposte glicemica ed insulinemicainsulinemica


Grado di rottura del seme: Grado di rottura del seme: Tasso di idrolisiTasso di idrolisi


macinazione e macinazione e presenza di presenza di

fibra nel risofibra nel riso


Struttura dellStruttura dell’’alimentoalimento


Per valutare le caratteristiche degli Per valutare le caratteristiche degli alimenti contenenti carboidrati per ciò che alimenti contenenti carboidrati per ciò che riguarda la risposta glicemica, negli anni riguarda la risposta glicemica, negli anni

90 90 èè stato introdotto il concetto distato introdotto il concetto di

INDICE GLICEMICOINDICE GLICEMICO


Che cosChe cos’è’è ll’’indice glicemicoindice glicemico??

LL’’indice glicemico (GI) degli alimentiindice glicemico (GI) degli alimenti èè un ranking un ranking basato sul loro effetto immediato sui livelli di basato sul loro effetto immediato sui livelli di glucosio nel sangue. Carboidrati che vengono glucosio nel sangue. Carboidrati che vengono idrolizzati velocemente hanno alti valori di GI. La idrolizzati velocemente hanno alti valori di GI. La loro risposta glicemica postprandiale loro risposta glicemica postprandiale èè rapida ed rapida ed elevata. Al contrario, carboidrati che vengono elevata. Al contrario, carboidrati che vengono idrolizzati lentamente hanno bassi GI. idrolizzati lentamente hanno bassi GI.


Come si calcola il GI?Come si calcola il GI?

Il GI Il GI èè un test in vivo (su soggetti umani) che si un test in vivo (su soggetti umani) che si basa sul calcolo dellbasa sul calcolo dell’’area sottesa alla curva di area sottesa alla curva di risposta glicemica quando un alimento test ed un risposta glicemica quando un alimento test ed un alimento standard vengono consumati in quantitalimento standard vengono consumati in quantitààisoglucidiche (tali cioisoglucidiche (tali cioèè da contenere la stessa da contenere la stessa porzione di carboidrati porzione di carboidrati -- di solito 50g). di solito 50g).


Area incrementale sottesa alla curva (IAUC)Area incrementale sottesa alla curva (IAUC)


Calcolo dellCalcolo dell’’Indice GlicemicoIndice Glicemico

GI= IAUC test/standard %GI= IAUC test/standard %


Calcolo dellCalcolo dell’’ indice glicemicoindice glicemico

Standard food:Standard food:LL’’alimento salimento standardtandard può essere sia glupuò essere sia glucoscosio cheio chepane biancopane bianco. . Per convertirePer convertire il il GI GI riferito alriferito alglucosglucosioio in quello riferito al pane, si moltiplica in quello riferito al pane, si moltiplica x x 1.3331.333


Calcolo dellCalcolo dell’’ indice glicemicoindice glicemico

Pasti mistiPasti misti::Per i pasti misti (con piPer i pasti misti (con piùù di un alimento) il GI si può di un alimento) il GI si può calcolare come segue:calcolare come segue:GIGI del pasto del pasto = = g g CHOCHOfoodfood i i / g / g CHOCHOmealmeal X X GIGIfoodfood ii ++

g g CHOCHOfoodfood ii ii / g / g CHOCHOmealmeal X X GIGIfoodfood iiii ++………………………………………………………………………………………………………… ++g g CHOCHOfoodfood n n / g / g CHOCHOmealmeal X X GIGIfoodfood nn


Valori di Valori di indice indice

glicemico glicemico riferiti al riferiti al

pane bianco = pane bianco = 100%100%


Che cosChe cos’è’è il Carico Glicemico di un il Carico Glicemico di un alimentoalimento??

Il carico glicemico (GI) degli alimentiIl carico glicemico (GI) degli alimenti èè un ranking un ranking basato sul loro effetto generale sui livelli di basato sul loro effetto generale sui livelli di glucosio (e di insulina) nel sangue. Viene calcolato glucosio (e di insulina) nel sangue. Viene calcolato moltiplicando il contenuto in carboidrati di un moltiplicando il contenuto in carboidrati di un alimento per il suo IG. alimento per il suo IG.

Per esempio, una porzione di alimento conPer esempio, una porzione di alimento con GI 50 GI 50 che contenga che contenga 100 g CHO 100 g CHO èè equivalente equivalente –– in termini in termini di richiesta di insulina di richiesta di insulina –– ad una porzione di un altro ad una porzione di un altro alimento con Galimento con GI 100 I 100 contenente contenente 50g CHO 50g CHO


Quindi, esistono due possibilitQuindi, esistono due possibilitàà per per ridurre il GL di una dietaridurre il GL di una dieta::

1) 1) ridurre la quantitridurre la quantitàà di carboidratidi carboidrati2) 2) ridurre il loro indice glicemicoridurre il loro indice glicemico


Vantaggi derivanti dalla riduzione del Vantaggi derivanti dalla riduzione del GI / GL della dietaGI / GL della dieta

oltre che per il controllo delle malattie oltre che per il controllo delle malattie legate al metabolismo glucidico legate al metabolismo glucidico (diabete, iperglicemia) alimenti a basso (diabete, iperglicemia) alimenti a basso GI sono utili per il loro effetto positivo GI sono utili per il loro effetto positivo sui livelli di lipidi e sul controllo sui livelli di lipidi e sul controllo delldell’’introduzione caloricaintroduzione calorica


Effetto del GI su Lipidi e Effetto del GI su Lipidi e rischio cardiovascolarerischio cardiovascolare


Studi di intervento che hanno esaminato lStudi di intervento che hanno esaminato l’’ Effetto del GI Effetto del GI sui livelli di lipidi ematicisui livelli di lipidi ematicii dati sono espressi come percentuale di cambiamento nella concei dati sono espressi come percentuale di cambiamento nella concentrazione ntrazione di lipidi dopo una dieta a bassodi lipidi dopo una dieta a basso–– paragonata ad una ad altoparagonata ad una ad alto––indice indice glicemico.glicemico.

