Chimica degli alimenti - introduzione

Fe Fegato Ca ossa, denti Lipidi tessuto adiposo

Se assumiamo tanto calcio con gli alimenti e vogliamo assorbirlo dobbiamo aumentare l’assunzione di

vitamina D. Ci può essere una competizione tra due nutrienti per quanto riguarda l’assorbimento.

In un bambino in crescita i fabbisogni sono diversi.

Sono differenti anche a seconda del sesso, la donna in età fertile ha bisogno di più ferro.

I fumatori devono assumere più nutrienti con funzione antiossidante, questo può causare differenze

nell’assunzione di alimenti e farmaci. Nell’alimento è possibile che ci siano sostanze dannose, possono

esserci sostanze nocive anche negli alimenti naturali (veleno di funghi, pesci del pacifico).

Sostanze dannose possono esservi a causa di contaminanti = diossine, idrocarburi policiclici,

policlorobifenili.

Sostanze molto lipofile possono concentrarsi nella frazione lipidica degli alimenti.

DDT è proibito (usato come antimalarico, contro infestazioni nell’agricoltura)

A distanza di anni ci sono ancora tracce nel latte materno di donne che vivevano in posti dove veniva usato.

Diossine, policlorobifenili si formano durante i trattamenti.

Bisognerebbe usare tecnologie poco impattanti per garantire protezione dei nutrienti più esposti a reazioni.

PIRAMIDE DELLA DIETA MEDITERRANEA (patrimonio dell’umanità dal 2011)

Nasce da un’osservazione epidemiologica fatta alla fine del 900 e si traduce in consigli dietetici.

Greci mangiavano solo quello che producevano, si ammalavano di tumore e di malattie cardiache.

Si è fatto un primo schema:

alla base ci sono alimenti che devono essere consumati in quantità maggiore ( patate, cereali e derivati :

fonti di amido ) l’amido è la principale fonte di energia (55% dell’energia complessiva)

livello superiore ( frutta, legumi, verdure ) legumi : amido, proteine; è consigliato l’olio di oliva vergine, latte

e latticini sono consigliati con uso quotidiano.

Pesce, carni bianche, uova : consigliate con uso settimanale

Pesce: fonte di proteine in quantità maggiore, vitamine, elementi inorganici biodisponibili, lipidi pregiati

Carni rosse : consigliate con uso mensile, lipidi di cattiva qualità

Carni bianche: ricche di acidi grassi insaturi, lipidi di buona qualità.

La fibra è esclusiva del mondo vegetale, nel mondo vegetale ci sono anche sostanze che non sono dei veri e

propri nutrienti, però hanno nel nostro organismo attività protettrice : antiossidanti, antitumorali

1

Latto-ovo-vegetariani : ottima scelta di dieta ; la dieta che può comportare rischio è quella vegana, anche

questa può fornire tutti i nutrienti necessari, ma bisogna fare molta attenzione.

Minore assunzione di nutrienti di origine animale, maggiore di origine vegetale, alla base c’è l’attività fisica

regolare, ogni tipo di alimentazione deve essere supportata da sport.

Sono state fatte varie piramidi alimentari.

Importante è bere acqua in quantità elevate.

Per quanto riguarda il vino fino a qualche anno fa erano consigliati salutari 1-2 bicchieri al giorno. Sostanze

come resveratrolo, flavonoidi sono importanti nei confronti di malattie cardiache, però queste stesse

sostanze associate all’alcool hanno attività cancerogena forte.

PARADOSSO FRANCESE: nonostante l’alto consumo di acidi grassi saturi, inferiore mortalità per malattie

cardiache, si è speculato sull’uso di alcool, vino.

PIRAMIDE DIETA MEDITERRANEA MODERNA

Diminuito il posto riservato ai carboidrati, aumentato quello riservato alla verdura.

