lipidi [modalità compatibilità]

16/05/2016
Lipidi o grassi
I lipidi sono biomolecole organiche insolubili in acqua che si possono
estrarre dalle cellule o dai tessuti per mezzo di solventi non polari
(cloroformio, etere o benzene).
Esistono diverse famiglie o classi, ma tutti traggono le loro
proprietà caratteristiche dalla natura idrocarburica di una grossa
parte della loro struttura.
Trigliceridi
Fosfolipidi
In base al loro significato biologico:
Colesterolo
lipidi di deposito: trigliceridi (funzione di riserva energetica)
lipidi strutturali: costituenti delle membrane cellulari (fosfolipidi e colesterolo)
Un acido grasso è composto da una catena idrocarburica
idrofobica a cui è attaccato un gruppo carbossilico idrofilico
Testa idrofilica
Forma ionizzata
Coda idrofobica
Formula di
struttura
Modello ball
and-stick
modello
space-filling
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Sono sostanze ANFIPATICHE
In acqua formano un monostrato, denominato micella
Testa polare
Catena idrocarburica apolare
SAPONE: R-COO-Na+ oppure R-COO-K+
Funzioni biologiche dei lipidi
Sono componenti strutturali delle membrane biologiche
Costituiscono forme di deposito e di trasporto di molecole ricche di energia
Servono da rivestimento protettivo sulla superficie di molti organismi
Sono componenti della superficie cellulare che partecipano al
riconoscimento, alla specificità di specie e all’immunità tissutale
Alcune sostanze tra i lipidi hanno una notevole attività biologica
(vitamine e ormoni)
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Lipidi strutturali
Struttura di una membrana cellulare
Lipidi
Contengono acidi grassi
SEMPLICI
COMPLESSI
Non saponificabili
Saponificabili
Steroidi (colesterolo)
Prostaglandine
Trigliceridi
Fosfolipidi
Sfingolipidi
Vitamine liposolubili
Reazione di saponificazione
Cere
R-COOR’ + NaOH → R-COONa + R’-OH
In questo caso si realizza una idrolisi alcalina dell’estere RCOOR’ con formazione di
un sale organico dell’acido grasso (sapone) e di una molecola di alcol, quindi si
originano due molecole semplici da una molecola complessa
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I lipidi più importanti in base alla struttura chimica
Acidi grassi: acidi carbossilici a lunga catena
Trigliceridi: glicerolo (alcol trivalente) esterificato con tre
molecole di acido grasso
Fosfolipidi contengono un gruppo fosforico polare
Sfingofosfolipidi (sfingosina)
Steroidi (colesterolo)
Vitamine liposolubili
Prostaglandine
Cere
Acidi grassi
Sono acidi carbossilici che possiedono una lunga catena idrocarburica
Di solito racchiudono un numero pari di atomi di carbonio e se sono
presenti doppi legami (insaturazione), sono di solito cis.
Il pKa degli acidi grassi è circa 4.5 e a pH fisiologico sono presenti cone
ioni carbossilato.
Gli acidi grassi non si trovano liberi, ma in forma
legata (legame estereo) nelle altre classi di lipidi
Si dividono in
Acidi grassi a catena corta: numero di atomi di carbonio fino a 6.
Acidi grassi a catena media: numero di atomi di carbonio da 8 a 14
Acidi grassi a catena lunga: numero di atomi di carbonio da 16 fino a 36
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Gli acidi grassi, in base all'assenza o alla presenza di doppi legami nella
catena carboniosa, da cui dipende anche la temperatura di fusione degli
acidi grassi stessi, possono essere classificati come:
Acidi grassi saturi
I doppi legami nella catena carboniosa sono assenti
(ad es. acido caprilico C 8:0, acido palmitico C 16:0, acido stearico C 18:0)
Acidi grassi insaturi (monoinsaturi e poliinsaturi)
Nella catena carboniosa sono presenti doppi legami
(ad es. acido oleico C 18:1, acido linoleico C 18:2, acido linolenico C 18:3,
acido arachidonico C 20:4).