LudwigLudwig, DS. JAMA. 2002;287:2414, DS. JAMA. 2002;287:2414--24232423

III III annoanno STA, STA, FacoltFacoltàà di di AgrariaAgraria, Universit, Universitàà di Parma, di Parma, corsocorso di di NutrizioneNutrizione UmanaUmana AA 2005AA 2005--20062006 6363Frost et al Frost et al LancetLancet 1999 1999 353353: 1045: 1045--4848

GI GI e livelli di e livelli di HDL HDL nella popolazione nella popolazione generalgeneralee


AdjustedAdjusted geometricgeometric meanmean plasma plasma concentrationsconcentrations of of fastingfasting triacylglyceroltriacylglycerolaccordingaccording toto quintilesquintiles (Q) of (Q) of energyenergy--adjustedadjusted dietarydietary glycemic glycemic loadload in in postmenopausalpostmenopausal womenwomen in 2 BMI in 2 BMI categoriescategories: BMI > 25 (: BMI > 25 (n n = 94) and BMI = 94) and BMI ≤≤ 25 25 ((n n = 91). Data = 91). Data adjustedadjusted forfor covariatescovariates. . P P forfor trend < 0.001 trend < 0.001 forfor BMI > 25, BMI > 25, P P forfor trend = 0.03 trend = 0.03 forfor BMI BMI ≤≤ 25, and P < 0.001 25, and P < 0.001 forfor the interaction the interaction betweenbetweenBMI and BMI and dietarydietary glycemic glycemic loadload. . ToTo convertconvert mmolmmol/L /L toto mg/dL, divide mg/dL, divide byby0.0113.0.0113.

LiuLiu S S etet al., al., AmAm J J ClinClin NutrNutr 2001;73:5602001;73:560––6.6.


Carico Glicemico eCarico Glicemico e CHD in CHD in donne donne sovrappesosovrappeso


Effetto del GI su sazietEffetto del GI su sazietàà e controllo e controllo delldell’’introduzione di energiaintroduzione di energia


GI GI ee sasazietzietàà


GI GI ee food intakefood intake


Come si può applicare il concetto diCome si può applicare il concetto diGI GI ad un normale regime alimentare?ad un normale regime alimentare?


ExpectedNormal

GLYCEMIC INDEX (glucose =100)

Upper Boundaries (x < boundary)

No

of o

bs

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Distribuzione del Distribuzione del GI GI didi 111 111 alimenti che contribuisconoalimenti che contribuiscono>87% >87% delldell’’introduzione di CHOintroduzione di CHO nellnell’’Italia del nordItalia del nord


ExpectedNormal



No

of o

bs

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110



ExpectedNormal



No

of o

bs

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

breadpastacakes & biscuitsfruit

vegetablespulses

rice sugar &candy

potatoes

soft drinks

3.483.4823.323.319.119.1

1.131.13 15.315.3

0.480.485.75.7

7.67.6

6.956.95

0.510.51



GI GI medio della medio della dietdieta a considerconsiderandoando ilil GI GI medio di ogni medio di ogni classclasse di alimentie di alimenti GI = 60GI = 60

eliminandoeliminando: : prodprodottiotti dolci dolci GI = 59GI = 59; ; panepane GI= 53GI= 53; ;

SSeleelezionandozionando gli alimenti con il pigli alimenti con il piùù bassobasso GI GI per ogni per ogni classclasse e GI = 44GI = 44

SSeleelezionandozionando gli alimenti con il pigli alimenti con il piùù altoalto GI GI per ogni per ogni classclasse e GI = 79GI = 79


Carboidrati non disponibili: Carboidrati non disponibili: Fibra AlimentareFibra Alimentare


Classificazione dei carboidrati nonClassificazione dei carboidrati non--disponibilidisponibili


““Dietary fibre are the remnant of plant Dietary fibre are the remnant of plant components that are resistant to hydrolysis by components that are resistant to hydrolysis by human alimentary enzymeshuman alimentary enzymes””

HipsleyHipsley EH, EH, BMJ, 1953, (2):420BMJ, 1953, (2):420--2222; ; BurkittBurkitt etet al. al. LancetLancet, 1972, 1408, 1972, 1408--1212; ; TrowellTrowell HC, HC, LancetLancet, 1972, 503, 1972, 503

Definizione Definizione -- 1953 / 721953 / 72


parenchymaparenchyma

phloemphloemxylemxylemvascularvascularbundlebundle

collenchymacollenchyma

epidermisepidermis

fibersfibers

primaryprimarycellcell wallwall

secondarysecondarycellcell wallwall

glycoglyco--proteinprotein

acidicacidicpectinpectin microfibrilmicrofibril

cellulose cellulose crystalcrystallatticelattice

sectionsection of of primaryprimary wallwall

cellulose cellulose moleculemolecule

macrofibrilmacrofibril

hemihemi--cellulosecellulose

micellemicelle

Modello della parete cellulare delle Modello della parete cellulare delle piante dal livello piante dal livello tissutaletissutale a quello a quello

molecolaremolecolare


SeSemimi, , frfrututttaa, tuber, tuberii, r, radiciadici, , germogligermoglicontcontengonoengono differentdifferentii polpoliisaccaridsaccaridii

dalle pareti cellularidalle pareti cellulari

polpoliisaccaridsaccaridii e e sostanze sostanze

associate della associate della parete cellulareparete cellulare


CostituentCostituentii della parete cellularedella parete cellulare::

POLISACCARIDI NONPOLISACCARIDI NON--AMIDACEIAMIDACEI•• cellulosacellulosa•• emicelluloseemicellulose

–– arabinoxilaniarabinoxilani–– arabinogalattaniarabinogalattani

•• ββ--glucaniglucani•• gommegomme•• mucillaginimucillagini•• pectinepectine

SOSTANZE NON GLUCIDICHESOSTANZE NON GLUCIDICHE•• polifenolipolifenoli

–– ligninalignina–– acidi fenoliciacidi fenolici–– tanninitannini

•• fitatifitati•• cutina, cutina, suberinasuberina•• saponinesaponine


CaraCarattteristicteristichehe chimiche rilevanti deichimiche rilevanti deipolisaccaridipolisaccaridi::


LLEGAMEEGAMEdifferentdifferentii llegamiegami, , sia persia per conformaconformazionezione ((αα,,ββ ) o ) o posiposizzionionee (1(1--2, 12, 1--3, 13, 1--4, 14, 1--6) 6)

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ZUCCHERI ZUCCHERI COMPONENTCOMPONENTIIOmoOmo-- oo eteroetero--polpoliisaccaridsaccaridii composcomposti da zuccheriti da zuccherineutrneutrii (e.g. (e.g. celluloscellulosaa)) o/eo/e acidiacidi (e.g. pectin(e.g. pectinee).).

