Appunti Primo parziale: Produzioni animali e vegetali

5. I DIVERSI LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE DELLA MATERIA

Subunità monomeriche Macromolecole Complessi sopramolecolari

à à

Livello 4: cellula e organelli

Livello 3: complessi sopramolecolari (cromosoma, parete cellulare)

Livello 2: macromolecole (DNA, proteina, cellulosa)

Livello 1: unità monomeriche (nucleotidi,

aminoacidi e zuccheri)

I CARBOIDRATI: Sono le biomolecole più abbondanti sulla Terra, soprattutto per il contributo della cellulosa prodotta

dalle piante.

L’ ossidazione di zuccheri semplici e polisaccaridi (amido) tramite la respirazione è, in condizioni di aerobiosi, la via

di recupero energetico più importante nelle cellule non fotosintetiche. Quindi, i carboidrati sono alimenti

importantissimi per l’uomo.

Funzione Quali composti Dove

Energetica Amido, zuccheri Semi, tuberi, frutti

solubili, Latte

Lattosio Tessuti animali, funghi

Glicogeno

Strutturale Cellulosa Pareti cellulari delle

Sostanze pectiche piante

Glicolipidi e Membrane biologiche

glicoproteine Cartilagini degli animali

Zuccheri complessi Pareti cellulari di alcuni

batteri

Classificazione:

1°criterio: numero di atomi di carbonio che formano la molecola (3-7):

- triosi (3C) - tetrosi (4C) - pentosi (5C) - esosi (6C) - eptosi (7C)

2°criterio: posizione del gruppo funzionale carbonilico aldosi – chetosi

à

Gli zuccheri possiedono un gruppo carbonile in posizione terminale (aldosi) o subterminale (chetosi). Tutti gli altri

atomi di C sono saturati da un gruppo alcoolico (OH) e da atomi di H.

Esempi: Gliceraldeide (aldotrioso) Didrossiacetone (chetotrioso)

Aldosi: Ribosio Desossiribosio D-glucosio D-galattosio

Ribosio e desossiribosio sono zuccheri aldosi a 5C Componente del

che fanno parte della struttura degli acidi nucleici. disaccaride lattosio (latte)

- Epimero del glucosio in C4

I prefissi D e L a seconda che i sostituenti legati all’atomo di carbonio asimmetrico più distante da quello che lega il

gruppo carbonilico abbiano disposizione simile a quella della L-gliceraldeide o a quella della D-gliceraldeide.

Chetosi: Fruttosio: Ha un potere dolcificante maggiore del saccarosio, innalza l’indice glicemico più lentamente

rispetto al glucosio.

In soluzione acquosa gli zuccheri possono assumere forma ciclica. A seconda dell’orientamento assunto dal gruppo

aldeidico al momento della reazione, nel momento in cui l’anello si chiude si può avere un diverso posizionamento

dell’OH in C1, con formazione di α-glucosio o β–glucosio.

- α-glucosio, con il gruppo OH rivolto verso il basso:

- β–glucosio, con il gruppo OH rivolto verso l’alto:

Disaccaridi: i monosaccaridi per eliminazione di una molecola di H2O, possono legarsi per formare i disaccaridi.

Il saccarosio: costituito da α-glucosio + β–fruttosio. È il comune zucchero da tavola; più dolce del glucosio.

Nelle piante:

- Ha funzione di riserva (barbabietola da zucchero e canna da zucchero: sono piante che vivono in ambienti diversi).

- È la forma di trasporto degli zuccheri da una parte all’altra dell’organismo.

Il maltosio (α-glucosio+ α-glucosio) è presente nei cereali maltati.

Il cellobiosio (β-glucosio + β-glucosio) è il disaccaride la cui unità fondamentale si ripete nella cellulosa.

Il lattosio (galattosio + glucosio) è presente nel latte.

Oligosaccaridi:

Raffinosio (3 residui)

Stachiosio (4 residui) Presenti nei legumi; indigeribili nel nostro apparato digerente

à

Verbascosio (5 residui)

Inulina: Presente nelle Composite: topinambour (tuberi) e cicoria (radici)

È un polimero (circa 30 residui) del fruttosio; costituente della fibra solubile. Fermentescibile, prebiotico (substrato

per M.O. simbionti nel nostro intestino).

Indicato per diabetici perché il fruttosio ha effetto minore del glucosio nell’innalzare il picco glicemico.

Polisaccaridi: polimeri di monosaccaridi.

Omopolisaccaridi Eteropolisaccaridi

Non ramificato Ramificato Due tipi di monomero Diversi tipi

Cellulosa Amido

Amido: polisaccaride con funzione di riserva energetica per la pianta e di alimento per l’uomo.

Alimenti di diversa origine:

• Cariossidi di cereali

• Tuberi (patata, manioca da cui si ottiene la tapioca)

• Midollo di gimnosperme (sago).

L’amido è un omopolimero dell’α-glucosio formato da due componenti: amilosio (legami α-1 4) e amilopectina

à

(legami α-1 6).

à

- La porzione di amilosio si avvolge su se stessa come un’elica.

- La presenza di amilopectina determina la formazione di strutture ordinate.

- Nel granulo di amido l’amilopectina si orienta radialmente e al ME si mostra come degli strati cristallini concentrici.

- Le porzioni del granulo di amido contenenti amilosio appaiono come strutture amorfe.

Il rapporto amilosio : amilopectina è diverso nelle diverse specie vegetali. Ciò ha riflessi:

- merceologici, determinando il comportamento in cottura

- nutrizionali, influenzando in modo diverso l’indice glicemico (l’amilopectina aumenta l’indice glicemico più

dell’amilosio).

