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.”
ALIMENTI FUNZIONALIALIMENTI FUNZIONALI
ALIMENTI FUNZIONALIALIMENTI FUNZIONALI
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
Descrizione del metodo ORAC
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.
Descrizione del metodo ORAC
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
Biomarkers di danno ossidativo del DNA
Biomarkers di danno ossidativo del DNA
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
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
ALIMENTI TRANSGENICI
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.
ETICHETTATURAETICHETTATURA
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
ETICHETTATURAETICHETTATURA
CONCLUSIONI
ALIMENTI FUNZIONALI
ALIMENTI TRANSGENICI
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