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OO

BRANCHINGBRANCHINGCatene lineariCatene lineari (e.g. (e.g. celluloscellulosaa); ); catene ramificatecatene ramificate (e.g. (e.g. glucomannansglucomannans))

O

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OO

GRADO DIGRADO DI POLPOLIIMERIMERIZZZZAAZIZIONONEEDP 3DP 3--9: 9: oligosaccaridoligosaccaridii (e.g. FOS); (e.g. FOS); DP 9DP 9--101033: : polpoliisaccaridsaccaridii (e.g. guar gum)(e.g. guar gum)


O

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O

OO

Mixed linkage Mixed linkage ββ--glucanglucanii((glucosglucosioio ββ--1,4; 1,4; ββ--1,3 linkages1,3 linkages))

CellulosCellulosaa((glucosglucosioio ββ--1,4 linkage)1,4 linkage)

AmidoAmido((glucosglucosioio αα--1,4 linkage1,4 linkage))

Esempio: Esempio: glucaniglucani nei nei cerealicereali

NonNon--digedigeribileribile, , altamentealtamente viscoviscososo

NonNon--digedigeribileribile, non , non viscoviscososo

DigeDigeribileribileO

O

O

O

OO

O

O

O

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OO

O

O

O

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OO

O

O

O

O

OO

Effetto del legameEffetto del legame


CaraCarattteristicteristichehe chimiche rilevanti deichimiche rilevanti deicomposti associati ai polisaccaridicomposti associati ai polisaccaridi::


PolifenoliPolifenoli associati alla fibraassociati alla fibra

O[CH2OH]

CH3O

O CH

CH2OH

CHOCH2

CH

COH

OH

CH3O

O

CH3O

OH

CH

CH

CH

CH

CH2

O

CH

OCH

OH

O

OCH3

CH

CH

CH2OH

O

O

LigninLigninaaSupportSupportoo per la strutturaper la strutturadella piantadella pianta..Radical scavengerRadical scavenger‡‡, , inibitorinibitorii enzenziimmaticiatici..

AttivitAttivitàà antiossidante relativa al antiossidante relativa al TroloxTrolox::* 1.8; * 1.8; ††3535--50; 50; ‡‡ sconosciuta.sconosciuta.

OH

OR1R2

R3

R4

PhenolicPhenolic acids:acids:CrosslinkingCrosslinking tratrapolpoliisaccaridsaccaridii. . Radical scavengers*, Radical scavengers*, chelatorchelatorii di di metalmetallili OOH

OH

OH

OH

OH

OOH

OH

OH

OH

R1

R2

TanninTanniniiColorColoree, resist, resistenzaenza inset. inset. Radical scavengersRadical scavengers††, , chelatorchelatorii di di metalmetallili, , inibitorinibitorii enzenziimmaticiatici, , astringenastringenzaza. .


Caratteristica comuneCaratteristica comune: : nonnon--digeribilitdigeribilitàà..

Altri analoghi dei Altri analoghi dei carboidrati posseggono la carboidrati posseggono la medesima caratteristicamedesima caratteristica..


Constituents of dietary fibre:Constituents of dietary fibre:

OLIGOSACCARIDI RESISTENTI OLIGOSACCARIDI RESISTENTI •• polifruttanipolifruttani

–– inulinainulina–– fruttooligosaccaridifruttooligosaccaridi

•• galattooligosaccaridigalattooligosaccaridi••Oligosaccaridi dei legumi Oligosaccaridi dei legumi

–– raffinosioraffinosio–– stachiosiostachiosio–– verbascosioverbascosio








ESEMPIOESEMPIO

•• LattulosioLattulosio•• LattitoloLattitolo•• GalattoGalatto--oligosaccaridioligosaccaridi (GOS)(GOS)•• XiloXilo--oligosaccaridioligosaccaridi•• IsomaltoIsomalto•• FruttoFrutto--oligosaccaridi (FOS) oligosaccaridi (FOS) •• InulinaInulina•• Oligosaccaridi dalla Soia Oligosaccaridi dalla Soia

COMPOSIZIONECOMPOSIZIONE

•• αα(2(2--1) 1) GalGal--FruFru•• AcGalAcGal--GluGlu•• ββ(1(1--4) (Gal4) (Gal--Gal)n Gal)n dpdp 33--66•• ββ(1(1--4) (4) (XilXil--XilXil)n dp=3)n dp=3--66•• αα(1(1--6) (6) (GluGlu--GluGlu)n dp=2, 3)n dp=2, 3•• ββ(2(2--1) (1) (FruFru--FruFru)n dp=2)n dp=2--88•• ββ(2(2--1) (1) (FruFru--FruFru)n dp=8)n dp=8--6060•• raffinoseraffinose, , stachiosestachiose

ComposiComposizzionionee degli degli oligosaccaridi nonoligosaccaridi non--digeribili digeribili

naturali e di sintesinaturali e di sintesi::


Constituents of dietary fibre:Constituents of dietary fibre:

OLIGOSACCARIDI RESISTENTIOLIGOSACCARIDI RESISTENTI•• polifruttanipolifruttani

–– inulinainulina–– fruttooligosaccaridifruttooligosaccaridi

•• galattooligosaccaridigalattooligosaccaridi••Oligosaccaridi dei legumi Oligosaccaridi dei legumi

–– raffinosioraffinosio–– stachiosiostachiosio–– verbascosioverbascosio

CARBOIDRATICARBOIDRATI--ANALOGHI ANALOGHI •• destrinedestrine nonnon--digeribilidigeribili•• maltodestrinemaltodestrine resistentiresistenti

–– destrine resistenti di patatadestrine resistenti di patata•• amido nonamido non--digeribile (resistente)digeribile (resistente)

–– RS1, RS2, RS3, RS4RS1, RS2, RS3, RS4•• composti di sintesicomposti di sintesi

–– polidestrosiopolidestrosio–– metilmetil--cellulosacellulosa–– xantanixantani








““Dietary fibre is the edible parts of plants or Dietary fibre is the edible parts of plants or analogues carbohydrates that are resistant to analogues carbohydrates that are resistant to digestion and absorption in the human small digestion and absorption in the human small intestine with complete or partial fermentation in intestine with complete or partial fermentation in the large intestine. Dietary fibre includes the large intestine. Dietary fibre includes polysaccharides, oligosaccharides, lignin, and polysaccharides, oligosaccharides, lignin, and associated plant substancesassociated plant substances…”…”..

