Biochimica degli alimenti: amido PDF

Docente Sara Baldelli Lezione Biochimica degli alimenti: amido  Sara Baldelli Polisaccaridi I polisaccaridi sono molecole complesse, formante da numerose unità monosaccaridiche. Quelli di...

Docente Sara Baldelli Lezione Biochimica degli alimenti: amido  Sara Baldelli Polisaccaridi I polisaccaridi sono molecole complesse, formante da numerose unità monosaccaridiche. Quelli di importanza fisiologica sono l’amido, il glicogeno e la cellulosa. Sono tutti omopolimeri costituiti esclusivamente da molecole di glucosio, legate da legami glicosidici. L’amido rappresenta la principale fonte di carboidrati alimentari. Biochimica degli alimenti: amido 2 di 33  Sara Baldelli Amido L'amido è la principale riserva energetica delle piante, dove si concentra soprattutto nei tuberi, quali patata e tapioca, e nei semi, come quelli di riso, mais e grano. Allo stato nativo si presenta sotto forma di granuli, con forme e dimensioni variabili a seconda delle piante da cui deriva. Biochimica degli alimenti: amido 3 di 33  Sara Baldelli Amido e alimentazione Dal punto di vista alimentare, l'amido è una sostanza importantissima anche per l'uomo, poiché costituisce la parte preponderante dei carboidrati complessi assunti in un'alimentazione equilibrata. Lo ritroviamo 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. Ogni grammo di amido apporta 4,2 calorie. Biochimica degli alimenti: amido 4 di 33  Sara Baldelli Amido:struttura L’amido è un polisaccaride costituito da molecole di α-D-glucosio. E’ generalmente presente per un 20% come amilosio, polisaccaride costituito da lunghe catene prive di ramificazioni in cui 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), in grado di conferire una intensa colorazione blu a soluzioni di iodio. Biochimica degli alimenti: amido 5 di 33  Sara Baldelli Amido:struttura Il restante 80%, chiamato amilopectina , è costituito da catene polisaccaridiche altamente ramificate. Tali 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 essere costituita di 20-25 unità monosaccaridiche di glucosio a seconda della sua origine. Biochimica degli alimenti: amido 6 di 33  Sara Baldelli Digeribilità Entrambi questi polimeri, se trattati con acidi diluiti o con enzimi, si scindono ulteriormente, fino a singole unità di glucosio. Le stesse reazioni avvengono nel nostro organismo per opera degli enzimi salivari (ptialina), pancreatici (amilasi) ed intestinali (destrinasi, maltasi), con il contributo dell'acidità gastrica che 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 infatti facilmente attaccabili dagli enzimi digestivi, a cui espongono una maggiore superficie specifica. Biochimica degli alimenti: amido 7 di 33  Sara Baldelli Digeribilità Biochimica degli alimenti: amido 8 di 33  Sara Baldelli Digeribilità La digeribilità aumenta notevolmente in seguito alla cottura dell'alimento. In acqua calda, ad una temperatura di circa 55-60°C, l'amido gelatinizza, i granuli si gonfiano diventando meno compatti ed il peso specifico si abbassa. Proprio questa trasformazione è responsabile della risalita degli gnocchi a cottura ultimata. Biochimica degli alimenti: amido 9 di 33  Sara Baldelli Digeribilità Al contrario, il raffreddamento degli alimenti amidacei permette una riorganizzazione delle molecole di amido in essi contenute (il che spiega, per esempio, la minore digeribilità del pane raffermo rispetto a quello fresco). In conseguenza di questa ricristallizzazione si formano dei granuli di amido resistente, indigeribili e per questo paragonabili a fibre alimentari (la pasta fredda ha un indice glicemico inferiore rispetto a quella appena cotta). Biochimica degli alimenti: amido 10 di 33  Sara Baldelli Digeribilità L’amido nel reticolo cristallino è: insolubile in acqua fredda a causa dell’alto contenuto di amilopectina resistente alla digestione da parte degli enzimi presenti nell’apparato digerente umano. Biochimica degli alimenti: amido 11 di 33  Sara Baldelli Cambiamenti struttura amido durante cottura alimenti Affinché l’amido diventi digeribile, deve perdere la sua struttura cristallina e ordinata e passare ad una struttura disordinata, con le caratteristiche di un gel Biochimica degli alimenti: amido 12 di 33  Sara Baldelli Gelatinizzazione Gelatinizzazione In acqua calda (50-70°C) Con il calore 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. Biochimica degli alimenti: