Biochimica alimentare: L'amido

• Lezione di biochimica degli alimenti incentrata sull'amido, tenuta da Sara Baldelli dell'Università San Raffaele di Roma

Polisaccaridi

• I polisaccaridi sono molecole complesse composte da numerose unità monosaccaridiche
• L'amido, il glicogeno e la cellulosa sono importanti dal punto di vista fisiologico
• Sono tutti omopolimeri costituiti esclusivamente da molecole di glucosio, legate da legami glicosidici
• L'amido rappresenta la principale fonte di carboidrati alimentari

Amido

• L'amido è la principale riserva energetica delle piante, concentrata soprattutto nei tuberi come patate e tapioca, e nei semi come riso, mais e grano
• Allo stato nativo, si presenta sotto forma di granuli con forme e dimensioni variabili a seconda della pianta

Amido e alimentazione

• L'amido è una sostanza importantissima per l'alimentazione umana, costituendo la parte preponderante dei carboidrati complessi
• Si trova in grandi quantità nelle patate, nella pasta, nel riso e, più in generale, nei cereali e nei loro derivati
• A temperatura ambiente, è insolubile in acqua, ma è in grado di assorbirla in grandi quantità
• Un grammo di amido apporta 4,2 calorie

Struttura dell'amido

• L'amido è un polisaccaride costituito da molecole di α-D-glucosio
• È generalmente presente per il 20% come amilosio, un polisaccaride costituito da lunghe catene prive di ramificazioni dove le unità di glucosio sono unite da un legame glicosidico α(1-4)
• Le catene del polisaccaride assumono una conformazione a spirale (avvolgimento elicoidale dell'amilosio), che conferisce una colorazione blu intensa alle soluzioni di iodio
• Il restante 80%, chiamato amilopectina, è un polisaccaride costituito da catene altamente ramificate
• Le ramificazioni sono originate da legami glicosidici α(1-6), che costituiscono i punti di ramificazione di tratti lineari in cui il glucosio è legato con legame α(1-4)
• La lunghezza media delle ramificazioni può variare da 20 a 25 unità monosaccaridiche di glucosio a seconda dell'origine

Digeribilità

• Entrambi i polimeri, amilosio e amilopectina, si scindono ulteriormente in singole unità di glucosio se trattati con acidi diluiti o con enzimi
• Queste reazioni avvengono nell'organismo grazie agli enzimi salivari (ptialina), pancreatici (amilasi) e intestinali (destrinasi, maltasi), con il contributo dell'acidità gastrica
• L'acidità gastrica favorisce la rottura dei granuli crudi o resistenti
• La digeribilità dell'amido è inversamente proporzionale alla dimensione dei granuli e direttamente proporzionale alla percentuale di amilopectina
• Granuli piccoli e ricchi di ramificazioni sono facilmente attaccabili dagli enzimi digestivi, a cui espongono una maggiore superficie specifica
• La digeribilità aumenta notevolmente in seguito alla cottura dell'alimento
• In acqua calda (55-60°C), l'amido gelatinizza, i granuli si gonfiano, diventando meno compatti, e il peso specifico si abbassa
• Questo processo è responsabile della risalita degli gnocchi a cottura ultimata
• Al contrario, il raffreddamento degli alimenti amidacei permette una riorganizzazione delle molecole di amido
• Questa riorganizzazione causa la formazione di granuli di amido resistente, indigeribili e paragonabili a fibre alimentari
• La pasta fredda ha un indice glicemico inferiore rispetto a quella appena cotta
• L'amido nel reticolo cristallino è insolubile in acqua fredda a causa dell'alto contenuto di amilopectina resistente alla digestione

Cambiamenti strutturali dell'amido durante la cottura

• Affinché l'amido diventi digeribile, deve perdere la sua struttura cristallina e ordinata per assumere una struttura disordinata con le caratteristiche di un gel

Gelatinizzazione

• In acqua calda (50-70°C), le molecole di acqua penetrano nei granuli di amido, disorganizzando i cristalli e rompendo i legami intermolecolari tra amilosio e amilopectina, facendo gonfiare notevolmente i granuli
• Il processo di gelatinizzazione rende possibile la digestione dell'amido, poiché le catene di amilosio e amilopectina sono più esposte all'azione degli enzimi digestivi dopo la gelatinizzazione

