I principi nutritivi   Da un punto di vista biologico, il cibo è fonte di materie prime per la costruzione di nuo vi tessuti e di energia . Entrambe le funzioni sono garantite dai nutrienti , ossia le sostanze che costituiscono il cibo. Una volta assorbiti dalle cellule, i nutrienti vengono trasformati attraverso molteplici reazioni chimiche. Alcuni di essi diventano così parte integrante del nostro organismo, mentre altri saranno ulteriormente degradati per fornire energia utile a sostenere tutte le funzioni del nostro corpo. Esistono sei gruppi diversi di nutrienti: glucidi (anche detti zuccheri o carboidrati), lipidi (o grassi), proteine (o protidi), vitamine, sali minerali e acqua. I nutrienti si possono distinguere in base alla loro natura o in base alla loro abbondanza. In base alla loro costituzione chimica si distinguono in (glucidi, lipidi, proteine, vitamine) e (sali minerali e acqua). organici inorganici In base alla loro abbondanza all’interno dei tessuti viventi (e al loro fabbisogno) si distinguono in (glucidi, lipidi, proteine) e (vitamine, sali minerali). I macronutrienti sono presenti in quantità maggiori rispetto ai micronutrienti, e all’occorrenza possono essere convertiti in energia chimica. macronutrienti micronutrienti L’acqua non fornisce energia (come i micronutrienti), ma deve essere assunta in quantità cospicua ed è alla base di tutti i processi metabolici. In passato, l’acqua veniva considerata un micronutriente. In questa unità esamineremo le caratteristiche chimiche e nutrizionali dei , dei e delle , che rappresentano appunto i principi nutritivi macronutrienti. glucidi lipidi proteine Il cibo deve fornire all’organismo sia l’energia che le sostanze strutturali e regolatrici di cui necessita. fissa il concetto tipologia di nutriente composti funzioni principali macronutrienti glucidi, lipidi, proteine energetica, strutturale micronutrienti sali minerali, vitamine regolatrice, strutturale acqua acqua regolatrice GUIDA ALLO STUDIO  Come possono essere classificati, su base chimica, i nutrienti? 1.  Quali sono e che cos’hanno in comune i macronutrienti? 2.  >> pagina 114   principi nutritivi e corpo umano   Gli alimenti contengono le stesse sostanze che costituiscono il corpo umano: acqua, proteine, lipidi, sali minerali, glucidi e vitamine. La presenza percentuale di acqua, proteine, lipidi, sali minerali, glucidi e vitamine nel corpo umano varia leggermente da individuo a individuo e si modifica nel corso della vita. Come si può notare dalla seguente tabella, che pone a confronto la composizione del corpo di un adulto con quella di un neonato, alcuni valori presentano variazioni anche significative. ETà E COMPOSIZIONE CHIMICA DEL CORPO UMANO Adulto Composto chimico Neonato 60% acqua 72,5% 18% proteine 11,5% 17% lipidi 11,5% 4% sali minerali 3,5% 1% glucidi 1% tracce vitamine tracce  I glucidi   Nel linguaggio comune i termini “ ”, “zuccheri” e “carboidrati” sono sinonimi. ▶  glucidi Sono soprattutto le piante verdi a produrre glucidi attraverso il processo della , che converte, sfruttando l’energia solare, anidride carbonica e acqua in glucosio e ossigeno, secondo la reazione: fotosintesi clorofilliana E proprio il è il glucide più diffuso in natura. I vegetali stessi lo utilizzano sia come fonte energetica sia come elemento “strutturale”: la cellulosa che costituisce il fusto delle piante è infatti composta da numerose molecole di glucosio legate tra loro. glucosio Negli avviene la trasformazione inversa: il glucosio è convertito in anidride carbonica e acqua (grazie all’ossigeno proveniente dalla respirazione) in modo da generare l’energia (ATP) che sostiene le attività e i consumi delle cellule. Questa respirazione aerobia negli animali controbilancia quindi la fotosintesi dei vegetali. animali Nonostante i glucidi rappresentino solo l’1% dei costituenti del corpo, in una dieta equilibrata sono i composti che forniscono la maggior parte dell’energia necessaria per l’organismo. Glucidi | |   Carbohydrates Il nome glucidi deriva dalla parola greca  , che significa “dolce”. Una buona parte dei glucidi ha infatti sapore dolce, e per questo motivo essi sono anche definiti nel loro insieme zuccheri o, dal latino , saccaridi. glukos saccharum Schema della fotosintesi clorofilliana.  >> pagina 115   La composizione chimica e la classificazione dei glucidi   I glucidi sono composti organici di formula bruta generale C (H O) . Essi sono definiti perciò , perché numericamente per ogni atomo di carbonio ci sono due atomi di idrogeno e uno di ossigeno. n 2 n carboidrati A seconda del gruppo funzionale che ne caratterizza le molecole, i glucidi vengono differenziati in: aldosi , contenenti il gruppo funzionale delle aldeidi (R– CO –H); chetosi , contenenti il gruppo dei chetoni (R– CO –R).   gruppi funzionali di aldeidi e chetoni   Monomeri e polimeri I glucidi possono essere costituiti da un’unica “molecola base” oppure da più molecole base concatenate l’una all’altra a formare composti più articolati. Le molecole base vengono chiamate ; le unioni di più monomeri vengono chiamate . monomeri polimeri In base al grado di complessità i glucidi possono essere: , che sono costituiti da una sola molecola; monosaccaridi , formati da due molecole; disaccaridi , costituiti da un numero di molecole compreso tra 2 e 10; oligosaccaridi , formati da più di 10 molecole. polisaccaridi I termini oligosaccaride e polisaccaride possono essere preceduti dal prefisso quando tutti i monosaccaridi che li compongono sono uguali, o dal prefisso se sono diversi. omo- etero- Nei glucidi, l’unione dei monomeri avviene attraverso un processo chiamato : le due molecole base si uniscono tra loro creando un polimero ed eliminando una molecola di acqua. Il legame che si crea prende il nome di . condensazione legame glicosidico Il processo opposto alla condensazione è l’ che, attraverso l’addizione di una molecola di acqua, provoca la scissione dei legami che tengono unito un polimero. idrolisi Per esempio, la condensazione di due monosaccaridi (la cui formula bruta è C H O ) porterà alla formazione di un disaccaride (formula bruta C H O ) e alla liberazione di una molecola d’acqua. 6 12 6 12 22 12 GUIDA ALLO STUDIO  Schematizza la reazione di fotosintesi indicando i reagenti e i prodotti. 1.  Quali sono i gruppi funzionali che caratterizzano i glucidi? 2.  Come possono essere classificati i glucidi in base al numero di molecole base che li compongono? 3.  >> pagina 116   I monosaccaridi (o monosi)   I monosaccaridi sono glucidi costituiti da . Si presentano come sostanze cristalline, di colore bianco, hanno sapore dolce e sono solubili in acqua. una sola molecola In base al numero di atomi di carbonio che compongono la molecola, i monosaccaridi si classificano in: triosi (3 atomi di carbonio), tetrosi (4 atomi di carbonio), pentosi (5 atomi di carbonio), esosi (6 atomi di carbonio) ed eptosi (7 atomi di carbonio). Per l’organismo umano i glucidi più importanti sono i e gli . Tra i pentosi troviamo il ribosio e il desossiribosio, costituenti del DNA e dell’RNA, mentre fra gli esosi (formula C H O ) troviamo i carboidrati di maggior interesse dal punto di vista nutritivo, e in particolare: pentosi esosi 6 12 6 il ; glucosio il ; fruttosio il . galattosio Grazie alla presenza del gruppo aldeidico o chetonico, i glucidi possono andare incontro a reazioni di , che generano strutture ad anello. ciclizzazione Per questa ragione, parlando di monosaccaridi, possiamo incontrare due tipi di formule: la formula (o proiezione) aperta di , lineare; Fischer la formula (o proiezione) ciclica di , ad anello. Haworth Tra i pentosi (formula C H O ) più importanti ci sono il ribosio e il desossiribosio, componenti fondamentali del DNA e dell’RNA. 5 10 5  >> pagina 117  il Glucosio (o destrosio) Come abbiamo visto, il glucosio è il monosaccaride sintetizzato durante la fotosintesi clorofilliana. Si tratta inoltre dell’unico monosaccaride presente nel sangue: tutti gli altri glucidi introdotti nel nostro corpo attraverso l’alimentazione vengono infatti trasformati in glucosio. In natura troviamo il glucosio sia in forma libera (non unito ad altri monomeri) sia come componente di oligosaccaridi e polisaccaridi, in frutta e vegetali. Per esempio, i datteri, le prugne e i fichi secchi sono tra gli alimenti che ne contengono la maggior percentuale. Le industrie alimentari lo ricavano attraverso idrolisi a partire dall’ di cereali o delle patate. amido Dal punto di vista chimico, il glucosio è un : si tratta cioè di un esoso caratterizzato dal gruppo funzionale delle aldeidi. aldoesoso Cristalli di glucosio al microscopio elettronico.  