Numerazione degli atomi di C
con i numeri: inizio dal C carbossilico
(metile terminale n)
con le lettere dell’alfabeto greco:
Inizio dall’atomo di C vicino al gruppo
carbossilico (metile terminale ω)
ω
n
δ γ
5
4
β
α
3
2
1
CH3-(CH2)n-CH2-CH2-CH2-CH2-COO-
Acido grasso: identificato da due numeri che indicano il numero di atomi
di carbonio ed il numero dei doppi legami, separati dal simbolo :
Posizione doppio legame: indicata con il
simbolo ∆ seguito dai numeri soprascritti
c corrisponde a cis;
t = trans
10 9
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOC18:1c∆9
5
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Acido palmitico (C16)
Acido grasso saturo
Acido oleico (C18)
Acido grasso insaturo
Gli acidi grassi saturi ed insaturi
hanno
conformazioni
molto
diverse. In genere i saturi hanno
code più flessibili poiché ciascun
legame ha una completa libertà
di rotazione
Acidi grassi saturi più comuni
Corta catena (C4-C6)
acido butirrico
acido esanoico
Grassi del latte vaccino e derivati
Media catena (C8-C14)
acido laurico (C12)
acido miristico (C14)
Oli tropicali (cocco, palma, oli vegetali)
Lunga catena ≥ C16
acido palmitico (C16)
acido stearico (C18)
Grassi animali e vegetali
Burro di cacao
CH3-(CH2)7-CH2-CH2-(CH2)7-COOH
acido stearico (18:0)
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Acidi grassi monoinsaturi più comuni
10
9
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
acido oleico (acido cis-9-ottadecenoico) (18:1c∆9)
Il più abbondante acido grasso presente sia nei grassi
animali che vegetali, tipico dell’olio d’oliva
ISOMERIA CIS
Il legame cis, a differenza del
legame trans, genera un
angolo rigido nella catena
idrocarburica
I doppi legami degli
acidi grassi insaturi
hanno tutti configurazione cis
10
9
CH3-(CH2)7-CH2-CH2-(CH2)7-COOH
10
9
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
acido stearico (18:0)
acido oleico (18:1 cis ∆9)
Acidi grassi poliinsaturi (C18) più comuni
13 12
10
9
CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
acido linoleico (18:2cis∆9,12)
acido grasso essenziale: alimenti di origine vegetale, soia, girasole
16 15
13
12
10 9
CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
acido α-linolenico (18:3cis∆9,12,15)
acido grasso essenziale: alimenti di origine vegetale, germe di grano, noci
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Le sostanze lipidiche ricche di acidi grassi saturi sono solide a temperatura
ambiente → “grassi”
Le sostanze lipidiche ricche di acidi grassi insaturi o polinsaturi sono liquide
a temperatura ambiente → “oli”
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Gli acidi grassi essenziali (o EFA, dall'inglese Essential Fatty Acids) sono quegli
acidi grassi che l'uomo, così anche come altri animali, deve introdurre
attraverso la dieta per mantenere l'organismo in buone condizioni di salute.
Questi acidi grassi sono necessari all'organismo, che non è in grado di
sintetizzarli; i principali sono: l'acido linoleico, l'acido linolenico e l'acido
arachidonico.