ReportReport of the of the DietaryDietary FiberFiber DefinitionDefinition CommitteeCommittee of the American of the American AssociationAssociation of of CerealCereal ChemistsChemists. . CerealCereal Food World 2001, 46 (3): 112Food World 2001, 46 (3): 112--129129

Definizione Definizione -- 20012001


Keyword: Keyword: eterogeneiteterogeneitàà

DifferenDifferenzeze tratracomponenti componenti nonnon--digedigeribiliribili::

iidratabilitdratabilitààviscositviscositàà

fermentabilitfermentabilitààprofili nei profili nei gas gas ee SCFA SCFA di fermentazionedi fermentazione

binding capacitybinding capacityattivitattivitàà antiossidanteantiossidante


Rules of thumb Rules of thumb

““polpoliisaccaridsaccaridii solubsolubiillii”” iidratabilitdratabilitààviscositviscositààfermentfermentescibilitescibilitààtrasporttrasportoo di piccoledi piccolemolecmolecoleole

““polpoliisaccaridsaccaridii ininsolubsolubiillii”” water holdingwater holdingbinding capacitybinding capacity

““oligosaccaridoligosaccaridii”” microfloramicrofloraproduzione di produzione di gasgas


FromFrom EnglystEnglyst etet al. (1987). Molar al. (1987). Molar ratiosratios of VFA are of VFA are givengiven in in parenthesisparenthesis

Esempio: produzione di SCFA Esempio: produzione di SCFA durante la fermentazionedurante la fermentazione

SCFA produced (mg/mg polysaccharide utilised)Polysaccharide Acetate Propionate Butyrate TotalStarch 0.25 (50) 0.13 (21) 0.21 (29) 0.59Arabinogalactans 0.19 (50) 0.20 (42) 0.04 (08) 0.43Xylans 0.42 (82) 0.10 (15) 0.02 (03) 0.54Pectin 0.27 (84) 0.06 (14) 0.01 (02) 0.34


Van’t Hoff law: π=RTΦiC

05

1015202530354045

0 0.4 0.8 1.2 1.6concentration (%w/v)

mO

sm/K

g

Alginate (MW: 1 x 105)

Arabic (MW: 2.5 x 104)

Pectin (MW: 5 x 104)

Xantan (MW: 2.5 x106)

Water holding capacity Water holding capacity didi fibre fibre solubsolubili ili misurata mediante lo studio dei potenziali misurata mediante lo studio dei potenziali

osmoticosmoticii

III III annoanno STA, STA, FacoltFacoltàà di di AgrariaAgraria, Universit, Universitàà di Parma, di Parma, corsocorso di di NutrizioneNutrizione UmanaUmana AA 2005AA 2005--20062006 9595time

Ext

erna

lglu

cose

conc

entra

tion

C∞

Ct

t

( ) ( )d C Cdt

C Ctt

∞∞

−∝ −

A diffusion process follows a first order kinetic

the exit rate from a dialysis tube isproportional to the In-Out differenceof concentration

CapacitCapacitàà di di gelsgels di fibre di ritardaredi fibre di ritardare la la diffusione di diffusione di glucosglucosio da un tubo di dialisiio da un tubo di dialisi


0

40

80

120

160

200

0 50 100 150 200

time (min)

Ct

-C∞

Psyllium kcin= - 5.22 x 10-3 (s)-1

Water kcin= - 12.0 x 10-3 (s)-1

Glucomannan kcin= - 3.56 x 10-3 (s)-1

Pectin kcin= - 8.66 x 10-3 (s)-1

( ) ( )ln lnC C k t Ct cinetica∞ ∞− = ⋅ +

Glucose retardation index Glucose retardation index di fibre solubilidi fibre solubili(1% (1% w/vw/v) ) misurato tramite dialisimisurato tramite dialisi


0.00

0.15

0.30

0.45

0.60

0.75

0.90

0 1 2 3 4Concentration (% w/v)

Bk/

vol

Psyllium Kμ = 3.98 dm³g-1Bk-1

Guar Kμ = 6.03 dm³g-1Bk-1

Locust Bean Kμ = 2.60 dm³g-1Bk-1

Alginate Kμ = 1.20 dm³g-1Bk-1

[ ]( )( ) ( )( )Bk

k C Bkfibra H O

=⋅ −

−

1

2

1

μ

ViscositViscositàà di fibre solubili di fibre solubili mmisurataisuratamediante un mediante un consistometroconsistometro BostwickBostwick


Alimenti vegetali e transito: Alimenti vegetali e transito: fibra alimentare?fibra alimentare?

••MetanalisiMetanalisi di 36 di 36 trialstrials [1966[1966--1995] su 1815 soggetti 1995] su 1815 soggetti costipati cronici: modesto aumento medio frequenza costipati cronici: modesto aumento medio frequenza evacuazioni = 1.4/settimana (CI: 1.1evacuazioni = 1.4/settimana (CI: 1.1--1.8) 1.8)

[[TramonteTramonte etet al al J J GenGen InternIntern MedMed 1997, (12):151997, (12):15--24]24]

••Altri fattori Importanti: attivitAltri fattori Importanti: attivitàà fisica, liquidifisica, liquidi


Fibra (Fibra (Non Non StarchStarch--PolysaccharidesPolysaccharides) e massa fecale:) e massa fecale:


Tumore al colonTumore al colon--retto:retto:Fibra alimentare?Fibra alimentare?