Il potere edulcorante   Il potere edulcorante è un parametro che misura la   capacità dolcificante di ogni zucchero , esprimendola attraverso un valore numerico. Il punto di riferimento è il   saccarosio   (il comune zucchero da tavola), al quale è attribuito un valore pari a 1. Il fruttosio (contenuto soprattutto nella frutta e nel miele) ha un potere dolcificante quasi doppio rispetto a quello del saccarosio, ma esistono sostanze definite edulcoranti, come l’aspartame o la saccarina, che hanno poteri dolcificanti centinaia di volte superiori a quello del saccarosio. POTERE EDULCORANTE DEI PRINCIPALI GLUCIDI fruttosio saccarosio glucosio maltosio galattosio lattosio 1,73 1 0,74 0,32 0,32 0,16 il Fruttosio (o levulosio) Il fruttosio è un monosaccaride presente in abbondanza nel regno vegetale, soprattutto nella , e nel . dotato di un’elevata e per questa ragione viene aggiunto ai preparati quando si vuole evitarne o ritardarne l’essiccamento. È comunemente utilizzato dalle industrie alimentari per produrre cibi acariogeni. frutta miele È ▶  igroscopicità La maggior parte del fruttosio che assumiamo viene convertita in glucosio a livello epatico, e ciò richiede del tempo. Per tale ragione il fruttosio non provoca gli stessi picchi nella glicemia del glucosio, cosa che lo rende adatto a produrre alimenti per diabetici. Dal punto di vista chimico, il fruttosio è un  , presenta cioè sei atomi di carbonio e il gruppo funzionale dei chetoni. Di conseguenza, quando ciclizza non assume una forma esagonale ma pentagonale (furanosica). chetoesoso Igroscopicità |  |   Hygroscopicity Le cellule neuronali sono circondate da una guaina, detta guaina mielinica, che ha la funzione di proteggere il neurone stesso.  >> pagina 118  il Galattosio Il galattosio è un presente in piccole quantità nel nostro organismo. È presente soprattutto nella guaina mielinica, una membrana che avvolge e protegge i neuroni. L’unica fonte alimentare di questo glucide è il latte, dove lo si trova combinato al glucosio a formare il disaccaride lattosio. Per poter essere metabolizzato dall’organismo, deve essere convertito prima in glucosio. aldoesoso Le cellule neuronali sono circondate da una guaina, detta guaina mielinica, che ha la funzione di proteggere il neurone stesso. GUIDA ALLO STUDIO Quali sono i principali monosaccaridi di interesse alimentare? 1. Qual è la loro formula bruta? 2. Quali sono le principali fonti di monosaccaridi? 3.  I disaccaridi   I disaccaridi si presentano come sostanze solide, di colore bianco e solubili in acqua. Hanno una rilevanza notevole nell’alimentazione, e i principali tra essi sono , e . Hanno formula generale C H O e si formano per condensazione di , le cui molecole sono unite dal . saccarosio lattosio maltosio 12 22 11 due soli monosaccaridi legame glicosidico Quando assumiamo i disaccaridi attraverso l’alimentazione, il legame glicosidico viene scisso a opera di diversi enzimi, liberando le molecole semplici dei due monosaccaridi. Il saccarosio Il saccarosio è il comune ed è formato dall’unione di una molecola di glucosio e una di fruttosio. Questo legame può essere idrolizzato dall’enzima (definito anche ). zucchero da tavola saccarasi invertasi Il saccarosio si trova nel miele, nella frutta, nella linfa di tutte le piante, dove spesso viene accumulato come riserva di energia al posto dell’amido. Le industrie alimentari lo impiegano ampiamente come , estraendolo dalla (nei paesi europei) oppure dalla (nel resto del