Nutrizione - parte 1

Nutrizione umana

Introduzione al corso

Prof. Marco Malaguti: è la scienza di tutti i giorni.

Esame: 35 domande vero/falso e risposte multiple. Corretta= 0.9, sbagliata= -0.2, bianca= 0.

Date: 25 giugno e 23 luglio + una a settembre (possibilità di dare la prima parte il 28 maggio circa).

La monotonia alimentare

La monotonia è un grosso rischio in campo alimentare, perché ci sarà una carenza di alcuni nutrienti e che altri elementi potenzialmente nocivi presenti in un determinato prodotto vengano assunti in quantità eccessive.

Alimentazione personalizzata

Studio Nutrienet Santé: in base al mio gruppo sanguigno dovrei mangiare determinati nutrienti (sbagliato).

Assumere un comportamento più attento a livello di alimentazione porta il soggetto ad essere più attento su ciò che assume.

Organismi geneticamente modificati (OGM)

Organismo geneticamente modificato. Ciò che hanno subito una modificazione a livello genetico, non è un fattore negativo, se il processo avviene con un criterio sarà utile a migliorare il prodotto.

Consumo di carne e alimentazione vegetariana

Un consumo frequente di alimenti come carne rossa porta alla produzione di sostanze cancerogene (per la cottura). Per mettere su massa non è necessario assumere carne o pesce (ci sono anche atleti vegetariani).

Prevenzione delle malattie

Secondo l’Organizzazione mondiale della sanità, circa 1/3 delle malattie cardiovascolari e dei tumori potrebbero essere evitati grazie a un’equilibrata e sana alimentazione. Nella prima metà del '900 l’obiettivo era di individuare come problematica principale in chiave alimentare le carenze.

Obiettivi della scienza dell'alimentazione

• Prevenire lo sviluppo di malattie da carenza
• Ridurre il rischio di malattie associate ad eccessi alimentari

L’eccesso e lo squilibrio vengono pagati in termini di svantaggio biologico. L’evoluzione dell’uomo è avvenuta in un ambiente dove gli alimenti erano scarsi. In Tanzania si trovano popolazioni con diete ancora basate sulla raccolta e la caccia (Hadza). La raccolta di tuberi e bacche costituisce il 60% delle calorie, mentre la caccia fornisce circa il 40% delle calorie.

Definizioni di nutrizione e alimentazione

Nutrizione: come il nostro organismo utilizza gli alimenti dopo averli introdotti e assorbiti. È quell'insieme di processi grazie ai quali l'organismo riceve, trasforma ed utilizza le sostanze chimiche contenute negli alimenti.

Alimentazione: modo con cui gli alimenti vengono organizzati per essere messi a disposizione dell'organismo. È la conseguenza di una serie di attività coscienti e volontarie con cui l'essere umano sceglie gli alimenti adatti al consumo, li libera dagli scarti, li trasforma e li tratta in vario modo, sottoponendoli anche a cottura, ed infine li ingerisce.

Principi nutrizionali

Principi nutritivi calorici: lipidi, glucidi, proteine.

• Funzione costruttiva
• Regolatrice
• Energetica

Alimenti calorici: l'alcool (etanolo) non è un nutriente ma fornisce molta energia; l'alcool non ha altre funzioni se non quella energetica. Per essere smaltito viene detossificato dal fegato, fino ad acido acetico e poi trasformato in acidi grassi: per questo fornisce energia e non ha altre funzioni. Birra e vino invece sono nutrienti perché oltre alla percentuale di alcool possiedono altri nutrienti utili al nostro organismo.

Principi nutritivi acalorici: non hanno funzione energetica.

• Funzione regolatrice
• Costruttiva

Acqua, sali, vitamine.

Corretta nutrizione

La corretta nutrizione deve assicurare:

• L'espletamento del potenziale genetico di crescita
• Efficienza fisica e psichica
• Contribuisce al raggiungimento dell'aspettativa di vita (es. una signora si aspetta di vivere 83 anni)

Obiettivo della scienza dell'alimentazione

Aspettativa di vita + qualità della vita (morire sani il più tardi possibile). Un conto è arrivare ad una certa età, un conto è arrivarci dignitosamente, in buona salute.

Qualità della vita

Mangiare bene, muoversi tanto, forme di relazioni sociali (es. meditazione, leggere).

Nonostante ciò ci sono persone che mangiando male o con uno stile di vita non adeguato vivono a lungo, ad esempio Churchill 'no sport! Solo whisky e sigarette' o Oscar Wilde 'io per la mia salute farei qualsiasi cosa tranne dieta e movimento'.

Fame e appetito

Fame: necessità di un organismo di assumere cibo perché ha bisogno di nutrienti. È una necessità il più delle volte innata.

