La Chimica in cucina - Liceo Scientifico “E. Medi”
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La Chimica in cucina Prof. Cinzia Santoro Liceo Scientifico e Linguistico «E. Medi» Battipaglia(SA) A.S. 2016/17 Classi II F – G Liceo Scientifico Opzione Scienze Applicate GLI ALIMENTI: CHI SONO , DA DOVE VENGONO E COSA CONTENGONO • Regno animale, vegetale, inorganico • Innocuo,commestibile, gradevole,digeribile • Nutrienti I nutrienti • DOVE LI TROVO NASCOSTI? Come si chiamano? • • • • • • • • Acqua Carboidrati Proteine Grassi Vitamine Sali minerali Fibra(non nutriente) Alcol (non nutriente) ENERGIA FORNITA Protidi Kcal. Glucidi Kcal. 4/g Lipidi Kcal. 9/g Alcol Kcal. 7/g 4/g Per vitamine, Sali minerali e fibra ci sono kcal prossime allo zero ACQUA E’ il costituente indispensabile di ogni cellula vivente; rappresenta l’ambiente in cui si svolgono le reazioni vitali del metabolismo. I 2/3 circa del peso di un organismo sono costituiti da acqua. Con l’età tale contenuto diminuisce progressivamente. BILANCIO IDRICO ACQUA INTRODOTTA ACQUA ELIMINATA BEVANDE 1300 URINA ALIMENTI 1100 POLMONI 300 PELLE FECI ACQUA METABOLICA 2700 ml 1500 500 500 200 2700 ml FABBISOGNO DI ACQUA Le quantità sono influenzate notevolmente da varie condizioni di fisiologia(es.attivita’ sportiva,temperatura ambiente elevata) e specialmente patologia(ad es. l’acqua urinaria è aumentata nel diabete mellito scompensato,mentre diminuisce in alcune affezioni cardiache , epatiche o renali che determinano ritenzione idrica). Si raccomanda per la popolazione adulta una assunzione di circa 1,5-2,0 litri /die. I carboidrati • ENERGIA SPICCIOLA PER IL MOTORE CORPO FUNZIONE BIOLOGICA • ENERGETICA: forniscono all’organismo energia per le prestazioni funzionali • STRUTTURALE: entrano nella costituzione di strutture essenziali per gli organismi viventi(ad es. acidi nucleici, glicolipidi cerebrali, scheletro carbonioso di aminoacidi non essenziali) • SOSTEGNO: nei vegetali, con cellulosa e lignina Classificazione Zuccheri semplici : Monosaccaridi e Disaccaridi Zuccheri complessi:Polisaccaridi GLUCIDI SEMPLICI O C H HCOH OH CH H COH H COH CH2OH MONOSACCARIDI •Glucosio •Fruttosio •Galattosio Ribosio Desossiribosio GLUCOSIO DISACCARIDI (Formati da due monosaccaridi) •Saccarosio (Zucchero) Glucosio+ Fruttosio •Lattosio Glucosio+ Galattosio •Maltosio Glucosio+ Glucosio GLUCIDI SEMPLICI GLUCIDI SEMPLICI • • • • • • • Zucchero Miele Glucosio Dolci Caramelle Succhi di frutta Bibite • • • • • • • • ARANCIATA LIMONATA GASSOSA ACQUA TONICA COCA TE’ FREDDO CHINOTTO SUCCHI DI FRUTTA NON DEVONO SUPERARE IL 10% DELLE CALORIE TOTALI Webquest per gli allievi su bevande zuccherine piu’ diffuse(succhi di frutta, te, bibite varie), miele, frutta, alimenti contenenti lattosio e maltosio. Relazionare su composizione, contenuto calorico ed efficacia in una dieta equilibrata considerando le abitudini alimentari degli adolescenti GLUCIDI COMPLESSI (Polisaccaridi) DI ORIGINE VEGETALE DI ORIGINE ANIMALE AMIDO •Amilosio (legami alfa 1,4 glucosidici) GLICOGENO •Amilopectina(legami alfa 1,4 e (legami alfa 1,4 e 1,6 1,6 glucosidici) glucosidici,simili CELLULOSA (legami beta 1,4 all’amilopectina ma con più glucopiranosidici) ramificazioni) I glucidi complessi della dieta,escluse le fibre, vengono demoliti a monosaccaridi ad opera di enzimi idrolitici presenti nell’apparato digerente; I monosaccaridi vengono quindi assorbiti attraverso la mucosa intestinale e giungono al fegato attraverso la vena porta; qui i diversi monosaccaridi vengono per lo piu’ convertiti in glucosio ad opera di isomerasi. Il glucosio è quindi la forma di trasporto e di utilizzazione metabolica basilare dei glucidi. FABBISOGNO DI