amido 13 di 33  Sara Baldelli Destrinizzazione Un successivo aumento della temperatura provoca la rottura della molecola in strutture più piccole e più facilmente attaccabili dagli enzimi digestivi Biochimica degli alimenti: amido 14 di 33  Sara Baldelli Formazione del gel La soluzione acquosa diventa viscosa a causa della dissoluzione delle catene di amilosio (per questo una salsa si addensa quando vi aggiungiamo un po’ di farina e scaldiamo). Raffreddando, 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. Biochimica degli alimenti: amido 15 di 33  Sara Baldelli Gelatinizzazione Il processo di gelatinizzazione dell’amido a partire dai granuli d’amido è resa possibile grazie al riscaldamento in ambiente acquoso. In queste condizioni i granuli di amido , idratandosi progressivamente, si gonfiano, l’amido perde la sua struttura cristallina; l’amilopectina e l’amilosio entrano in soluzione formando legami con le molecole di acqua (molecole solvatate). Il risultato si traduce in una diminuzione dell’acqua libera e con una viscosità più o meno consistente della sospensione.Tale fenomeno si può osservare quando si cuoce in acqua pasta, riso o farine e semole. Biochimica degli alimenti: amido 16 di 33  Sara Baldelli Gelatinizzazione A seguito della gelatinizzazione le catene dell’amilosio e dell’ amilopectina sono molto più esposte all’azione idrolitica degli enzimi digestivi rispetto che in un amido non gelatinizzato. Quindi questo processo è fondamentale per favorire e l’utilizzazione metabolica dell’amido contenuto negli alimenti. Biochimica degli alimenti: amido 17 di 33  Sara Baldelli Gelatinizzazione La gelatinizzazione avviene perchè, a caldo, le molecole di acqua dissolvono le molecole di amilosio e penetrano nei granuli di amido, disorganizzando i cristalli di amilopectina e facendo gonfiare notevolmente i granuli stessi. Durante questi movimenti i granuli si ammorbidiscono anche se si ostacolano reciprocamente, mentre la soluzione acquosa in cui sono dispersi diventa viscosa a causa della dissoluzione delle catene ingombranti di amilosio (per questo una salsa si addensa quando vi aggiungiamo un pò di farina e scaldiamo!). Biochimica degli alimenti: amido 18 di 33  Sara Baldelli Gelatinizzazione Raffreddando, la miscela forma una massa gelificata, perchè le molecole di amilosio si associano localmente formando un reticolo tridimensionale che imprigiona l’acqua e i granuli di amido rigonfi. Biochimica degli alimenti: amido 19 di 33  Sara Baldelli Retrogradazione dell’amido Il raffreddamento favorisce il ripristino della struttura ordinata, sebbene mai ad una configurazione simile a quella iniziale Le catene di amilosio e amilopectina si legano tra loro escludendo l’acqua Un esempio di retrogradazione di amido si può osservare quando il pane diventa raffermo. L’amido retrogradato può essere nuovamente gelatinizzato sottoponendolo a calore Biochimica degli alimenti: amido 20 di 33  Sara Baldelli Fattori che influenzano la gelatinizzazione e retrogradazione Contenuto in acqua: l’umidità minima per la gelatinizzazione è il 25 %temperatura : 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 dell’amido Biochimica degli alimenti: amido 21 di 33  Sara Baldelli Fattori che influenzano la gelatinizzazione e retrogradazione L’origine dell’amido: gli amidi differiscono per il diverso rapporto di amilosio e amilopectina. L’amilosio tende a riscristallizzare più velocemente dell’amilopectina; per cui il tempo che impiega l’amido a riscristallizzare dipende dalla quantità di amilosio che contiene. Biochimica degli alimenti: amido 22 di 33  Sara Baldelli Amidi ricchi di amilosio (mais, frumento, legumi) gelatinizzano con più difficoltà e riscristallizzano più facilmente, rispetto agli amidi contenti percentuali più elevate di amilopectina (patata, riso). La quantità di amido retrogradato dipende dal contenuto di amilosio. Biochimica degli alimenti: amido 23 di 33  Sara Baldelli WAXY Mais e riso OGM vengono denominati WAXY: hanno una bassissima percentuale di amilosio (1-2%) ed una altissima percentuale di amilopectina (99-98%) Biochimica degli alimenti: amido 24 di 33  Sara Baldelli I fattori di modifica dell'Indice Glicemico La grande maggioranza dei glucidi abitualmente consumati dall'uomo sono glucidi complessi, composti essenzialmente da amido, e che appartengono quindi alla categoria degli alimenti amilacei, che si