Appetito: (dal latino appetere che significa chiedere, desiderare) è lo stimolo accentuato a raggiungere una forma di appagamento attraverso l'assunzione di particolari alimenti. Qui centrano anche i gusti personali.

Differenza tra i due: il corpo, ad es., ha bisogno di carboidrati (fame), e noi decidiamo di assumerli in un modo piuttosto che in un altro.

Fame e sazietà

Due sensazioni che sono il risultato dell'integrazione a livello corticale di diversi segnali. La fame è sempre attiva, la sazietà è un bottoncino che si accende e si spegne; quando si spegne non si è più sazi e si ha fame. L'evoluzione ci ha portato ad essere più sensibili alla fame. Il rischio di non avere sufficienti calorie per sopravvivere è stato considerato più pericoloso del rischio di incorrere in handicap o patologie collegate al sovrappeso.

Inoltre, la nostra cultura influenza le nostre scelte. Non mangiamo, ad es., scorpioni ma mangiamo gamberetti che sostanzialmente hanno principi intenzionali simili; la fame potrebbe essere appagata con entrambi gli alimenti, ma il nostro appetito no.

Esperienza sensoriale del cibo

Com'è costruita l'esperienza sensoriale del cibo? I sensi si integrano per dare un'esperienza sensoriale al cibo. I due sensi principali sono olfatto e gusto, molto importanti nella regolazione dell'assunzione di cibo. Inoltre, è da tenere presente che una diminuzione dell'olfatto porta alla diminuzione del senso del gusto e che l'olfatto ha una maggiore capacità di influire sul ricordo non solo degli odori ma anche di altri elementi derivanti da stimoli sensoriali emotivi.

Odori e gusti

Odori: mentolato, putrido, canfora, muschio, alcool, speziato, floreale.

Gusti: dolce, amaro, salato, aspro e umami = è il 5º gusto, intraducibile, una zuppa giapponese. È stato inserito intorno al 2000. È il sapore stimolato dal glutammato, percepibile ad es. con la parte acquosa del pomodoro, molto ricca di glutammato. In giapponese significa saporito. Lo troviamo in carne, formaggi, alcuni funghi.. Il potenziale 6º gusto (ancora non definito) riguarda l'oleoso. I ricercatori hanno testato come miscele ricche di grassi andassero a stimolare recettori diversi da quelli stimolati dagli altri gusti. Le papille gustative si sono evolute per farci cercare nutrienti di cui abbiamo bisogno.

Edulcoranti

Sappiamo ingannare il gusto attraverso gli edulcoranti (che contengono poche o nulle calorie) come sostituenti degli zuccheri. Si dividono in due famiglie:

Edulcorante intensivo

Sono molecole con potere dolcificante altissimo. Bastano poche molecole per farci percepire un sapore dolcissimo. Sono 3-4 volte più dolci del normale zucchero, quindi hanno un potere edulcorante altissimo. Il loro potere calorico è quasi nullo. L'abuso può provocare danni all'organismo, pertanto è consigliabile non superare la dose giornaliera ammissibile, cioè la quantità calcolata in funzione del peso corporeo, che si può assumere quotidianamente per tutta la vita senza rischio per la salute.

Esempi: stevia viene usato un estratto dalle foglie contenente molecole dolcificanti. Il suo potere dolcificante è di 150-250 volte quello del saccarosio. Un altro esempio è dato da proteine vegetali come la traumatina. Infine abbiamo anche l'aspartame formato da acido aspartico e fenilalanina. A temp. elevate ed alto pH si idrolizza nei suoi costituenti: acido aspartico, fenilalanina e metanolo perdendo il potere dolcificante. È in corso una controversia sui possibili effetti cancerogeni anche a dosi minori di quelle stabilite come limite massimo. Si ipotizza che tali effetti potrebbero derivare dalla formaldeide, risultato del metabolismo del metanolo.

Polioli o polialcoli

Potere edulcorante non eccessivo, infatti spesso è inferiore al normale zucchero ma il loro potere edulcorante resta comunque significativo (2.4 kcal/g). Sono detti anche agenti edulcoranti 'di sostituzione' o 'di massa' (esempi sono: sorbitolo, maltitolo, mannitolo, isomalto, xilitolo..). Sono presenti nelle gomme da masticare e nelle caramelle 'senza zucchero'. Hanno il vantaggio tecnologico, rispetto agli edulcoranti intensivi, di dare consistenza ai prodotti finiti. Non vengono utilizzati nelle bevande. I polialcoli vengono assorbiti lentamente ed in modo incompleto nell'intestino per cui un apporto eccessivo ha effetto lassativo. Il loro valore energetico è più basso rispetto a quello dello zucchero (in quanto meno assorbite rimangono quindi nell'intestino). Contengono, anche se poche, calorie. Le gomme da masticare che contengono xilitolo, non solo sono meno caloriche ma contrastano le carie poiché evitano la vita ai batteri.