La cottura dell’amido: La struttura cristallina del granulo rende l’amido insolubile a temperatura ambiente e

resistente alla digestione da parte degli enzimi presenti nell’apparato digerente umano.

Affinché l’amido diventi digeribile esso deve passare ad una struttura disordinata, con le caratteristiche di un gel

(gelatinizzazione).

Ciò può avvenire per riscaldamento in ambiente acquoso (cottura): amilopectina e amilosio si legano con le molecole

di acqua; i granuli di amido si rigonfiano, perdono la struttura cristallina e diventano digeribili.

L’amilosio fuoriesce e rende viscosa la soluzione (capacità addensanti).

Utilizzo dell’amido nell’industria alimentare: Dall’amido, in particolare di mais, si ottengono anche altri prodotti

utilizzati nell’industria alimentare (amidi modificati, sciroppi di glucosio e di fruttosio, polialcooli succedanei del

saccarosio, caramello, ecc.).

Le grandi scorte di amido di interesse alimentare si depositano nei granuli di amido secondario (deposito a lungo

termine in semi, frutti e tuberi).

Amido primario: La pianta deposita anche granuli di amido primario con funzione di deposito temporaneo di zuccheri

nei cloroplasti quando la capacità di sintesi di zuccheri eccede quella della loro esportazione. Ciò permette di evitare

problemi osmotici potenzialmente dannosi per l’integrità degli organelli.

Glicogeno: polisaccaride con funzione di riserva energetica negli animali superiori e nei funghi.

→ →

Il glicogeno ha struttura simile a quella dell’amido (polimero di α-glucosio con legami α- (1 4) ed α (1 6) ma le

ramificazioni sono più frequenti rispetto all’amilopectina (ogni 10 residui invece che ogni 25 circa).

Presenta anche un nucleo proteico (glicogenina).

Nei vertebrati si deposita prevalentemente, a partire dal glucosio portato dalla corrente ematica,

• Nel fegato

• Nei muscoli scheletrici

Cellulosa: polisaccaride strutturale.

È un polimero del α- glucosio presente nelle pareti cellulari delle cellule vegetali. Essa non è digeribile dagli enzimi

presenti nel nostro apparato digerente, quindi dal glucosio in essa contenuto non ricaviamo energia metabolica. La

cellulosa, insieme alla lignina fa parte delle fibre insolubili.

Perché si formano le fibrille di cellulosa? I legami H intra- ed intercatena conferiscono alla cellulosa la possibilità di

formare microfibrille e macrofibrille dotate di notevole resistenza meccanica.

Sostanze pectiche: si distinguono in acidi pectici e pectine, nelle quali al gruppo carbossilico è legato un gruppo

metilico –CH3. Fungono da ipocolesterolemizzanti.

Le sostanze pectiche sono polimeri strutturali, che insieme alla cellulosa e ad altri polisaccaridi eterogenei

(emicellulose) fanno parte della struttura della parete cellulare.

Dal punto di vista alimentare, le sostanze pectiche costituiscono la fibra solubile, che:

• Lega gli acidi biliari nell’intestino. In questo modo la cistifellea ne deve produrre ex novo utilizzando colesterolo

come precursore, così che ne diminuiscono i livelli sierici. Le sostanze pectiche

• Abbassa anche i livelli di glucosio nel sangue, contribuendo a controllare la glicemia, e

• Sembra avere proprietà anticarcinogeniche: infatti esse inducono in vitro apoptosi (morte cellulare

programmata) in cellule di adenocarcinoma del colon.

Le sostanze pectiche nell’industria alimentare: le sostanze pectiche sono usate come addensanti (marmellate) ma

l’industria alimentare le utilizza anche per altri scopi.

Rimozione delle sostanze pectiche: Anche la rimozione delle sostanze pectiche, ad opera di enzimi pectinolitici, da

preparati alimentari ha importanti applicazioni ad esempio per regolare per il grado di torbidità dei succhi in seguito

a spremitura.

Altri zuccheri e derivati da zuccheri di interesse alimentare

Gomme:

- gomma arabica (da piante di acacia)

- gomma adragante (da piante di astragalo)

Utilizzate come emulsionanti/addensanti, per la produzione di gomme da masticare, come eccipienti nell’industria

farmaceutica. *un addensante può stabilizzare le emulsioni perché rendendole più viscose rallenta il processo di

separazione delle fasi.

Sostanze emollienti (malva)

La fibra alimentare: componente alimentare che non fornisce energia in quanto non è digeribile dal nostro

organismo, ma è comunque importante dal punto di vista nutrizionale.

Fibra insolubile Fibra solubile

Provenienza Pareti delle cellule vegetali Pareti delle cellule vegetali o

vacuoli

Composizione Cellulosa Sostanze pectiche

Emicellulosa Altri polisaccaridi complessi

Lignina Cere

Inulina

Caratteristiche Lega H2O ed aumenta il senso di Rallenta l’assorbimento dei

sazietà carboidrati

Miglioramento funzionalità Anticolesterolemizzante

intestinale Fermentescibile ad opera della

microflora batterica (prebiotico) *

*prebiotico: funge da substrato metabolico per microorganismi probiotici.

Alcool-zuccheri

• Sorbitolo nei frutti di alcune piante (ciliegia, prugne ed albicocche); usato come dolcificante (60% del potere

dolcificante del saccarosio) per diete per diabetici.

Scarso potere calorico (2.6 cal/g). È poco assorbito dall’intestino e ha quindi azione lassativa come pure può inibire

l’assorbimento di altri zuccheri. Non cariogeno. 2+

• Inositolo: Si accumula nei vacuoli di riserva (granuli di aleurone) come estere con il fosfato salificato con Mg ,

+ 2+

K , Ca . È presente nella crusca. Per la sua capacità di legare ioni positivi può