•• Evidenza epidemiologica di un effetto preventivo Evidenza epidemiologica di un effetto preventivo per diete ricche in alimenti vegetali (per diete ricche in alimenti vegetali (metanalisimetanalisi di di 53 studi RR=0.48)53 studi RR=0.48)

TrockTrock etet al J al J NatlNatl CancerCancer InstInst 1990 (82): 6501990 (82): 650--6161

•• Vari meccanismi ipotizzati rispetto allVari meccanismi ipotizzati rispetto all’’effetto della fibra effetto della fibra alimentare (massa fecale, diluizione cancerogeni, alimentare (massa fecale, diluizione cancerogeni, produzione produzione butirratobutirrato etcetc))


Massa fecale e incidenza di tumore al ColonMassa fecale e incidenza di tumore al Colon--RettoRetto


Malattia cardiovascolare:Malattia cardiovascolare:Fibra alimentare?Fibra alimentare?

•• Evidenza epidemiologica di un effetto preventivo Evidenza epidemiologica di un effetto preventivo per diete ricche in alimenti vegetali e cereali per diete ricche in alimenti vegetali e cereali integraliintegraliBazzanoBazzano etet al , al , ArchArch InternIntern MedMed 2003 (16): 18972003 (16): 1897--904904

•• Vari meccanismi ipotizzati rispetto allVari meccanismi ipotizzati rispetto all’’effetto della fibra effetto della fibra alimentare [aumento captazione LDL da: 1) produzione di alimentare [aumento captazione LDL da: 1) produzione di propionatopropionato e inibizione sintesi di colesterolo epatica 2) e inibizione sintesi di colesterolo epatica 2) interruzione ricircolo interruzione ricircolo enteropaticoenteropatico dei sali biliari, dei sali biliari, sequestro del colesterolo alimentare sequestro del colesterolo alimentare etcetc]]


Relative Risk of CHD between n-tiles ofTotal Fiber Intake in Different Studies

MENKushi et al. 1985Khaw et al. 1987Humble et al. 1993Pietinen et al. 1996Rimm et al. 1996Todd et al. 1999Present study

WOMENKhaw et al. 1987Jacobs et al. 1998Wolk et al. 1999Todd et al. 1999Liu et al. 2002Present study

MEN & WOMENHe et al. 2001

Relative risk (95% CI)Author 0.5 1 1.5


ProbioticiProbiotici e e prebioticiprebiotici: : glossarioglossarioPROBIOTICI

• Coadiuvanti alimentari microbici capaci di influenzare positivamente la fisiologia modulando la risposta immunitaria, il bilancio nutrizionale e il quadro microbico intestinale

• Principalmente batteri e lieviti ad habitat intestinale

• Naidu et al. 1999

PREBIOTICI• Sostanze non digeribili in

grado di stimolare selettivamente microrganismi positivi per la salute dell’ospite

• Principalmente oligosaccaridi (naturali o di sintesi)

• Gibson & Roberfroid 1995


Beet

Milk

Chicory

Starch

Soybean

Sucrose

Lactose

Soluble s.

Inulin

Soy whey

ExtractionExtraction→→ HydrolysisHydrolysis→→

IsomerizationIsomerization→→ TransglycosylationTransglycosylation→→

Raffinose

Fructo o.s. FOS

Galacto o.s. GOS

Lactosucrose

Lactulose

Glycosylsucrose

Soy o.s. SOS


Introduzione di fibra alimentare e carboidrati prebiotici in Italia

Livelli di introduzione• Fibra: INN 24.7 g/d (Saba et al 1990)• NDO: mancano dati

[USA 2.6g inulina, 2.5g/d FOS] cipolla, frumento, asparagi (USDA 1999)

Raccomandazioni• Fibra: 30 g/d (SINU 1996)• NDO: non definita.

– (Dose efficace 8 g, dose max raccomandata 20 g)


Caratteristiche di un Caratteristiche di un prebioticoprebiotico

•• sicurezzasicurezza

•• sopravvivenzasopravvivenza

•• azioneazione

•• GRAS (GRAS (generallygenerally recognizedrecognized asas safesafe))

•• resistente allresistente all’’aciditaciditàà gastricagastrica•• resistente alle resistente alle glicosidasiglicosidasi intestinali e intestinali e

pancreatichepancreatiche

•• fermentescibilitfermentescibilitàà•• stimolazione selettiva della crescita di stimolazione selettiva della crescita di

microrganismi positivi (bifidi, lattici)microrganismi positivi (bifidi, lattici)•• produzione di acidi organici (SCFA, produzione di acidi organici (SCFA, lattatolattato, ,

intermedi)intermedi)


Siti e azione dei Siti e azione dei carboidrati carboidrati prebioticiprebiotici

•• Colon Colon DxDx(substrato per la produzione di acidi (substrato per la produzione di acidi organici)organici)

•• ColonColon(acidificazione del lume intestinale)(acidificazione del lume intestinale)

•• ColonColon(selezione microflora)(selezione microflora)


•• FunzioniFunzioni–– assorbimentoassorbimento–– ecosistema microbicoecosistema microbico

•• MalattiaMalattia–– m. infettivem. infettive–– m. infiammatorie m. infiammatorie

(IBD)(IBD)–– m. neoplastichem. neoplastiche

Salute intestinaleSalute intestinale


I LipidiI LipidiII°° parteparte


FUNZIONI DEI LIPIDIFUNZIONI DEI LIPIDI

••EnergeticaEnergetica

••StrutturaleStrutturale

••Precursori di Precursori di biomolecolebiomolecole


CLASSIFICAZIONE E STRUTTURA CLASSIFICAZIONE E STRUTTURA DEI LIPIDIDEI LIPIDI

a)a) Lipidi di deposito: Lipidi di deposito:

i.i. trigliceriditrigliceridi o o triacilglicerolitriacilgliceroli (TAG)(TAG)

b)b) Lipidi strutturali: Lipidi strutturali:

i.i. fosfolipidifosfolipidi (PL) (PL)

ii.ii. colesterolo (C)colesterolo (C)


••In base al numero di atomi di C della catena idrocarburica:In base al numero di atomi di C della catena idrocarburica:••Corti CCorti C22--CC6 6 ((ac.aceticoac.acetico, , propionicopropionico, butirrico, , butirrico, caproicocaproico))

••Media CMedia C88--CC1010 ((ac.caprilicoac.caprilico, , capricocaprico))