Gli acidi grassi essenziali sono classificati in:
ω3: quando l'ultimo doppio legame è presente sul terzo carbonio a
partire dalla fine (ad esempio acido linolenico C 18:3)
ω6: quando l'ultimo doppio legame è presente sul sesto carbonio a
partire dalla fine (ad esempio acido linoleico C 18:2)
Lipidi complessi (saponificabili)
Contengono acidi grassi in forma esterificata
pertanto sono saponificabili (idrolizzabili)
TRIGLICERIDI
FOSFOLIPIDI
SFINGOLIPIDI
CERE
Essi differiscono nella struttura della molecola a cui gli acidi grassi sono
attaccati con legami covalenti
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Trigliceridi o acilgliceroli
Gliceridi: prodotti di esterificazione del glicerolo con acidi grassi
Trigliceridi: prodotti di esterificazione del glicerolo con 3 acidi grassi
I trigliceridi costituiscono la maggior parte dei lipidi assunti
con la dieta
Le principali proprietà dei trigliceridi
Possono essere definiti:
SEMPLICI
se gli acidi grassi sono uguali
MISTI
se gli acidi grassi sono diversi
A temperatura ambiente possono essere
SOLIDI (GRASSI
GRASSI)
LIQUIDI (OLI
OLI)
Sono componenti principali dei lipidi di deposito nelle cellule animali
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I trigliceridi sono i grassi di deposito del nostro organismo,
accumulati nel tessuto adiposo, dentro gli adipociti
Il tessuto adiposo è localizzato nel sottocute e intorno agli organi
interni
Idrolisi
Glicerolo
Trigliceridi
Ossidazione (mitocondri)
Acidi grassi
Energia
I trigliceridi non si sciolgono in acqua (non hanno alcuna parte polare
nella molecola), ma viaggiano nel sangue ricoperti da una guscio
proteico, sotto forma di chilomicroni e di particelle lipoproteiche
(VLDV, LDL, HDL)
Fosfolipidi
Sono molecole anfipatiche
Sono componenti caratteristici e
principali delle membrane cellulari
Fosfatidilcolina
Fosfatidiletanolammina
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Lipidi semplici
Non contengono acidi grassi pertanto non sono saponificabili
Nelle cellule e nei tessuti sono presenti in
quantità minore rispetto ai lipidi complessi
Comprendono molte sostanze con attività biologica
Vitamine
Ormoni
STEROIDI
Biomolecole liposolubili
PROSTAGLANDINE
TERPENI
VITAMINE
LIPOSOLUBILI
Terpeni
I terpeni sono costituiti da multipli dell’idrocarburo
a 5 atomi di C isoprene
CH2
C
CH3
isoprene
CH
CH2
I terpeni possono essere lineari o ciclici e alcuni
contengono strutture di entrambe i tipi
Le unità di isoprene possono essere disposte testa-coda o coda-coda
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Esempi di terpeni
geraniolo, limonene, mentolo e canfora (identificati nelle piante
con odori o aromi particolari)
squalene (precursore nella biosintesi del colesterolo)
carotenoidi
gomma naturale e guttaperca (polimeri lineari di isoprene)
vitamine liposolubili (A – E - K)
ubichinone o coenzima Q che hanno la funzione di trasportare idrogeno
per le reazioni di ossidoriduzione nei mitocondri
Steroidi
Gli steroidi sono derivati di un idrocarburo tetraciclico
saturo, il ciclopentanoperidrofenantrene
ciclopentanoperidrofenantrene
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Tutti gli steroidi naturali derivano dallo squalene
nei tessuti animali
lanosterolo
colesterolo
Nei tessuti animali il colesterolo è precursore di molti altri steroidi:
ACIDI BILIARI
acido colico e deossicolico
ANDROGENI
testosterone e progesterone
ESTROGENI
estrone e estradiolo
ORMONI DELLA CORTECCIA SURRENALE
corticosterone e aldosterone
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Lipidi alimentari
I lipidi che rivestono maggior importanza da un punto di vista nutrizionale sono:
ACIDI GRASSI
TRIGLICERDI
COLESTEROLO
FOSFOLIPIDI
Forniscono energia (9 Kcal/g)
Fungono da riserva energetica nel tessuto adiposo
Trasporto di vitamine liposolubili (vit A, vit D, vit E, vit.K, carotenoidi)
Forniscono colesterolo e acidi grassi essenziali (acido linoleico e acido
linolenico) per la sintesi di
molecole biologicamente attive
(prostaglandine, leucotrieni, trombossani)
I grassi alimentari industriali, usati in grandi quantità in pasti preconfezionati,
alimenti a basso prezzo e margarina, vengono "solidificati" a partire da oli
vegetali a buon mercato (indurimento)
Gli oli vengono "idrogenati" per rompere i doppi legami degli acidi grassi
"insaturi". Durante questo processo avvengono trasformazioni stereochimiche e
spostamenti di doppi legami che in natura non esistono o sono molto raramente
presenti.