CARBOIDRATI (GLUCIDI / SACCARIDI / ZUCCHERI )

C (H O) : idrati di carbonio

n 2 n

Sono classificati:

-in base alla possibilità di idrolizzarsi : se non si idrolizzano “-osi” , se si idrolizzano “-osidi”

-in base al numero di atomi di carbonio (3,4,5,6 … ) quelli a 6C sono i principali monosaccaridi di interesse

alimentare

-in base al gruppo funzionale : aldeidico “aldosi” (poliossialdeidi) , chetonico “chetosi” (poliossichetoni)

per i polisaccaridi non vale la formula precedente perché si legano perdendo una molecola di H O, hanno

2

tutti gruppi –OH.

MONOSACCARIDI : unica molecola di idrato di carbonio, sono tutti –osi ( trioso, tetroso, pentoso, esoso ,

non idrolizzabili.

OLIGOSACCARIDI : concatenazione di poche molecole di monosaccaridi –osidi , idrolizzabili. Si legano con

legame covalente glicosidico, i più comuni sono i disaccaridi.

POLISACCARIDI : polimeri di monosaccaridi, sempre con legame glicosidico ( con eliminazione di H O ), sono

2

idrolizzabili.

OMOPOLISACCARIDI : osidi che per idrolisi danno un unico tipo di molecola. [cellulosa,amido]

ETEROPOLISACCARIDI: per idrolisi si ottiene almeno due tipi di molecole (di cui una può essere un

monosaccaride) [pectine]

MONOSACCARIDI ( hanno 5-6 atomi di C)

D-GLUCOSIO D-FRUTTOSIO D : l’OH più distante dalla catena carbossilica (gruppo aldeidico o

chetonico ) si trova a destra.

Tutti i monosaccaridi di origine alimentare sono D.

STEREOISOMERIA : La presenza di atomi di C asimmetrici (= con 4

diversi sostituenti) determina l’esistenza di numerosi stereoisomeri

se invertiamo la posizione di un sostituente abbiamo un altro

n

composto. Ha 2 stereoisomeri per centri di simmetria

n

n=2 , n = n° di carboni asimmetrici.

Aldeide Chetone

Come riferimento per determinare se D o L si usa l’aldeide glicerica o gliceraldeide:

CHO CHO

H OH OH H

CH2OH CH2OH

D-GLICERALDEIDE L-GLICERALDEIDE

2

GLUCOSIO : è uno dei 16 aldosi importanti in natura

D-mannosio  sono due enantiomeri del glucosio, sono diversi per la conformazione di un

carbonio asimmetrico.

Tutti questi carboidrati sono D, hanno potere rotatorio (+) positivo : proprietà fisica che dipende dalla

presenza in una molecola di uno o più carboni asimmetrici. Possono ruotare il piano della luce polarizzata.

Se ruota verso destra (destrogiro) potere rotatorio positivo (+)

Se ruota verso sinistra (levogiro) potere rotatorio negativo (-)

Il valore assoluto dipende dalla disposizione dei sostituenti.

Fruttosio è esempio eclatante, è D ma è levogiro.

D (-) FRUTTOSIO, detto anche levulosio.

D (+) GLUCOSIO, detto destrosio

Dire che sono zuccheri può non essere giusto, il termine si riferisce al fatto che sono dolci.

SACCAROSIO : disaccaride

AMIDO, CELLULOSA: non sono dolci.

Un’ALDEIDE può reagire con un alcol per formare EMIACETALE

Un CHETONE può reagire con un alcol per formare EMICHETALE

I MONOSACCARIDI si trovano prevalentemente in forma ciclica a 5 (struttura

furanosica) e a 6 atomi (struttura piranosica). La ciclizzazione produce un

nuovo centro di asimmetria in C1, quindi due stereoisomeri, detti anomeri

(α e β).

MUTAROTAZIONE

Allo stato cristallino i monosaccaridi possono essere isolati in due forme, α e β. Ad esempio il D(+)-glucosio

esiste in due forme cristalline anomeriche (α e β) tra le quali la α ha più alto potere rotatorio.

