a-(1,4)

I GLUCIDI (dal greco glucos, dolce),
comunemente noti con il termine
carboidrati, sono composti costituiti da
carbonio, idrogeno e ossigeno
(sostanze ternarie), che conferiscono
sapore, consistenza e varietà agli alimenti.
I carboidrati e rappresentano la fonte
principale di energia del nostro organismo e
conseguentemente occupano un posto
preminente nella dieta dell'uomo.
COSA SONO
I carboidrati sono la benzina
dell'organismo, ossia la
principale fonte da cui il corpo
trae energia per funzionare al
meglio. In più, una volta
utilizzati, non lasciano dietro
di sé scorie metaboliche. Sono
detti anche zuccheri o glucidi.
I carboidrati sono la base di
un'alimentazione corretta, e la
loro presenza nella dieta
dovrebbe rappresentare il
60% del totale delle calorie
giornaliere.
CARBOIDRATI
Cn(H2O)n
Formula generale
Glucosio
C6H12O6 = C6(H2O)6
O
H
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
• Carboidrato = Idrato di
Carbonio
• Zuccheri = Aldeidi e
Chetoni poliossidrilati
• Sintetizzati attraverso la
fotosintesi
La produzione di carboidrati in natura avviene nelle
piante verdi mediante il processo di fotosintesi
clorofilliana, che catalizza la conversione dell’anidride
carbonica ed acqua in D(+)-glucosio.
luce solare
6 CO2  6 H2O    6 O2  C6H12O6  Cellulosa , amido
Classificazione
 Monosaccaridi = Zuccheri semplici
 Disaccaridi /Oligosaccaridi
omosaccaridi
 Polisaccaride
eterosaccaridi
Polisaccar ide
Disaccarid e
Idrolisi
 Monosaccar ide
MONOSACCARIDI
O
||
aldosi -C--H
oTriosi -C-C-CoTetrosi –C-C-C-CoPentosi –C-C-C-C-CoEsosi -C-C-C-C-C-C-
O
||
chetosi -C-
Forme D
e forme L
Forme alfa
e forme beta
25°C
D
[a]
a
=
l•c
Mette in relazione il potere rotatorio di una soluzione
di un composto otticamente attivo con il potere rotatorio
specifico dello stesso composto
Il potere rotatorio a di una soluzione è proporzionale
alla concentrazione della soluzione ed alla lunghezza
del tubo usato per la misura polarimetrica
25°C
D
[a]
a
=
l•c
Si definisce potere rotatorio specifico [a] di un
composto il potere rotatorio della sua soluzione di
concentrazione 1 g/cm3, contenuta in un tubo
polarimetrico di lunghezza 1 dm.
Nella definizione del valore di [a] vengono date la
temperatura e la l usate per la misura (generalmente
la l corrisponde alla riga spettrale D del sodio)
25°C
D
[a]
a
=
l•c
l è espresso in dm
c è espresso in g/cm3
luce polarizzata
luce ordinaria
+ a°
d
è chirale
c
a
b
L’atomo centrale ha ibridazione sp3 ed è legato a quattro
sostituenti diversi. Esiste, di conseguenza, un’altra molecola
nella quale gli stessi atomi sono legati all’atomo centrale in
maniera speculare.
Le due molecole, l’una immagine speculare dell’altra, sono
definite enantiomeri.
d
c
d
a
b
c
a
b
c
non è chirale
a
b
c
c
a
b
c
Due composti contenenti più centri chirali che
differiscono per la configurazione assoluta di un
solo carbonio asimmetrico sono definiti
diastereoisomeri.
Cl
H CH3
H CH3
3
2-bromo-3-clorobutano
3
2
2
H
CH3
Cl
Br
H
Br
CH3
La presenza di due centri di asimmetria comporta la
presenza di 4 stereoisomeri
H3C
H Cl
A e B differiscono per la configurazione assoluta di ambedue i C asimmetrici e sono
2
A
Cl
H
CH3
B
l’immagine speculare l’uno dell’altro
3
H
Br
Br
CH3
diastereoisomeri
diastereoisomeri
H Cl
Cl
H CH3
2
2
enantiomeri
C
D
3
3
H
Br
2
enantiomeri
3
H3C
H CH3
CH3
H
CH3
Br
A e C - B e D sono diastereoisomeri in quanto differiscono per configurazione assoluta di un solo C il 2
La presenza di due centri di asimmetria comporta la presenza di 4
stereoisomeri.