••Lunga CLunga C1212--……. (. (ac.lauricoac.laurico, , miristicomiristico, , palmiticopalmitico, , stearico, stearico, ……))

PRINCIPALI COSTITUENTI DI TAG E PL:PRINCIPALI COSTITUENTI DI TAG E PL:GLI ACIDI GRASSIGLI ACIDI GRASSI

••In base al grado di In base al grado di insaturazioneinsaturazione::••SaturiSaturi

••MonoinsaturiMonoinsaturi

••PolinsaturiPolinsaturi


METABOLISMO DEGLI ACIDI METABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSI: BIOSINTESIGRASSI: BIOSINTESI

Complesso Complesso delldell’’ACIDO ACIDO GRASSO GRASSO SINTASI nel SINTASI nel citosolcitosol

Acidi grassi Acidi grassi saturi saturi

C16 e C18C16 e C18

Via dellVia dell’’acido acido fosfatidicofosfatidico


DESATURAZIONE ED ELONGAZIONE DESATURAZIONE ED ELONGAZIONE DEGLI ACIDI GRASSIDEGLI ACIDI GRASSI


FUNZIONE ENERGETICAFUNZIONE ENERGETICA

••I TAG contengono piI TAG contengono piùù acidi grassi acidi grassi saturisaturi e e monoinsaturimonoinsaturidei PLdei PL

••I lipidi di deposito possono derivare:I lipidi di deposito possono derivare:

••dalla dietadalla dieta

••dalla sintesi endogena in fegato, tessuto dalla sintesi endogena in fegato, tessuto adiposo, ghiandola mammariaadiposo, ghiandola mammaria

••Il turnover dei lipidi nel tessuto adiposo Il turnover dei lipidi nel tessuto adiposo èè molto molto lento: la composizione in acidi grassi dei TAG può lento: la composizione in acidi grassi dei TAG può dare informazioni qualitative sulle abitudini dare informazioni qualitative sulle abitudini alimentari di lungo periodoalimentari di lungo periodo


FUNZIONE STRUTTURALEFUNZIONE STRUTTURALE

Composizione della Composizione della membrana membrana plasmaticaplasmatica

•La natura degli acidi grassi che costituiscono i PL

•il rapporto PL/C

•le interazioni sia polari sia non polari tra lipidi e proteine

influiscono su alcune caratteristiche funzionali della membrana come la “fluidità di membrana”

http://omega.dawsoncollege.qc.ca/ray/cellmemb/membrane.jpg


FluiditFluiditàà di Membranadi MembranaDefinizioneDefinizione: grado di libert: grado di libertàà delle molecole delle molecole liposolubililiposolubili di muoversi alldi muoversi all’’interno della membranainterno della membrana

••La fluiditLa fluiditàà, a sua volta, influenza la permeabilit, a sua volta, influenza la permeabilitààdella membrana e ldella membrana e l’’attivitattivitàà di molte proteine di di molte proteine di membrana, che possono essere enzimi, recettori, membrana, che possono essere enzimi, recettori, trasportatori ...trasportatori ...

••La fluiditLa fluiditàà di membrana di membrana èè in parte legata in parte legata allall’’impaccamentoimpaccamento dei lipidi nel doppio strato lipidico che dei lipidi nel doppio strato lipidico che èè influenzato da:influenzato da:

1. natura della catena degli acidi grassi1. natura della catena degli acidi grassi

2. quantit2. quantitàà di colesterolodi colesterolo

3. interazioni sia polari che non polari tra lipidi e proteine 3. interazioni sia polari che non polari tra lipidi e proteine


18:0 18:1 n18:0 18:1 n--9 18: n9 18: n--6 20:4 n6 20:4 n--66


Differenza di configurazione tra acidi Differenza di configurazione tra acidi grassi TRANS e CIS grassi TRANS e CIS


FluiditFluiditàà di Membranadi Membranainfluenza della natura della catena influenza della natura della catena

degli acidi grassidegli acidi grassi


FluiditFluiditàà di Membranadi Membranainfluenza della dietainfluenza della dieta

•• La composizione dei lipidi della dieta influenza la La composizione dei lipidi della dieta influenza la composizione delle membrane cellulari (composizione delle membrane cellulari (eses: : arricchimento di PUFA narricchimento di PUFA n--3);3);

•• Considerata lConsiderata l’’importanza della fluiditimportanza della fluiditàà della della membrana cellulare le variazioni di composizione membrana cellulare le variazioni di composizione sono però strettamente controllate (sono però strettamente controllate (eses: quantit: quantitàà di di colesterolo e grado di colesterolo e grado di insaturazioniinsaturazioni dei PL).dei PL).


PRECURSORI DI BIOMOLECOLE: ACIDI GRASSIPRECURSORI DI BIOMOLECOLE: ACIDI GRASSI


A seconda della natura dell’acido grasso precursore, si possono distinguere 3 serie di eicosanoidi:

C20:3 n6PG serie 1

LT serie 3

C20:4 n6PG serie 2

LT serie 4

C20:5 n3PG serie 3

LT serie 5


EMOSTASI: insieme dei processi che hanno la EMOSTASI: insieme dei processi che hanno la funzione di ridurre il funzione di ridurre il sanguinamentosanguinamento ed evitare ed evitare ll’’eccessiva perdita di sangue. eccessiva perdita di sangue.


•ormoni steroidei

•acidi biliari

•vitamina D

PRECURSORI DI BIOMOLECOLE: COLESTEROLOPRECURSORI DI BIOMOLECOLE: COLESTEROLO


FABBISOGNI FISIOLOGICI DI EFA FABBISOGNI FISIOLOGICI DI EFA ((essentialessential fattyfatty acid)acid)

ADULTOADULTO

n=6 1%

n=3 0.2%

BAMBINOBAMBINO

n=6 2-3%

n=3 0.5%

La carenza di EFA può essere valutata con l’indice MEADovvero il rapporto 20:3n-9/20:4 n-6 nei PL sierici: valori superiori a 0.4 sono orientativamente patologici.