Il risultato è industrialmente soddisfacente, poiché si produce un grasso
vegetale a buon mercato. Dal punto di vista medico è invece discutibile:
l'organismo umano non dispone delle strutture enzimatiche necessarie a
regolare la trasformazione metabolica di queste molecole
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Grassi insaturi: liquidi a temperatura ambiente
(doppi legami cis)
Grassi saturi: solidi a temperatura ambiente,
favoriscono l’ipercolesterolemia e le malattie
cardiovascolari
La scritta “grassi vegetali” significa olio di palma e
di cocco
La scritta “grassi idrogenati” significa grassi saturi
e grassi trans
I grassi trans favoriscono l’ipercolesterolemia, le
malattie cardiovascolari e l’invecchiamento
I lipidi a temperatura
ambiente
si
possono
trovare in uno stato solido
oppure liquido.
I primi (solidi) vengono
definiti grassi mentre i
secondi (liquidi) sono gli oli
Gli acidi grassi ω3 (presenti soprattutto nel pesce)
riducono i trigliceridi e prevengono l’infarto e
l’ictus
I lipidi sono presenti come componenti principali di condimenti come
olio di oliva, di semi, burro e margarina, ma anche in quantità più o
meno cospicua nei derivati del latte, nelle carni e nei salumi
Livelli di assunzione raccomandati (12-15 anni) 1.6 g/kg/die
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Lipidi di origine animale
Gli oli e grassi di origine animale sono contenuti
nei tessuti di diversi animali, nel pesce, nel latte
dei mammiferi e nei derivati e nelle uova
Lipidi di origine vegetale
Gli oli e grassi di origine vegetale derivano da semi
(arachidi, girasole, mais, soia, colza, vinaccioli,
sesamo…..) o da frutti (oliva, palma)
olio di arachidi, girasole, mais, soia
olio di oliva
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Tipo e qualità
della matrice botanica
Composizione
Chimica
dell’olio
Filiera
SEMI
vegetali
pulitura
raffinazione
frangitura
pulitura e decorticazione
macinazione
gramolatura
estrazione con solvente
spremitura
centrifugazione
Olio d’oliva
desolventizzazione
filtrazione
olio grezzo
Olio vergine
d’oliva
raffinazione
Composizione in nutrienti
dell’olio extravergine d’oliva
GRASSI 99% (trigliceridi)
Olio di semi
Composizione in nutrienti del burro
GRASSI 83.4%
Grassi saturi 48.7%
COMPONENTI MINORI 0.5%-1%
Fenoli – tocoferoli – steroli –
alcoli - pigmenti colorati – cere vitamine liposolubili
Grassi monoinsaturi 51.3%
COMPONENTI MINORI 17%
Acqua – Proteine –
Carboidrati – Zuccheri solubili
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g su 100 g di parte edibile
Burro
Margarina
Acido OLEICO
20.7
Olio extravergined’oliva
Acido OLEICO
32.05
19.32
Acido PALMITICO
20.8
Acido PALMITICO
Acido STEARICO
9.40
Acido STEARICO
5.53
Acido OLEICO (monoinsaturo) 73.6
Acido PALMITICO
10.64
Acido STEARICO
3.06
Acido LINOLEICO 1.57
Acido LINOLEICO 16.62
Acido LINOLEICO 7.85
Acido LINOLENICO 1.18
Acido LINOLENICO 1.02
Acido LINOLENICO 0.99
E’ necessario porre attenzione alla quantità ed alla qualità dei grassi
alimentari
Limitare la quantità di grassi saturi e di colesterolo, contenuti
maggiormente nelle carni animali (insaccati), nel burro, nella
panna e nei formaggi
Preferire i grassi polinsaturi (olio di girasole e mais) ed in
particolare quelli contenuti nel pesce e nell’olio di pesce (acidi
grassi omega 3)
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Ancor più importante l’utilizzo dei grassi monoinsaturi contenuti
principalmente nell’olio d’oliva
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