O
H
H
OH
Monosaccar idi
CH2OH
O
Al d-osi
CH2OH
-t r i -
Chet -osi
-t et r -
CH2OH
-pent -
-es-
Al dot r i oso
chet ot r ioso
ALDot et r oso
chet ot et r oso
al dopent oso
Cheopent oso
ALdoesoso
Chet oesoso
Gliceraldeide
Diidrossiacetone
Eritrosio
Eritrulosio
Ribosio
Ribulosio
Glucosio
Fruttosio
O
H
H
OH
CH2OH
CH2OH
O
CH2OH
O
H
H
OH
H
OH
CH2OH
CH2OH
O
H
OH
CH2OH
O
H
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
CH2OH
O
H
OH
H
OH
CH2OH
O
H
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
CH2OH
O
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
Zuccheri D ed L
O
H
H
OH
O
H
HO
H
CH2OH
CH2OH
D- Gliceraldeide
[(R)-(+)-gliceraldeide]
L- Gliceraldeide
[(S)-(-)-gliceraldeide]
Zuccheri della “serie D”:
-OH legato all’atomo di carbonio chirale più lontano dal gruppo carbonilico  a destra
(glucosio, fruttosio, ribosio, ecc.)
Zuccheri della “serie L”:
-OH legato all’atomo di carbonio chirale più lontano dal gruppo carbonilico  a sinistra
Monosaccaridi
Chimicamente possono quindi essere considerati come
aldeidi (aldosi) o chetoni (chetosi) di alcoli polivalenti,
con formula bruta (CH2O)n,
avremo pertanto i triosi (3 atomi di carbonio), i tetraosi
(4 C), i pentaosi (5 C), gli esosi (6 C), gli eptosi (7 C), ecc
La forma del glucosio solitamente presente in natura è
destrogira ([a]D20 = + 52,7°), mentre il fruttosio è
presente in natura nella forma levorotatoria (([a]D20 = 92,4°), comunque entrambi sono inclusi nella serie D in
quanto le loro configurazioni assolute sono correlate alla
D-gliceraldeide.
ALDOSI
O
H
H
OH
D-Gliceraldeide
CH2OH
O
H
H
OH
H
OH
D-Eritrosio
O
H
HO
H
H
CH2OH
O
H
H
CH2OH
O
H
O
H
OH
HO
H
H
H
OH
H
OH
HO
H
OH
H
OH
H
CH2OH
D-Ribosio
D-Treosio
OH
CH2OH
D-Arabinosio
O
H
OH
HO
H
H
HO
H
OH
CH2OH
D-Xilosio
H
OH
CH2OH
D-Lixosio
O
H
O
H
O
H
H
OH
HO
H
H
H
OH
H
OH
HO
H
OH
H
OH
H
CH2OH
D-Ribosio
CH2OH
D-Arabinosio
O
H
OH
HO
H
H
HO
H
OH
H
CH2OH
D-Xilosio
OH
CH2OH
D-Lixosio
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
H
OH HO
H
H
OH HO
H
H
OH HO
H
H
OH HO
H
H
OH
H
OH
HO
H
H
H
OH
OH
HO
H
HO
H
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
HO
H
HO
H
HO
H
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
CH2OH
D-Allosio
CH2OH
D-Altrosio
CH2OH
D-Glucosio
HO
CH2OH
D-Mannosio
H
OH
CH2OH
D-Gulosio
H
HO
H
OH
CH2OH
D-Idosio
H
OH
CH2OH
D-Galattosio
H
OH
CH2OH
D-Talosio
O
H
H
OH
D-Gliceraldeide
CH2OH
O
H
H
OH
H
OH
D-Eritrosio
O
H
HO
H
H
CH2OH
D-Treosio
CH2OH
O
H
O
H
OH
HO
H
OH
H
OH
HO
H
OH
H
OH
H
CH2OH
D-Ribosio
OH
H
O
H
H
H
CH2OH
D-Arabinosio
O
H
OH
HO
H
H
HO
OH
H
CH2OH
D-Xilosio
H
OH
CH2OH
D-Lixosio
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
H
OH HO
H
H
OH HO
H
H
OH HO
H
H
OH HO
H
H
OH
H
OH
HO
H
OH
OH
HO
H
HO
H
H
OH
H
OH
H
H
HO
H
HO
H
OH
H
OH
H
H
CH2OH
D-Allosio
CH2OH
D-Altrosio
H
HO
OH
H
OH
H
CH2OH
D-Glucosio
H
OH
HO
OH
H
CH2OH
D-Mannosio
H
OH
CH2OH
D-Gulosio
H
HO
H
OH
CH2OH
D-Idosio
H
OH
CH2OH
D-Galattosio
H
OH
CH2OH
D-Talosio
gli esosi possono dare origine a strutture cicliche
La formazione delle strutture piranosiche è resa possibile
dalla formazione di un legame semiacetalico del gruppo
ossidrile alcolico dell’atomo di carbonio 5 con l’atomo di
carbonio aldeidico
Conformazione lineare e ciclica del D(+)-glucosio
Strutture cicliche
OH
O
Formazione di emiacetali
+ R1 OH
R
H
H
R
OR1
O
H
HO
H
H
OH
OH
H
OH
OH
H
H
OH H
OH
OH H
O
HO
H
H
H
OH H
OH
OH
HO
OH
H
OH
D-glucopiranosio
OH
OH
HO
H
H
O
H
OH
OH
OH
HO
OH
HO