suddividono in quattro famiglie: Biochimica degli alimenti: amido 25 di 33  Sara Baldelli I fattori di modifica dell'Indice Glicemico Tutti questi amidi, per essere assorbiti e passare nella circolazione sanguigna, devono essere trasformati in glucosio. Questo lavoro è realizzato dagli enzimi digestivi (in particolare le alfa-amilasi). La digestione inizia in bocca con la masticazione e prosegue nell'intestino tenue, dopo aver transistato nello stomaco. L'aumento della glicemia testimonia il livello di assorbimento del glucosio e, quindi, la digeribilità dell'amido. Biochimica degli alimenti: amido 26 di 33  Sara Baldelli Digeribilità dell’amido + Amilopectina + digeribilità Amido retrogradato - digeribilità Amido resistente RS cioè fibra insolubile non digeribile RS: UTILE perché prebiotico, previene il cancro al colon, ha effetto ipoglicemico Biochimica degli alimenti: amido 27 di 33  Sara Baldelli I fattori di modifica dell'Indice Glicemico Il rapporto amilosio / amilopectina può essere molto diverso da una famiglia botanica all'altra, ma anche da una varietà all'altra all'interno di una stessa famiglia. L’’indice glicemico rappresenta una misura indiretta delle caratteristiche di digeribilità e di assorbimento degli alimenti a base di amido che dipendono a sua volta dal contenuto di amilosio. Gli amidi di cereali contengono in genere tra il 15 e il 28% di amilosio. Ma alcune varietà di mais ne contengono meno dell'1% (mais ceroso i cui estratti sono utilizzati nell'industria alimentare come ispessenti). Altre varietà di mais, invece, ne contengono dal 55 al 80%, ma sono poco coltivati dato che maggiore è la percentuale di amilosio, minore è il rendimento. Biochimica degli alimenti: amido 28 di 33  Sara Baldelli I fattori di modifica dell'Indice Glicemico Gli amidi dei tuberi (chiamati anche fecole), per esempio nel caso della patata, hanno un tenore di amilosio molto più basso (dal 17% al 22%). Per quanto riguarda gli amidi delle leguminacee (lenticchie, fagioli secchi, ceci...), questi sono al contrario molto più carichi di amilosio (dal 33 al 66%). Biochimica degli alimenti: amido 29 di 33  Sara Baldelli Amido resistente L'amido resistente è il tipo di amido presente negli alimenti che non viene digerito dall'apparato digerente. Arrivando pressoché intatto nell'intestino l'amido resistente agisce come una fibra solubile, diventando cibo per i batteri della flora intestinale. Ciò porterebbe benefici in termini di tipi di batteri presenti nell'intestino e loro numero La fermentazione dell'amido resistente porta, infatti, alla produzione di acidi grassi a catena corta, in particolare di butirrato, utile per la salute delle cellule del colon. Biochimica degli alimenti: amido 30 di 33  Sara Baldelli Amido resistente I risultati sarebbero l'abbassamento del pH, una forte riduzione dell'infiammazione e un abbassamento del rischio di sviluppare un tumore del colon retto. I benefici che vengono attribuiti alla sua assunzione 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. L'amido resistente potrebbe ad esempio essere utile in caso di malattie infiammatorie intestinali, come la rettocolite ulcerosa e la Malattia di Crohn, ma anche la costipazione o la diarrea, oppure la diverticolite. Biochimica degli alimenti: amido 31 di 33  Sara Baldelli Amido resistente L'Efsa (l'Autorità europea per la sicurezza alimentare) ha approvato il claim secondo cui l'amido resistente può ridurre la risposta glicemica post- prandiale contribuendo a una riduzione dell'aumento del glucosio nel sangue dopo il pasto durante il quale viene assunto. Non sono invece stati approvati i claim secondo cui l'amido resistente: aiuta a favorire il normale metabolismo del colon è una fibra butirrogenica, e il butirrato contribuisce al normale funzionamento e al normale metabolismo del colon promuove la salute del sistema digerente fornisce attività prebiotiche. Biochimica degli alimenti: amido 32 di 33  Sara Baldelli Conclusioni In questa lezione abbiamo trattato di: Polisaccaridi; Amido e alimentazione; Retrogradazione dell’amido; Amido: struttura; Fattori che influenzano la gelatinizzazione e retrogradazione; Digeribilità; I fattori di modifica dell'Indice Cambiamenti struttura amido Glicemico; durante cottura alimenti; Digeribilità dell’amido; Amido resistente Gelatinizzazione; Destrinizzazione; Gelatinizzazione; Biochimica degli alimenti: amido 33 di 33