Potere dolcificante

Sia gli edulcoranti intensivi sia i polialcoli sono spesso utilizzati in combinazione poiché il loro sapore dolce si potenzia (il potere edulcorante della miscela è più elevato della somma dei poteri edulcoranti dei singoli componenti).

Meccanismi di controllo della fame e sazietà

Tradizionalmente si riteneva che l'appetito fosse influenzato soltanto da quattro meccanismi di controllo:

Ipotesi glucostatica

Il livello di glicemia influenza la sensazione di fame. A spiegazione di tale comportamento si ammette l’esistenza di neuroni del centro della sazietà (glucostati) la cui attività varia in funzione della velocità di utilizzazione del glucosio ematico. Si pensava fosse solo il glucosio (carboidrati) a far percepire o meno la fame in base alla loro assenza o abbondanza.

Ipotesi aminostatica

Il livello di aminoacidi influenza la sensazione di fame. A bassi valori di aminoacidi aumenta la necessità di assumere cibo, succede il contrario a valori elevati. In questa ipotesi i segnali erano gli amminoacidi.

Ipotesi termostatica

Secondo questa ipotesi, l'attività dei centri ipotalamici deputati alla sensazione della sazietà e della fame, è regolata dalla temp. corporea (quindi l'elemento che dà l'imput è la temperatura). Una diminuzione di questa stimola il centro della fame e deprime il centro della sazietà (temp. bassa → + fame), e viceversa (temp. alta → - fame).

Ipotesi lipostatica

Meccanismo di regolazione a lungo termine dove sussiste un rapporto inversamente proporzionale tra la quantità di tessuto adiposo presente nell'organismo e la quantità degli alimenti assunti (abbondanza di grassi → poca fame; assenza di grassi → tanta fame).

Oggi però sappiamo che in realtà non contano i segnali (ipotesi) ma è l'ipotalamo a controllare tutti i meccanismi di sazietà e fame, che possono essere interni (metabolici, anabolici ecc.) o esterni (psicologici ..).

L'ipotalamo è il più importante attivatore di consumo di cibo, rispondendo sia al digiuno che alla restrizione calorica, infatti stimola la produzione di altri segnali oressigeni ad esempio le B_endorfine. Il più importante ed il più potente segnalatore della fame prodotto dall'ipotalamo è il neuropeptide Y (NPY) che determina uno stato di obesità. Ci si accorse che iniettando la molecola, l'animale 'cavia' andava verso il cibo indipendentemente da se avesse già mangiato o meno.

Abbiamo poi l'adiponectina prodotta dal tessuto adiposo, che stimola l'assunzione di cibo. I suoi livelli sono inversamente proporzionali al grasso corporeo nell'organismo (poco grasso → più adiponectina; più adiponectina → più richiesta di cibo).

Contraria a questa vi è la leptina, anch'essa prodotta dal tessuto adiposo, che riduce o spegne la fame (ti fa sentire sazio). I suoi livelli sono direttamente proporzionali alla disponibilità di tessuto adiposo nell'organismo. Se i livelli rimangono sempre molto alti ad un certo punto l'ipotalamo non risponde più alla fame. L'assenza di leptina (nel topo abbiamo visto) causa obesità.

La grelina è prodotta dallo stomaco (a stomaco vuoto) e stimola la fame. È prodotta in maggiore quantità quando un organismo è a dieta, per questo motivo è difficile stare a dieta/digiuno. La grelina tende a far diminuire il dispendio calorico (riducendo l'attività fisica).

Mentre l'ormone PYY, prodotto dall'intestino dopo il pasto sopprime la fame → sazietà.

Infine il pancreas, dopo l'assunzione di zuccheri produce l'insulina (presente in presenza di alte concentrazioni ematiche di glucosio) e indica che ci siamo alimentati da poco, portando al cervello messaggi di sazietà. Le sue concentrazioni plasmatiche sono inversamente proporzionali alla sensibilità insulinica periferica.

Il polipeptide pancreatico è prodotto dalle isole di Langherans, ed aumenta dopo l'introduzione di cibo. Sono stati trovati bassi livelli di questo in alcuni obesi, ed alti in alcune anoressiche.

Tutte queste molecole portano al cervello (ipotalamo) un segnale di fame o di sazietà immediato.