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
O
OH
D-fruttofuranosio
Proiezioni di Haworth
O
H
HO
H
H
OH
H
OH
OH
OH
•
•
•
•
•
OH
OH
H
H
OH
OH
H
HO
OH
H
OH
HO
H
H
O
H
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
OH
OH
Anello piano e visto di fianco
Atomo di ossigeno emiacetalico in alto a destra
OH a destra  in basso
OH a sinistra  in alto
Zuccheri della serie D  CH2OH in alto
O
H
HO
H
H
OH
H
OH
OH
OH
O
H
HO
H
HO
OH
H
OH
H
OH
O
H
HO
H
HO CH2
OH
H
OH
H
OH
Le forme ANOMERE dei monosaccaridi:
la MUTUAROTAZIONE
a-D-glucopiranosio [a]D = +112.2°
OH
OH
H
O
H
OH H
OH
H
OH
OH
H
O
HO
H
H
HO
H
H
OH H
H
OH H
OH
OH
HO
H
OH
36%
OH
[a]D = +52.6°
OH
H
OH
H
OH H
OH H
HO
H
OH
H
O
H
OH H
O OH
HO
OH
H
H
b-D-glucopiranosio
OH
64%
[a]D = +18.7°
Conformazioni a sedia
H
OH
H
H
OH H
O OH
HO
H
H
HO
HO
OH
• Proiezione di Hawort
• Si alza il C a sinistra
• Si abbassa il C a
destra
OH
H
O
OH
H
OH
H
H
OH
HO
HO
O
OH
OH
Reazioni
• Reattività tipica dei gruppi funzionali presenti:
– ossidrili
– emiacetali
H
– carbonili
OH
HO
HO
O
OH
OH
H
HO
H
H
O
OH
H
OH
OH
OH
Esterificazione
COMe
O
OH
HO
HO
O
H3C
OH
OH
b-D-glucopiranosio
O
O
O
CH3
Piridina, 0°C
MeCO O
MeCO O
O
O COMe
O
COMe
Penta-O-acetil-b-D-glucopiranosio
• Gli ossidrili possono essere esterificati per
trattamento con un’anidride o con un cloruro
acilico in presenza di una base
• Reagiscono tutti gli ossidrili
Formazione di eteri
OH
HO
HO
Me I
O
OH
OH
b-D-glucopiranosio
Ag2O
Me O
Me O
O Me
O
O Me
O
Me
b-D-glucopiranosio pentametil etere
• Gli ossidrili possono essere trasformati in eteri
per reazione con un alogenuro alchilico in
ambiente basico
• Reagiscono tutti gli ossidrili
Formazione di glicosidi
OH
OH
HO
HO
MeOH
O
OH
OH
b-D-glucopiranosio
H
+
HO
HO
O
OMe
OH
Metil-b-D-glucopiranoside
• Gli ossidrili emiacetalici (o anomerici) possono
essere sostituiti da un gruppo alcolico in
presenza di un catalizzatore acido
• La desineza -osio si trasforma in -oside
• I glucosidi non danno mutuarotazione perché
non possono trasformarsi nella forma aperta
Formazione di glicosidi
• Se l’alcol che si usa è un’altra molecola di
zucchero si ottiene un disaccaride.
HO
HO
OH
OH
OH
HO
HO
O
O
OH
OH
OH
OH
b-D-glucopiranosio
- HO H
HO
HO
O
OH
O
O
OH HO
OH
OH
4-O-(b-D-glucopiranosil)-b-D-glucopiranoside
Riduzione di monosaccaridi
H
OH
HO
HO
O
OH
OH
b-D-glucopiranosio
•
•
•
•
H
HO
H
H
OH
O
OH
H
OH
OH
OH
D-glucosio
Riducente
H
HO
H
H
OH
H
OH
OH
OH
D-glucitolo
Avviene sia su aldosi che chetosi
La riduzione passa attraverso la forma aperta
La desinenza -oso o -osio diventa -itolo
Come riducente si usa NaBH4/H2O
Ossidazione di
monosaccaridi
H
H
HO
H
H
O
HO
O
HO
O
OH
H
OH
OH
H
HO
H
H
OH
H
OH
OH
H
HO
H
H
OH
H
OH
OH
O
OH
OH
D-glucosio
•
•
•
•
Ossidante
blando
Ossidante
energico
OH
Acido D-gluconico
Acido D-glucarico
L’ossidazione avviene solo sugli aldosi
L’ossidazione passa attraverso la forma aperta
Con ossidanti blandi  acidi aldonici (-onico)
Con ossidanti energici  acidi aldarici (-arico)
POTERE RIDUCENTE DEGLI ZUCCHERI
I monosaccaridi ed alcuni oligosaccaridi hanno il potere
riducente, dovuto alla presenza del gruppo aldeidico libero o
emiacetalico.
Anche il fruttosio, pur essendo un chetoso, ha il potere
riducente in quanto gli a-idrossichetoni si ossidano
facilmente.
Grazie a questa proprietà il glucosio e gli altri zuccheri
riducenti, riscaldati in soluzione alcalina, sono facilmente
ossidati con la contemporanea riduzione di un componente del
sistema di reazione.