mondo). edulcorante barbabietola canna da zucchero Quando il saccarosio in soluzione viene scisso (con acidi o enzimi), si trasforma in una miscela composta in parti uguali da glucosio e fruttosio: la sostanza così ottenuta prende il nome di . Nell’industria alimentare lo zucchero invertito è impiegato soprattutto in pasticceria e in gelateria per ottenere in modo combinato i già citati effetti del glucosio e del fruttosio; più precisamente, presenta le seguenti caratteristiche: zucchero invertito , dando al gelato morbidezza; abbassa il punto di congelamento rispetto al saccarosio, quindi mantiene più umidi i prodotti; ha una maggiore affinità per l’acqua , cioè si presta a produrre glasse e coperture; è anti-cristallizzante (1,25-1,30); se ne possono dunque utilizzare quantità inferiori per ottenere lo stesso livello di dolcezza. ha potere dolcificante superiore al saccarosio Il saccarosio si estrae dalla barbabietola e dalla canna da zucchero.  >> pagina 119   Zucchero di canna vs zucchero raffinato   Molte persone pensano che dalla canna si ottenga lo zucchero scuro e dalla barbabietola si ricavi lo zucchero bianco. Un’altra opinione comune è che lo zucchero scuro sia più salutare dello zucchero bianco. In entrambi i casi si tratta di convinzioni errate. Lo zucchero bianco infatti si può ottenere da entrambi i vegetali: ciò che lo rende così chiaro è la  , ossia il processo che consente di separare la   (un liquido scuro amarognolo) dal  . Lo zucchero scuro è composto quindi dal saccarosio e dalla melassa (che non è stata tolta oppure è stata aggiunta allo zucchero bianco al termine del processo di raffinazione). Lo zucchero scuro, rispetto a quello chiaro, contiene micronutrienti (vitamine e sali minerali), ma in quantità talmente esigua da non essere significativa nel bilancio giornaliero. raffinazione melassa saccarosio  >> pagina 120  Il lattosio Il lattosio è l’unico disaccaride di origine animale. Si trova esclusivamente nel , essendo prodotto dalla ghiandola mammaria dei mammiferi. latte Sotto il profilo chimico, questo glucide è formato da una molecola di e una di . galattosio glucosio Nel nostro organismo, l’enzima scinde il lattosio in glucosio e galattosio, rendendolo assimilabile. La mancanza di questo enzima è responsabile dell’ , un disturbo (lieve) che interessa la maggior parte degli adulti. lattasi intolleranza al lattosio Dal punto di vista alimentare, una delle peculiarità più significative del lattosio è che può fermentare: ciò avviene grazie all’azione di particolari microrganismi chiamati batteri lattici o lactobacilli, e consente la produzione di yogurt e formaggi. il maltosio Il maltosio viene prodotto per idrolisi dell’amido grazie all’enzima ed è un componente fondamentale del    . È un disaccaride formato da due molecole di glucosio unite da legame glicosidico, comunemente utilizzato nella produzione di birra e pane. maltasi ▶ malto Nella birrificazione, il malto rappresenta la materia prima fermentata da lieviti del genere , con conseguente produzione di alcol e anidride carbonica, mentre nella panificazione il malto viene addizionato all’impasto per esaltare alcune caratteristiche finali del pane, come la doratura, la fragranza e la dimensione degli alveoli (i “buchi” della mollica). Saccharomyces Malto | |   Malt Da un punto di vista scientifico, si definisce malto il prodotto della germinazione controllata di chicchi di qualsiasi cereale. In campo alimentare, però, solitamente con questo nome ci si riferisce soltanto ai chicchi di orzo germinato. La sua preparazione si articola in tre fasi: macerazione, germinazione ed essiccazione. Nella prima l’orzo viene tenuto in acqua per alcuni giorni; nella seconda viene posto in camere umide ventilabili (germinatoi) per 5-10 giorni, per far germogliare i chicchi; nella terza si interrompe la germogliazione facendo essiccare i chicchi. GUIDA ALLO STUDIO  Quali sono i principali disaccaridi di interesse alimentare? 1.  Qual è la loro composizione? 2.  Per quali usi vengono impiegati i disaccaridi? 3.