CARBOIDRATI L’equilibrio della dieta suggerisce l’opportunità di un introito complessivo di carboidrati intorno al 55-60% dell’energia totale. Il consumo di zuccheri semplici non dovrebbe tuttavia superare il 10% delle calorie totali. Non è una buona idea eliminare i carboidrati dalla dieta!!! I carboidrati sono indispensabili per il corretto funzionamento dell’organismo Se mancano, l’energia viene ricavata dalla ossidazione degli amminoacidi e successivamente dai grassi Ovviamente non è consigliato un uso eccessivo di carboidrati, in quanto essi vengono utilizzati solo fino a quando la cellula copre il suo fabbisogno. Infatti, dopo aver prodotto da 50 a 60 g. di glicogeno per kg di tessuto, il glucosio viene spostato dalla sintesi del glicogeno alla sintesi dei grassi. Da qui il problema dell’accumulo dei trigliceridi e dell’obesità. AMIDO CEREALI •FRUMENTO (Triticum) •FARRO •RISO •MAIS (Granoturco) •ORZO •AVENA •SEGALE •GRANO SARACENO •MIGLIO •SORGO •TRITICALE TUBERI •PATATE •BATATA (PATATA DOLCE O PATATA AMERICANA) •TAPIOCA (Manioca) •TOPINAMBUR FIBRA ALIMENTARE E’ UN NON NUTRIENTE,MA LA SUA FUNZIONE BIOLOGICA E’ IMPORTANTISSIMA!! Col termine fibra alimentare si indicano i polisaccaridi non amidacei componenti le pareti delle cellule, il parenchima o alcune secrezioni dei tessuti vegetali e la lignina i quali sono resistenti alla digestione da parte degli enzimi dell’intestino tenue dell’uomo. CLASSIFICAZIONE INSOLUBILE,ma in grado di adsorbire acqua (cellulosa,lignina,emicellulosa) PARTICOLARMENTE INDICATA PER IL TRATTAMENTO DELLA STIPSI. E’ CONTENUTA IN CEREALI INTEGRALI E LORO DERIVATI. SOLUBILE, disperdibile in ambiente acquoso e maggiormente fermentabile, hanno la proprietà di formare GEL(pectine, gomme, mucillagini, polisaccaridi algali); - PARTICOLARMENTE INDICATA NEI SOGGETTI CON DISTURBI METABOLICI E NELLE DIETE PER LA RIDUZIONE DI PESO. - E’ CONTENUTA IN FRUTTA,VERDURA,LEGUMI. FABBISOGNO DI FIBRA La quota ottimale e’ intorno ai 30 g/die. Va tenuto presente che un elevato consumo di alimenti ricchi in fibra puo’ determinare,per la presenza di fitati e ossalati,una riduzione della biodisponibilità di elementi minerali(ferro,calcio,zinco) di origine alimentare. Webquest per gli allievi • Pasta • Pane • Patate • Riso • Legumi Tematiche da approfondire su cui relazionare: Caratteristiche nutrizionali, posizione nella piramide alimentare e fabbisogno nella dieta degli adolescenti. I LIPIDI CLASSIFICAZIONE: Lipidi semplici: trigliceridi,cere,steridi Lipidi complessi:fosfolipidi,glicolipidi I composti maggiormente rappresentati nell’alimentazione umana e nella composizione corporea sono i trigliceridi,che contribuiscono all’apporto lipidico per piu’ del 95%, i fosfolipidi ed il colesterolo(presente solo nei grassi di origine animale) TRIGLICERIDI dal punto di vista chimico sono esteri del glicerolo con 3 acidi grassi,i quali posso essere saturi(privo di doppi legami) oppure insaturi (con doppi legami). ACIDI GRASSI • Acidi grassi saturi Catene lineari d’atomi di Carbonio (numero pari) legati tra loro con un legame semplice e con l’Idrogeno • H H H H H H H | | | | | | | | | | | | | | H H H H H H O H—C— C — C — C —C —C — C —C H \ OH Acidi grassi insaturi Presentano uno o più doppi legami tra atomi di Carbonio H H H H H H H O | | | | | | | H— C— C —C C —C —C —C — C | | | | | \ H H H H H OH Gli acidi grassi che rientrano nella costituzione dei trigliceridi sono notevolmente influenzati dagli acidi grassi della dieta. ALCUNI ACIDI GRASSI SATURI • • • • Acido Laurico Acido Miristico Acido Palmitico Acido Stearico C 12 C 14 C 16 C 18 Presenti soprattutto nei grassi animali ed in alcuni grassi vegetali Più il grasso è solido, più