Nel reattivo di Fehling, il più usato, gli ioni rameici vengono
ridotti a rameosi con formazione finale di ossido rameoso, di
colore rosso mattone. La quantità di Cu2O formata è
direttamente proporzionale alla quantità di zucchero
riducente presente, per cui la prova viene impiegata anche
per un’analisi quantitativa.
Tabella 1. Principali carboidrati di interesse agroalimentare
Classe
(DP)*
Gruppo
Monosaccaridi
Zuccheri
(1-2)
Disaccaridi
Polioli
Oligo
saccaridi
(3-9)
Poli
saccaridi
(>9)
Componenti
Glucosio, fruttosio, galattosio
Saccarosio, maltosio, lattosio, trealosio
Sorbitolo, mannitolo, xilitolo,
lattitolo, maltitolo
Maltooligosaccaridi
Maltodestrine
altri
oligosaccaridi
Amido
Raffinosio, stachiosio, fructooligosaccharidi,
galattooligosaccaridi
Polisaccaridi
non amidacei
Cellulosa, emicellulosa, pectine,
carragenine, idrocolloidi
DP* = grado di polimerizzazione
Amilosio, amilopectine, amidi modificati
MONOSACCARIDI
PENTOSI
Ribosio (e desossiribosio): acidi nucleici – ATP - coenzimi
Chetopentoso – anello a 5 atomi
ESOSI
Glucosio: piante (fotosintesi) – sangue – carburante cellule
Aldoesoso – anello a 6 atomi
Fruttosio: miele - frutta
Chetoesoso – anello a 5 atomi
Galattosio: strutture nervose –
Aldoesoso – anello a 6 atomi
Mannosio: frassino della manna – presente in polisaccaridi
Aldoesoso – anello a 6 atomi
GLUCOSIO
0.1%
E’ la materia prima
energetica
per
eccellenza, in quanto si
trova in concentrazione
piuttosto stabile nel
sangue.
Esso
viene
metabolizzato
rapidamente. E’ indicato
quando
si
rende
necessario un apporto di
energia
ad
effetto
ultrarapido, durante lo
sforzo fisico.
α-D-glucosio
36%
β-D-glucosio
64%
Glucosio
•questo monosaccaride è il più importante degli esosi
•ha un potere edulcorante pari a circa il 70-80% di quello del
saccarosio
•In soluzione, ruota a destra il piano della luce polarizzata:
di qui il nome di "destrosio"
•Il glucosio è contenuto in una vasta gamma di alimenti, quali
miele, frutta e vegetali
•Il glucosio si ottiene per idrolisi di molti carboidrati, fra cui
il saccarosio, il maltosio, la cellulosa, l'amido e il glicogeno.
Industrialmente può essere ottenuto per via enzimatica da
amido ottenuto come sottoprodotto del mais
FRUTTOSIO
Fornisce circa la stessa energia del glucosio, ma
ha maggiore potere dolcificante e viene
utilizzato più lentamente da parte
dell’organismo, influenzando in maniera ridotta la
glicemia. Esso viene metabolizzato rapidamente a
livello epatico, contribuendo alla formazione
delle riserve di glicogeno.
D(-)-Fruttosio
•monosaccaride noto anche con il nome di levulosio in quanto
le sue soluzioni ruotano il piano della luce polarizzata verso
sinistra
•è presente, insieme al glucosio, nella frutta e quindi in
tutti gli alimenti derivati dalla frutta, quali succhi, nettari,
marmellate, ecc
• Sciroppi ad alto contenuto di fruttosio (High Fructose
Corn Syrup = HFCS) vengono normalmente prodotti
dall’amido mediante un processo enzimatico che prevede in
una prima fase la produzione di sciroppi di glucosio ed una
seconda fase di isomerizzazione del glucosio in fruttosio.
L’isomerizzazione del glucosio in fruttosio avviene tramite
l’enzima glucosio isomerasi (enzima intracellulare ricavato
da Streptomyces murines),
il fruttosio in natura è presente nella la forma furanosica,
mentre allo stato cristallino presenta la forma piranosica.
•Il fruttosio ha un elevato
potere edulcorante (1,50), ben
superiore, a quello del glucosio
(0,74) e del saccarosio (1,00)
ed alle limitate implicazioni
negative che la sua assunzione
pone a livello nutrizionale in
quanto il fruttosio è uno dei
carboidrati che presenta uno
dei più bassi valori di indice
glicemico fra tutti gli alimenti.
L’INDICE GLICEMICO
La classificazione di tipo strutturale tra zuccheri semplici complessi è
stata da poco superata ed arricchita con l’introduzione del concetto
riferito all’indice glicemico (GI glycemic index). L’indice glicemico
esprime la variazione della glicemia causata dall’ingestione di un
alimento e mediata dalla risposta insulinica.
Ogni cibo ha un proprio indice glicemico ma sono i carboidrati quelli
con valori più elevati.
Minore è l’indice glicemico e meno il cibo altera i livelli glicemici
evitando sbalzi insulinici.