Destrinizzazione

• Un successivo aumento della temperatura provoca la rottura della molecola in strutture più piccole e più facilmente attaccabili dagli enzimi digestivi

Formazione del gel

• La soluzione diventa viscosa a causa della dissoluzione delle catene di amilosio
• Raffreddandosi, la miscela forma un gel perché le molecole di amilosio si associano tra loro formando un reticolo che imprigiona l'acqua e i granuli di amido rigonfi

Fattori che influenzano la gelatinizzazione e la retrogradazione

• Contenuto di acqua: l'umidità minima per la gelatinizzazione è il 25%, con temperature tra 50 e 70°C a seconda dell'origine dell'amido
• Presenza di soluti (sale, zuccheri, lipidi o proteine): aumentano la temperatura di gelatinizzazione e rallentano la velocità di retrogradazione
• Origine dell'amido: gli amidi differiscono per il diverso rapporto di amilosio e amilopectina
• L'amilosio tende a ricristallizzare più velocemente dell'amilopectina, quindi il tempo impiegato dall'amido per ricristallizzare dipende dalla quantità di amilosio contenuta

Fonti di amido e contenuto di amilosio/amilopectina

• Amidi ricchi di amilosio (mais, frumento, legumi) gelatinizzano con più difficoltà e ricristallizzano più facilmente rispetto agli amidi con percentuali più elevate di amilopectina (patata, riso)
• La quantità di amido retrogradato dipende dal contenuto di amilosio
• Mais e riso OGM vengono denominati waxy e hanno una bassissima percentuale di amilosio (1-2%) e un'altissima percentuale di amilopectina (99-98%)
• Gli amidi dei tuberi hanno un tenore di amilosio più basso (dal 17% al 22%), mentre quelli delle leguminacee sono più carichi di amilosio (dal 33% al 66%)

Fattori di modifica dell'Indice Glicemico

• La maggior parte dei glucidi consumati è composta essenzialmente da amido e appartiene alla categoria degli alimenti amilacei, suddivisi in quattro famiglie: cereali, tuberi, leguminacee e frutta
• L'aumento della glicemia testimonia il livello di assorbimento del glucosio e, quindi, la digeribilità dell'amido
• Tutti gli amidi devono essere trasformati in glucosio per essere assorbiti e passare nella circolazione sanguigna
• Questo compito è svolto dagli enzimi digestivi, in particolare le alfa-amilasi
• La digestione inizia in bocca con la masticazione e prosegue nell'intestino tenue, dopo essere transitati nello stomaco
• Il rapporto amilosio/amilopectina può variare notevolmente tra famiglie botaniche, ma anche all'interno di una stessa famiglia

Amido resistente

• È il tipo di amido presente negli alimenti che non viene digerito dall'apparato digerente
• Arrivando pressoché intatto nell'intestino, si comporta come una fibra solubile, diventando cibo per i batteri della flora intestinale
• La fermentazione dell'amido resistente porta alla produzione di acidi grassi a catena corta, in particolare di butirrato, utile per la salute delle cellule del colon
• I risultati includono l'abbassamento del pH, una riduzione dell'infiammazione e un abbassamento del rischio di sviluppare un tumore del colon retto
• I benefici includono il miglioramento della sensibilità all'insulina, la riduzione dei livelli di zuccheri nel sangue, la diminuzione dell'appetito, un aiuto per dimagrire e diversi benefici in termini di disturbi digestivi
• È utile in caso di malattie infiammatorie intestinali, come la rettocolite ulcerosa e la malattia di Crohn, ma anche in caso di costipazione, diarrea o diverticolite
• L'Efsa ha approvato il claim secondo cui l'amido resistente può ridurre la risposta glicemica post-prandiale
• I claim che non sono stati approvati includono l'aiuto nel favorire il normale metabolismo del colon, l'essere una fibra butirrogenica, la promozione della salute del sistema digerente e la fornitura di attività prebiotiche