LATTANTILATTANTI

n=6 4-5%

n=3 0.2-0.5%


CONTENUTO DI COLESTEROLO NEGLI ALIMENTICONTENUTO DI COLESTEROLO NEGLI ALIMENTI


AACCIIDDI I

GGRRAASSSSII

PPRROODDOOTTTTII

AANNIIMMAALLII


I LipidiI LipidiIIII°° parteparte


LE LIPOPROTEINELE LIPOPROTEINEFunzione principale: trasporto dei lipidi e delle Funzione principale: trasporto dei lipidi e delle sostanze sostanze idrofobicheidrofobiche nel sangue.nel sangue.

TAG +


LE LIPOPROTEINE

CHILOMICRONICHILOMICRONI•Sito di sintesi: intestino

•Apoproteine in origine: B48, AI

•Apoproteine acquisite: CII, E

•Funzione: trasporto di TAG alimentari dall’intestino ai tessuti periferici.


FORMAZIONE DEI FORMAZIONE DEI CHILOMICRONICHILOMICRONI


METABOLISMO DEI METABOLISMO DEI CHILOMICRONICHILOMICRONI

Percorso del circolo linfatico:

dotto latteale

dotti mesenterici

dotto toracico

vena succlavia


METABOLISMO DEI CHILOMICRONIMETABOLISMO DEI CHILOMICRONI


LE LIPOPROTEINE

VERY LOW DENSITY LIPOPROTEIN (VLDL)VERY LOW DENSITY LIPOPROTEIN (VLDL)•Sito di sintesi: fegato

•Apoproteine in origine: B100, C, E

•Apoproteine acquisite: CII, E

•Funzione: trasporto di TAG endogeni dal fegato ai tessuti periferici


METABOLISMO VLDLMETABOLISMO VLDL


LE LIPOPROTEINE

LOW DENSITY LIPOPROTEIN (LDL)LOW DENSITY LIPOPROTEIN (LDL)•Sito di sintesi: per conversione dalle VLDL

•Apoproteine: B100

•Funzione: trasporto di colesterolo dal fegato ai tessuti


CAPTAZIONE DELLE LDL DA PARTE DELLE CELLULECAPTAZIONE DELLE LDL DA PARTE DELLE CELLULE


LE LIPOPROTEINE

HIGH DENSITY LIPOPROTEIN (HDL)HIGH DENSITY LIPOPROTEIN (HDL)•Sito di sintesi: fegato

•Apoproteine: AI, AII, E, C, D

•Funzione: trasporto di colesterolo dai tessuti al fegato


ORIGINE E ORIGINE E METABOLISMO METABOLISMO

HDLHDL


TEORIA OSSIDATIVA DELLTEORIA OSSIDATIVA DELL’’ATEROSCLEROSIATEROSCLEROSI


DANNO ENDOTELIALE NELLDANNO ENDOTELIALE NELL’’ATEROSCLEROSIATEROSCLEROSI

Il passaggio turbolento del sangue determina un danneg-giamento della parete riparato velocemen-te.

Se il dan-neggiamen-to è fre-quente interven-gono le PLT per riparare il danno.

Le PLT si aggregano.Le cellule muscolari migrano dalle pareti all’en-dotelio.Inizio della placca ATEROSCLE-ROTICA

I macrofagiarrivano per riparare il danno e in-ghiottono LDLoxtrasforman-dosi in cellule schiumose.La placca atero-scleroticaprotrude nel lume.

La placca èesposta al moto turbo-lento con ulteriore danneggia-mento del lume.Dopo parec-chi anni la placca riduce l’afflusso di sangue (ANGINA).

La parete della placca può rompersi con forma-zione di un TROMBO che può occludere un’arteria.


INFLUENZA DELLA DIETA SULLE INFLUENZA DELLA DIETA SULLE LIPOPROTEINELIPOPROTEINE

Malattie cardio-vascolari (CHD): gruppo di sindromi caratterizzate da un ridotto afflusso di sangue al miocardio.

Fattori di rischio: • colesterolo• LDL• TAG e VLDL• HDL/LDL• Apo A1/Apo B100


Livelli di colesterolo Livelli di colesterolo plasmaticoplasmaticoe incidenza di e incidenza di coronopatiecoronopatie


METABOLISMO DELLE LIPOPROTEINE

EFFETTO DI UNA DIETA EFFETTO DI UNA DIETA ENERGETICAMENTE RICCAENERGETICAMENTE RICCA



EFFETTO DI UNA DIETA RICCA IN EFFETTO DI UNA DIETA RICCA IN COLESTEROLOCOLESTEROLO



EFFETTO DI UNA DIETA RICCA IN ACIDI EFFETTO DI UNA DIETA RICCA IN ACIDI SATURISATURI



EFFETTO DI UNA DIETA RICCA IN ACIDI EFFETTO DI UNA DIETA RICCA IN ACIDI MONOINSATURI E POLINSATURIMONOINSATURI E POLINSATURI


EFFETTO DI DIVERSE CATEGORIE DI LIPIDI EFFETTO DI DIVERSE CATEGORIE DI LIPIDI SULLE LIPOPROTEINE CIRCOLANTISULLE LIPOPROTEINE CIRCOLANTI

SATURI(C12-C16)SATURI(C18)

MONOINSATURI(C18:1 n9)

POLINSATURI(n 6)

POLINSATURI(n 3)

TRANS

CARBOIDRATI COMPLESSI E FIBRA

HDL LDL TAG (VLDL)


I.A. INDICE DI I.A. INDICE DI ATEROGENICITAATEROGENICITA’’

I.A. =C12 + 4 x C14 + C16

n3 + n6 + C18:1 n9 + MONO

ESEMPIO:

olio di oliva I.A. = 0.12

burro I.A. = 1.55

strutto palmistoC12

C14

C16

C18:1

N3

N6

Mono


Dietary fats modulate lipoprotein levels Dietary fats modulate lipoprotein levels and quality. High LDL and low HDL and quality. High LDL and low HDL

cholesterol levels are known risk factors cholesterol levels are known risk factors for for atherogenesisatherogenesis


HegstedHegsted et alet alTC = 2.16 S TC = 2.16 S -- 1.65 P + 0.067 C 1.65 P + 0.067 C -- 0.530.53