L’IG è valutato in base ad una scala i cui valori sono compresi tra 0 e
100 (valore attribuito al pane bianco) in accordo a quello che è
l’incremento di glucosio nel sangue a seguito dell’assunzione.
IG 70-100
alto indice glicemico
IG 55-70
medio indice glicemico
IG < 55
basso indice glicemico
Alimenti ad alto IG sono quelli in cui i carboidrati vengono
rapidamente digeriti ed assorbiti inducendo un repenton aumento di
glicemia nel sangue
D(+)-GALATTOSIO
Il D-glucosio e il D-galattosio sono epimeri in quanto cambia
solo la configurazione rispetto al carbonio 4
Non si trova allo stato libero ma è abbondante allo stato
combinato. E’ uno dei costituenti del disaccaride lattosio ed
entra nella composizione di glucidi più complessi .
Il galattosio è uno zucchero riducente, destrogiro
- è relativamente poco solubile in acqua
- è fermentescibile.
- ha un potere dolcificante (0.60) inferiore a quello del
glucosio.
Fonte di energia importante per i neonati, si trova nel lievito e
nel fegato. Costituente di latte e lattosio.
LEGAME GLICOSIDICO
Un monosaccaride può essere chimicamente legato ad un
altro monosaccaride in seguito alla reazione dell’atomo di
carbonio anomerico di uno dei monosaccaridi con un
gruppo ossidrilico dell’altro monosaccaride.
Il legame che viene così a formarsi e che unisce i due
monosaccaridi è chiamato legame glicosidico.
DISACCARIDI
Zuccheri formati da due molecole di
monosaccaride legate tra loro tramite un
legame glicosilico
Rientrano in questo gruppo:
Lattosio (Glucosio + Galattosio)
Saccarosio (Glucosio + Fruttosio)
Maltosio (Glucosio + Glucosio)
DISACCARIDI
Saccarosio: comune zucchero da cucina – barbabietola e canna
Glucosio + Fruttosio
Lattosio: latte
Glucosio +galattosio
Maltosio: malto di birra – degradazione amido
Glucosio + Glucosio – legame alfa
Cellobiosio: degradazione cellulosa
Glucosio + Glucosio – legame beta
Disaccaridi
Disaccarid
e
Maltosio
Monomeri
Caratteristiche
glucosio
Tipo di legame
coinvolto
(14) a-glicosidico
Isomaltosi
o
cellobiosio
glucosio
(16) a-glicosidico
glucosio
(14) b-glicosidico
riducenti,
subiscono la
mutarotazione
Lattosio
glucosio e
galattosio
(14) b-glicosidico
Saccarosio
glucosio e
fruttosio
(12) a,bdiglicosidico
Trealosio
glucosio
(11) a,bdiglicosidico
non-riducenti,
non subiscono la
mutarotazione
Cellobiosio e maltosio
Legami glicosidici 1,4’
OH
OH
HO
HO
O
OH
HO
HO
O
O
OH HO
OH
OH
O
OH
O
OH
O
HO
4-O-(b-D-glucopiranosil)-b-D-glucopiranoside
1,4’-b -glicoside
OH
OH
4-O-(a-D-glucopiranosil)-a-D-glucopiranoside
1,4’-a-glicoside
• Sono zuccheri riducenti
• Danno mutuarotazione
Maltosio
E’ un a-D-glucopiranosil-(14)-a-D-glucopiranoso, in cui il secondo
residuo di glucosio ha un atomo di carbonio anomerico libero, in grado di
esistere in forma a o b di cui la forma b (riportata in figura) è quella
predominante in natura. è un a-D-glucopiranosil-(14)-a-Dglucopiranoso, in cui il secondo residuo di glucosio ha un atomo di
carbonio anomerico libero, in grado di esistere in forma a o b di cui la
forma b (riportata in figura) è quella predominante in natura.
•Il maltosio può essere ottenuto, insieme ad altri prodotti,
per parziale idrolisi dell’amido, ad esempio dal malto (orzo
germinato) per azione dall’enzima diastasi, da cui il nome di
zucchero di malto.
•È uno disaccaride facilmente digeribile per azione
dell’enzima maltasi che lo scinde in due molecole di glucosio:
Maltosio + H2O
maltasi
2 glucosio
Per questa sua prerogativa trova largo impiego
preparazione di alimenti per neonati e di bevande
nella
•Viene inoltre usato come substrato per la fermentazione del
lievito ed è importante nel processo di produzione della birra.
Cellobiosio
è un b-D-glucopiranosil-(14)- b-D-glucopiranoso, in cui
il secondo residuo di glucosio ha un atomo di carbonio
anomerico libero ed è pertanto riducente.
è idrolizzato in due molecole di D(+)-glucosio
dall’enzima emulsina (estratto dalle mandorle amare), in
grado di idrolizzare il legame glucosidico b(14) che
unisce i due monomeri di glucosio.
Saccarosio
•Noto anche con il nome di sucrosio, questo disaccaride è il
comune zucchero da tavola, presente in vari vegetali, in
particolare nella barbabietola e nella canna da zucchero, da
cui viene estratto.