Riassunto meccanismi di controllo

• I segnali di adiposità che forniscono informazioni al SNC sui depositi di grasso e che sono quindi coinvolti nella regolazione a lungo termine sono leptina e adiponectina.
• I segnali di sazietà che sono rilasciati in risposta all'introduzione di cibo e sono coinvolti nella regolazione a breve termine sono l'insulina e il polipeptide pancreatico.
• Il segnale di fame è la grelina.

L'apparato digerente umano

L'apparato digerente umano è costituito da bocca, faringe, esofago, stomaco, intestino tenue, crasso e ano e da alcuni organi connessi al canale alimentare, come i denti, la lingua, le ghiandole salivari, il pancreas, il fegato e la cistifellea; ed ha la funzione di trasformare gli alimenti, scomponendoli in modo da consentirci l'assorbimento dei nutrienti ed eliminare il superfluo con le feci.

Reazioni chimiche e digestione

Idrolisi: A-B + HOH → A-H + B-OH.

La reazione alla base della digestione è la seguente:

(idrolisi = da molecola complessa a nutrienti singoli, condensazione = l'opposto) Condensazione affinché una reazione sia il più veloce possibile, la superficie di contatto tra i reagenti deve essere la più ampia possibile.

Fasi della digestione

Fase I: Fase cefalica (come reagisce e cosa fa l'organismo prima ancora che tu dai il morso) → l'apparato digerente comincia a prepararsi; il cervello sa che da lì a poco dovrà digerire qualcosa per cui produce ad esempio saliva che ha anche proprietà lubrificanti, antibatteriche e contiene enzimi idrolitici, e nello stomaco succhi gastrici.

Il principale enzima che contiene la saliva è l’alfa amilasi, ma esiste anche una lipasi linguale. L’amilasi salivare è circa sei volte più abbondante nell’uomo a confronto con lo scimpanzé. Questo testimonia un adattamento evolutivo abbastanza recente verso una dieta più ricca di amido.

La digestione inizia nella bocca: nella saliva sono contenute sostanze antibiotiche e la saliva stessa è una miscela di enzimi diversi capaci di degradare zuccheri (amilasi). Ad esempio, se mangi un pezzo di pane, dopo averlo masticato a lungo tenderà ad avere un sapore più dolce perché la saliva, degradando la molecola complessa in tante molecole più semplici, libera zuccheri che seppur molto semplici sono più dolci. Così il cibo ingerito (bolo) passa all'esofago in cui abbiamo la peristalsi, ossia l’alternanza ritmica della contrazione delle fibre circolari e il rilascio delle longitudinali comprime l’esofago mentre il processo inverso lo dilata; questo permette l’avanzare del bolo attraverso l’esofago.

L’esofago termina con una valvola formata da muscolatura liscia, chiamata sfintere esofageo, che si rilascia per permettere il passaggio del bolo all’interno della cavità gastrica. Il bolo viene spinto verso lo stomaco e questo è reso possibile dalle contrazioni (che prevedono contemporaneamente la contrazione a monte ed il rilassamento a valle, così il bolo scende) della fascia muscolare dell'esofago stesso. I nutrienti avanzano lungo l'apparato digerente attraverso contrazioni segmentarie (con le contrazioni segmentarie invece di procedere direttamente in avanti come nella peristalsi il cibo si muove leggermente a ritroso prima di procedere in avanti e questo facilita il rimescolamento con i succhi digestivi).

Dopodiché arriviamo allo stomaco. Lo stomaco è lungo circa 25cm e contiene ghiandole gastriche. Contiene al suo interno un pH molto basso 1-1.5 (quindi è ricco di protoni) che ha l'effetto di bloccare l'azione degli enzimi della saliva. Funzione principale dello stomaco: innescare la digestione delle proteine. Nello stomaco si forma il chimo cioè un miscuglio acido di cibo e succo digestivo, sostanzialmente bolo+succhi gastrici.

Dopo mangiato, lo stomaco impiega da 1 a 4 ore per vuotarsi, in relazione alla concentrazione di ciascun nutriente e al volume del cibo. Nello stomaco abbiamo le cellule mucose che hanno la funzione di produrre un muco molto denso che riveste la parete interna dello stomaco per proteggerlo dalla sua acidità; le cellule parietali che producono acido cloridrico, responsabile del pH eccessivamente basso; e le cellule principali che producono il pepsinogeno che è il primo enzima capace di degradare la proteina. Il pepsinogeno non è prodotto in forma attiva dalle cellule perché se no digerirebbe le cellule stesse.

[succo gastrico = pepsinogeno + pepsina + muco]

Poi la massa acida si riversa nell'intestino che però non è fatto per sopportare un'acidità così forte quindi passa prima dalle secrezioni del pancreas.