KeysKeys et alet alTC = 1.35(2 S TC = 1.35(2 S -- P) + 1.52 ZP) + 1.52 Z

MensinkMensink and and KatanKatanTC = 1.51 S TC = 1.51 S -- 0.12 M 0.12 M -- 0.60 P0.60 PLDLLDL--C = 1.28 S C = 1.28 S -- 0.24 M 0.24 M -- 0.55 P0.55 PHDLHDL--C = 0.47 S + 0.34 M + 0.28 PC = 0.47 S + 0.34 M + 0.28 P

HegstedHegsted et alet alTC = 2.10 S TC = 2.10 S -- 1.16 P + 0.067 C1.16 P + 0.067 CLDLLDL--C = 1.74 S C = 1.74 S -- 0.77 P + 0.044 C0.77 P + 0.044 C

YuYu et alet alTC = 2.02 12:0TC = 2.02 12:0--16:0 16:0 -- 0.03 18:0 0.03 18:0 -- 0.48 M 0.48 M -- 0.96 P0.96 PLDLLDL--C = 1.46 12:0C = 1.46 12:0--16:0 + 0.07 18:0 16:0 + 0.07 18:0 -- 0.69 M 0.69 M -- 0.96 P0.96 PHDLHDL--C = 0.62 12:0C = 0.62 12:0--16:0 16:0 -- 0.06 18:0 + 0.39 M + 0.24 P0.06 18:0 + 0.39 M + 0.24 PLDL LDL cholesterolcholesterol expressedexpressed in in termsterms of of percentagepercentage changechange22

LDLLDL--C (%) = 1.34 S C (%) = 1.34 S -- 0.59 P + 0.033 C0.59 P + 0.033 C

11Where TC, LDLWhere TC, LDL--C, and HDLC, and HDL--C C are are changeschanges in plasma total, in plasma total,

LDL, and HDL LDL, and HDL cholesterolcholesterol; S ; S isischangechange in in percentagepercentage of of dailydailyenergyenergy fromfrom saturatedsaturated fattyfatty

acidsacids; M ; M isis changechange in in percentagepercentageof of dailydaily energyenergy fromfrom

monounsaturatedmonounsaturated fattyfatty acidsacids; P ; P isis changechange in in percentagepercentage of of dailydailyenergyenergy fromfrom polyunsaturatedpolyunsaturated

fattyfatty acidsacids; Z ; Z isis changechange in the in the squaresquare rootroot of of dailydaily dietarydietary

cholesterolcholesterol in 60 in 60 ngng//kJkJ (mg/1000 (mg/1000 kcal); and C kcal); and C isis changechange in in dietarydietary

cholesterolcholesterol in mg/d.in mg/d.22Based on Based on HegstedHegsted et al . et al .

convertedconverted toto percentagepercentage changechangeassumingassuming anan averageaverage LDLLDL--C C concentrationconcentration of 3.4 of 3.4 mmolmmol/L /L

mg/dL).mg/dL).

(in mg/dL)(in mg/dL)


Figure 2. Predicted Changes in Serum Lipids and Lipoproteins

Predicted changes are based on replacement of 5% of energy as carbohydrates with specific fatty acids under isocaloric conditions, assuming baseline high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) levels of 50 mg/dL (1.30 mmol/L), low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) levels of 130 mg/dL (3.37 mmol/L), and triglyceride (TG) levels of 150 mg/dL (1.70 mmol/L).10


Change in Serum Lipid Change in Serum Lipid Levels after the Levels after the Consumption of Diets Consumption of Diets Enriched in Soybean Oil, Enriched in Soybean Oil, SemiliquidSemiliquid Margarine, Margarine, Soft Margarine, Soft Margarine, Shortening, and Stick Shortening, and Stick Margarine. Margarine. Values are expressed as Values are expressed as the percent change from the percent change from the values for butter. LDL the values for butter. LDL denotes lowdenotes low--density density lipoprotein, and HDL highlipoprotein, and HDL high--density lipoprotein.density lipoprotein.

LichtesnteinLichtesntein et al et al New New EnglEngl J MedJ Med 1999 1999 340340:1933:1933--4040


ResultsResults of of RandomizedRandomized StudiesStudies of the of the EffectsEffects of a of a DietDiet High in High in TransTrans FattyFatty AcidsAcids((CirclesCircles) or ) or SaturatedSaturated FattyFatty AcidsAcids ((SquaresSquares) on the Ratio of LDL ) on the Ratio of LDL CholesterolCholesterol toto HDL HDL CholesterolCholesterol. A . A dietdiet withwith isocaloricisocaloric amountsamounts of of ciscis fattyfatty acidsacids waswas usedused asas the the comparisoncomparison groupgroup. The . The solidsolid line line indicatesindicates the the bestbest--fitfit regressionregression forfor transtrans fattyfattyacidsacids. The . The dasheddashed line line indicatesindicates the the bestbest--fitfit regressionregression forfor saturatedsaturated fattyfatty acidsacids..

AscherioAscherio et al et al New New EnglEngl J MedJ Med 1999 1999 340340:1994:1994--9898


EstimatedEstimated PercentPercentChangesChanges in the in the RiskRiskof of CoronaryCoronary HeartHeartDiseaseDisease AssociatedAssociatedwithwith IsocaloricIsocaloricSubstitutionsSubstitutions of of One One DietaryDietaryComponentComponent forforAnotherAnother. . The I The I barsbarsrepresentrepresent 95 95 percentpercent confidenceconfidenceintervalsintervals..

HuHu et al et al New New EnglEngl J MedJ Med 1997 1997 337337:1491:1491--99


RACCOMANDAZIONI PER I LIPIDIRACCOMANDAZIONI PER I LIPIDIn 6 n 3

lattantibambiniadulti

4-5% E3% E2% E

0.2-0.5% E0.5% E0.5% E

2. ENERGIA TOTALE DA LIPIDI < 30% energia totale

3. SATURI < 10% energia totale

4. POLINSATURI < 15% energia totale

5. MONOINSATURI quota restante

6. TRANS da 0 a max 5% energia totale

7. COLESTEROLO max 300 mg/dieAltre raccomandazioni:

•Preferire consumo di grassi a crudo

•Contenuto sufficiente di sostanze antiossidanti

1. ESSENZIALI

I macronutrienti: caratteristiche, significato,...

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