è costituito da una molecola di glucosio ed una molecola di
fruttosio, unite tra loro da un legame glicosidico tra il C-1
del glucosio ed il C-2 del fruttosio, in questo modo il legame
glicosidico blocca tutte e due le funzioni carboniliche dei
due monosaccaridi per cui non ci sono gruppi carbonilici
“liberi” con conseguente assenza di mutarotazione ed
attività riducente.
Lattosio
E’ un disaccaride, formato da una molecola di glucosio e una
di galattosio, presente nel latte a cui conferisce un sapore
leggermente dolce (il lattosio è dolce circa 1/3 del
saccarosio)
OH OH
H
H OH
O
H
H
O
O
HO
H
H
OH
H
HO
H
H
H
OH
OH
Per idrolisi acida o per trattamento con l’enzima
lattasi il lattosio si idrolizza in D(+)-glucosio e D(+)galattosio
Il lattosio è facilmente attaccato da numerosi
microrganismi che provocano le principali fermentazioni
del latte e del formaggio. La più importante è la
fermentazione lattica, che avviene spontaneamente nel
latte lasciato a riposo. Ad esempio nella fermentazione
lattica i batteri lattici
• idrolizzano il lattosio in una molecola di glucosio e una di
galattosio,
•trasformano quindi il galattosio in glucosio e infine
•fermentano le due molecole di glucosio producendo 4
molecole di acido lattico.
La fermentazione porta all’acidificazione del latte ed è
dannosa in quello destinata all’alimentazione diretta
perché porta alla coagulazione della caseina.
Saccarosio
Glucosio + fruttosio
OH
HO
HO
O
HO
1
2'
OH
O
O
OH
HO
2-O-(a-D-glucopiranosil)-b-D-fruttofuranoside
1,2’-glicoside
• Non è uno zucchero riducente
• Non da mutuarotazione
OH
Circa 1/10 della popolazione mondiale vive grazie alla produzione lavorazione
dello zucchero. Nel mondo se ne producono circa 130 milioni di tonnellate
(1/3 da canna; 2/3 da barbabietola)
Oggi lo
zucchero, come il
pane, fa parte
della nostra
dieta quotidiana,
ma prima del
XVIII aveva un
valore così
elevato che lo
chiamavano “l’oro
dolce”.
Saccarosio.
Lattosio.
glucosio e fruttosio con legame a-(1,2)b.
galattosio e glucosio legati con legame b-(1,4).
Trealosio.
Disaccaride formato da due molecole di
glucosio legate con legamea-(1,1)a.
Fonte alimentare: funghi giovani. Usato
come dolcificante e come conservante
per prodotti surgelati.
L' elevata concentrazione di trealosio
nei tessuti di certi insetti e piante
desertiche permette loro di
sopravvivere in "stato di animazione
sospesa" in assenza d'acqua.
Il trealosio permette a certi tipi di rane
di sopravvivere allo stato praticamente
congelato.
POLISACCARIDI
Zuccheri sono composti da più di 10 molecole di
monosaccaridi (decine, centinaia o migliaia) legate
tra loro tramite legami glicosilici
Sono notevolmente diffusi nei vegetali e poco
negli animali, nei quali il polisaccaride di
riserva è il glicogeno, che si trova
principalmente nel fegato e nei muscoli.
Rientrano in questo gruppo:
Glicogeno
Amido
Maltodestrine
Polisaccaridi
I polisaccaridi possono essere classificati in base alla
funzione in:
POLISACCARIDI
Amido: tuberi, semi, frutti, piante
amilosio
amilopectina
Glicogeno: fegato, muscoli
Cellulosa: piante (funzione strutturale)
glucosio –legami beta)
Funzione di riserva
Glucosio
legami alfa
Cellulosa
Legami 1,4’-b-glicosidici tra molecole di D-glucosio
OH
O
HO
O
OH
O
OH HO
O
OH
O
OH HO
O
OH
O
O
OH HO
O
OH
1,4’-O-(b-D-glucopiranoside) polimero
• Materiale strutturale
• Materiale di partenza per il raion acetato
(acetato di cellulosa)
Cellulosa
è un polisaccaride costituito da molecole di b-D-glucosio,
unite mediante legami b(14), presente in quantità
apprezzabili nelle piante e nei fiocchi di cotone (che
possono essere costituiti fino al 95% di cellulosa pura).
La cellulosa è il componente principale delle cellule delle
piante e costituisce circa il 50% in peso del legno e delle
radici, mentre il restante 50% è costituito da
emicellulose e lignina.
L’uomo non possiede nel corredo enzimatico del sistema
digestivo gli enzimi in grado di scindere il legame bglicosidico, mentre possiedono quelli in grado di idrolizzare il
legame a-glicosidico dell’amido. Per questo motivo la
cellulosa non rappresenta è utilizzabile come alimento, ma
solamente come fibra.
Molti microrganismi contengono gli enzimi in grado di
idrolizzare la cellulosa (cellulasi) Ciò consente ad esempio ai
ruminanti di nutrirsi della cellulosa presente nelle piante
ingerite a seguito della presenza nel rumine di batteri e
protozoi in grado di produrre gli enzimi necessari all’idrolisi
della cellulosa.