Sciogliendo in acqua una delle due forme cristalline, il potere rotatorio cambia (muta) fino a stabilizzarsi: si

ha infatti una apertura solvolitica (idrolitica) dell’anello, seguita da richiusura con possibile inversione della

configurazione. All’equilibrio ci sono le 3 forme in soluzione. L’equilibrio è più o meno spostato a seconda

della stabilità dei due anomeri (per il glucosio è più stabile il β).

È una delle reazioni più importanti a livello alimentare, se c’è il gruppo aldeidico o chetonico libero possono

avvenire reazioni con aa che impoveriscono l’alimento. (reazione di Maillard) l’equilibrio viene sempre

ristabilito quando viene utilizzata la forma aperta. Si usa dire che i carboidrati che danno equilibrio di

mutarotazione sono riducenti. Le aldeidi e i chetoni hanno gruppi riducenti (reattivi di Tollens e Fehling, per

fare il saggio dei gruppi riducenti)

Regole di derivazione

- nelle formule di Haworth gli OH che nelle formule di Fischer si

trovano a destra devono essere scritti sotto il piano;

- nella serie D il gruppo CH OH deve essere scritto sopra il piano;

2

-nella serie D gli anomeri α devono avere l’OH sul C1 sotto il piano,

quelli β sopra il piano

3

Il fruttosio è un chetoesoso che esiste prevalentemente in forma furanosica:

- nelle formule di Haworth dei chetoesosi

a struttura furanosica nell’anomero α

il CH OH sul carbonile è dalla stessa

2

parte dell’OH sul C3

In realtà la configurazione degli atomi di carbonio è tetraedrica, per cui la molecola si dispone nello spazio

nelle configurazioni a sedia o a barca

La rappresentazione fa vedere che gli ossidrili

sono tutti in posizione equatoriale nel β-

glucopiranosio (struttura più stabile) , mentre

nell’α-glucopiranosio l’OH emiacetalico è in posizione

assiale (meno stabile).

MONOSACCARIDI : sono molto solubili in acqua, non tendono a dare precipitato, si possono ottenere allo

stato cristallino, sono riducenti (la presenza del gruppo chetonico o aldeidico libero è reattivo e danno

reazioni caratteristiche delle aldeidi e dei chetoni, reazioni di Maillard )

Alcuni pentosi presenti negli alimenti sono ( L+arabinosio, D+xilosio, D-ribosio )

GLUCOSIO: lo troviamo negli alimenti, è il più abbondante. Come monosaccaride lo troviamo nella frutta

matura, miele (30% anche fruttosio). Come disaccaride lo troviamo nel maltosio, cellobiosio, lattosio,

saccarosio. Come polisaccaride lo troviamo nell’amido e nella cellulosa.

GALATTOSIO: libero lo troviamo in tracce nel latte e nei suoi derivati, in alcuni lipidi complessi, nelle banane

è presente nel disaccaride lattosio, polimeri del galattosio : galattani [del mannosio: mannani]

FRUTTOSIO : è il principale chetoesoso, è accomunato al glucosio, presente nel disaccaride saccarosio.

Polimeri del fruttosio: fruttani, presenti nei cereali. Importanti a livello del funzionamento intestinale. È una

molecola di notevole interesse come edulcorante da tavola, anche per alimenti per diabetici. Si ottiene da

fonte naturale quale l’amido. L’idrolisi dell’amido si ottiene tramite enzimi, il glucosio poi viene

isomerizzato tramite enzimi. Ha metabolismo che non dipende dall’insulina, è meno cariogeno ed è più

dolce rispetto al saccarosio. Il minore potere calorico è dato dalla minore quantità che utilizziamo per

dolcificare.

RIBOSIO: lo troviamo nelle cellule, costituente degli acidi nucleici, negli alimenti è presente in quantità

ridotte.

LEGAME GLICOSIDICO :

L’ossidrile anomerico che deriva dal g. aldeidico o cheto