Amido
Miscela di AMILOSIO e AMILOPECTINA
• Materiale per accumulo energia delle piante
• Viene idrolizzato dalla GLICOSIDASI
OH
O
OH
O
HO
OH
O
HO
OH
O
OH
O
HO
20%
OH
O
OH
O
HO
AMILOSIO: 1,4’-O-(a-D-glucopiranoside) polimero
Legami 1,4’-a-glicosidici tra molecole di D-glucosio
OH
OH
O
HO
OH
O
OH
O
80%
O
HO
OH
O
HO
OH
O
OH
O
HO
OH
O
OH
O
HO
AMILOPECTINA:
AMILOSIO con ramificazioni 1,6’-a-glucosidiche
Legami 1,4’-a-glicosidici tra molecole di D-glucosio
con ramificazioni 1,6’-a-glicosidiche
OH
AMIDO
E' un polimero di glucosio ed è per l’uomo sicuramente la più
importante fonte alimentare di glucidi, rappresentando
infatti il costituente fondamentale di alimenti di largo
consumo (pane pasta riso legumi patate).
• 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 a(14). Le catene del polisaccaride
assumono una conformazione a spirale (avvolgimento
elicoidale dell’a-amilosio), in grado di conferire una intensa
colorazione blu a soluzioni di iodio.
H OH
H
O
H OH
HO
H
HO
H
H
H
OH
O
O
H OH
H
HO
H
H
H
OH
O
n
O
H
HO
H
H
OH
OH
Il restante 80%, chiamato amilopectina , è costituito da
catene polisaccaridiche altamente ramificate. Tali
ramificazioni sono originate da legami glicosidici a(16),
che costituiscono i punti di ramificazione di tratti lineari in
cui il glucosio è legato con legame a(14). La lunghezza
media delle ramificazioni può essere costituita di 20-25
unità monosaccaridiche di glucosio a seconda della sua
origine.
Glicogeno
Legami 1,4’-a-glicosidici tra molecole di D-glucosio con
ramificazioni 1,6’-a-glicosidiche
• Più unità glicosiliche e più
ramificazioni dell’amilopectina
• Materiale di accumulo energia
degli animali. Si trova
principalmente nel fegato e nei
muscoli. Viene formato nel fegato
a partire dal glucosio
(glicogenesi) o anche a partire da
composti non glucidici
(gliconeogenesi).
glicogeno
a-amilasi
(1--- 4)
degradano il legami a-
b-amilasi
degradano il legami a(1--- 4) rimuovendo il maltosio dalle
estremità delle ramificazioni esterne
amilo a-(1—6)-glucosidasi
idrolizzano i legami a-(1--- 6 ) delle
ramificazioni
Glicogeno è un omopolimero ramificato del glucosio con
legami a-(1,4) e ramificazioni con legame
a-(1,6) presenti ogni 8-10 residui.
Nel processo digestivo e di assimilazione dell’amido, l’aamilasi, che è presente sia nella saliva che nel succo
pancreatico, idrolizza i legami a(14) con formazione di
una miscela di destrine e glucosio. I polisaccaridi a
lunghezza intermedia che si formano per azione enzimatica
sono chiamate destrine.
Le amilo a-(1—6)-glucosidasi idrolizzano i legami a-(1--- 6 )
delle ramificazioni, consentendo alle a e b-amilasi di
trasformarle in glucosio, che è l’unico zucchero che il nostro
organismo può metabolizzare.
Inulina
È la riserva glucidica di alcuni vegetali che
non sono in grado di accumulare l’amido, come
la dalia, la patata dolce, etc.
è un polisaccaride, non ramificato, costituito
da molecole di b-D-fruttosio, unite mediante
legami b(21),con la presenza di una
molecola di glucosio all’inizio e al termine
della catena
Molti microrganismi contengono l’inulasi,
enzima in grado di idrolizzare l’inulina,
mentre l’uomo non possiede nel corredo
enzimatico del sistema digestivo gli enzimi in
grado di idrolizzare inulina, per cui questa,
come la cellulosa, non è utilizzabile come
alimento, ma solamente come fibra.
MALTODESTRINE
Sono zuccheri a media e a lunga catena
ricavate dall’amido del mais, e formate da
destrosio, maltosio tri e polisaccaridi. Esse
forniscono energia gradualmente sotto
forma di glucosio, riducendo l’esigenza di
insulina.
POTERE DOLCIFICANTE
Saccarina 40000
Aspartame 20000
Fruttosio
150
SACCAROSIO 100
Glucosio
75
Maltosio
32
Galattosio
22
Lattosio
20
ALTRI CARBODRATI
• Desossizuccheri
HO
– zuccheri in cui un -OH è
stato sostituito da un
atomo di idrogeno
• Amminozuccheri
– zuccheri in cui un -OH è
stato sostituito da un -NH2
(chitina)
O
OH
OH
OH
HO
HO
O
OH
NH2
LE FIBRE
Tra i glucidi che l'organismo non
può degradare tramite enzimi,
bisogna ricordare la CELLULOSA
(sostanza che costituisce la
parete delle cellule vegetali) che
insieme alla LIGNINA,
costituisce la FIBRA
ALIMENTARE. Questi non sono
dei nutrienti veri e propri in
quanto NON vengono digeriti. La
loro funzione principale è quella
di stimolare le contrazioni
intestinali, ripulire i visceri e di
consentire di raggiungere più
rapidamente il senso della sazietà
al livello gastrico.
Fibra alimentare o dietetica
si definisce la frazione degli alimenti vegetali, che
costituisce la parete cellulare delle piante, priva di
interesse nutrizionale.
La fibra alimentare è costituita
di:
Cellulosa
Lignina
Polisaccaridi
gelificante
non cellulosici
Emicellulose
Pectine
Gomme
F. idrofila
o insolubile
F.
Mucillagini
o solubile
Pilsaccaridi algali
La fibra alimentare è un importante componente della dieta
umana e, pur non potendosi considerare un nutriente,
esercita effetti di tipo funzionale e metabolico (migliora la
funzionalità intestinale). Il fabbisogno giornaliero
stabilito dai LARN è di 30 g/die,
FIBRA
Glucidi non disponibili
INSOLUBILE
SOLUBILE
Cellulosa
Emicellulose
lignina
Pectine
Gomme
Mucillagini
Polisaccaridi alghe
Pectine
sono polisaccaridi costituiti da alcune centinaia di molecole
di acido galatturonico con legame a(14) variamente
esterificato con alcool metilico, a vario grado di
neutralizzazione.
Si trovano in natura combinate con la cellulosa negli spazi
intercellulari dei tessuti vegetali. Molti tipi di frutta e
verdura come mele, pere, carote, patate, ecc., devono la
loro consistenza proprio alla presenza di questi
polisaccaridi.
Le pectine sono estratte dalle bucce delle arance, che ne
contengono in media il 3% (della buccia fresca), e dalla polpa
di mela spremuta.
Le pectine fanno parte della frazione “gel forming” della
fibra e devono le loro proprietà gelificanti alla presenza dei
gruppi metossilici
Le pectine altamente metossilate, con circa il 70% di acido
galatturonico esterificato, vengono usate in commercio come
tali per la preparazione di marmellate e gelatine altamente
zuccherose.
Le
pectine
scarsamente
metossilate,(grado
di
esterificazione 30% circa) che gelificano in presenza di ioni
Ca++ ed in assenza di saccarosio od altri soluti, si usano
sempre più per la preparazione di gelatine a basso contenuto
calorico.
Composizione chimica della fibra
La fibra insolubile assorbe acqua da 5 a 25 volte il suo
peso e trattiene i gas .
La fibra solubile è fermentata dai batteri dell’intestino
crasso con formazione di acidi grassi a catena corta. Per
questo motivo viene considerata un ingrediente alimentare
non digeribile in grado di stimolare selettivamente la
crescita e/o l’attività metabolica di un numero limitato di
gruppi microbici , importanti per il buon funzionamento
dell’organismo”.
DIGESTIONE DEI CARBOIDRATI
SUBSTRATO
SPECIFICITA'
PRODOTTO
Amido
a-amilasi salivare e
pancreatica
(endoglicosidasi)
a-(1-4)
glucosio,maltosio [aGlc-(14)Glc],isomaltosio aGlc-(1-6)Glc],
destrine limite (in media otto unità
di glucosio contenenti almeno un
legame a-(1-6)
Maltosio
maltasi (aglucosidasi)*
a-(1-4)
glucosio
Isomaltosio,
destrine limite
isomaltasi (aglucosidasi)*
a-(1-6)
glucosio
Saccarosio
saccarasi*
a-glucosio
glucosio,fruttosio
Lattosio
lattasi
(b-galattosidasi)*
b-galattosio
galattosio,glucosio
Trealosio
trealasi*
a-(1-1)glucosio
glucosio
Glucosil
ceramide
b-glucosidasi
b-glucosio
glucosio,ceramide
b-galattosio
galattosio,ceramide
* presenti sull'orletto a spazzola
delle cellule epiteliali dell'intestino
tenue.
Galattosil
ceramide
ENZIMA /
b-galattosidasi
ASSORBIMENTO DEGLI ESOSI
Sono stati identificati due gruppi di trasportatori di esosi:
-Trasportatori che operano secondo gradiente di concentrazione (GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4 e
GLUT5: trasportatori uniporto).
-Trasportatori che operano contro gradiente di concentrazione utilizzando l'energia messa a disposizione
dal gradiente elettrochimico del Na+che è mantenuto ad opera della pompa Na+/ K+, che a sua volta richiede
ATP. (SGLUT1:simporto Na+dipendente )
Il glucosio entra
nelle cellule
intestinali ad opera
di
un trasportatore
(SGLUT1)
localizzato nella
membrana luminale
delle cellule
dell'orletto a
spazzola.