è saturo, più è dannoso ACIDI GRASSI INSATURI ACIDI GRASSI MONOINSATURI • Acido Palmitoleico • Acido Oleico • Acido Erucico Acido Miristoleico Acido Gadoleico ACIDI GRASSI POLINSATURI • Acido linoleico • Acido linolenico C 18 :2 C 18 :3 • Acido arachidonico C20: 4 • Acido eicosapentaenoico C20: 5 • Acido docosaesaenoico C22: 6 L’organismo è in grado di sintetizzare in maniera autonoma la maggior parte degli acidi grassi di cui ha necessità,fatta eccezione per alcuni poliinsaturi( linoleico[n6] e linolenico[n3]) che devono essere pertanto introdotti come tali con l’alimentazione,e che per la loro essenzialità biologica,si configurano come veri e propri principi vitaminici. ACIDI GRASSI INSATURI ESSENZIALI Si definiscono essenziali perché non possono essere sintetizzati dal nostro organismo,in quanto incapace di inserire i doppi legami nelle posizioni n6 e n3. In base alla posizione del primo doppio legame si dividono in ω3 Acido alfa linolenico C 18:3 ω6 Acido linoleico C 18:2 Nel pesce in generale ed in quello azzurro in particolare,sono presenti rilevanti quantità di acidi grassi soprattutto [n3]. Sono sufficienti 30 g/die di pesce azzurro per fornire quantità adeguate di acidi grassi essenziali. COLESTEROLO E’ un alcol con una struttura chimica particolare(anello tetraidropentanoperidrofenantrenico )anche se ha un comportamento chimico e fisico che lo accomuna con le sostanze grasse. Oltre ad essere introdotto con gli alimenti di origine animale(colesterolo esogeno) il colesterolo viene sintetizzato a livello epatico(colesterolo endogeno). Entra nella costituzione delle membrane cellulari,cui conferisce caratteri di rigidità,costituisce il principale precursore della sintesi degli ormoni steroidei e degli acidi biliari. Esiste un rapporto inverso tra introito dietetico e sintesi endogena epatica del colesterolo che costituisce un meccanismo di controllo sui livelli di colesterolemia. IL BUONO,IL BRUTTO, IL CATTIVO Il colesterolo non essendo solubile nell’acqua, viene trasportato nel sangue da particolari sostanze chiamate apoproteine formando particelle sferiche chiamate lipoproteine (solubili in acqua). Esistono diverse lipoproteine •LDL LIPOPROTEINE A BASSA DENSITÀ •VLDL LIPOPROTEINE A DENSITÀ MOLTO BASSA •HDL LIPOPROTEINE A DENSITÀ ELEVATA IL BUONO,IL BRUTTO, IL CATTIVO Le lipoproteine LDL trasportano il colesterolo dal fegato che lo produce ai tessuti periferici, se presente in elevate quantità le LDL possono favorire il deposito di colesterolo nelle arterie con formazione della “placca aterosclerotica” (colesterolo cattivo) Le lipoproteine HDL, invece, trasportano il colesterolo dai tessuti periferici al fegato e quindi possono ridurre la formazione di tali placche (colesterolo buono) I KILLERS SILENZIOSI COLESTEROLO UNA MINA VAGANTE IL COLESTEROLO BUONO I livelli di colesterolemia sono sensibili ad altre influenze nutrizionali di vario tipo,tra cui l’apporto di acidi grassi saturi(correlazione diretta),quello di acidi grassi mono e polinsaturi(correlazione inversa),l’apporto di fibra(in quanto è in grado di ridurre il riassorbimento di acidi biliari e colesterolo) GRASSI DI ORIGINE ANIMALE STRUTTO LARDO PANCETTA PANNA BURRO GRASSI DI ORIGINE VEGETALE OLIO D’OLIVA EXTRAVERGINE OLIO D’OLIVA OLIO DI SEMI ARACHIDE MAIS GIRASOLE SOIA VINACCIOLI OLIO DI RISO ACIDI GRASSI DEI PIU’ COMUNI OLII ALIMENTARI: • Acido oleico,prevale nell’olio d’oliva; • Acido linoleico(n6), prevale negli oli di mais,girasole,vinaccioli e cartamo. • Acido linolenico(n3) e linoleico(n6),relativamente abbondanti nell’olio di soia. GRASSI DI ORIGINE VEGETALE SATURI GRASSI VEGETALI OLIO DI COCCO OLIO DI PALMA OLIO DI PALMISTI (particolarmente ricchi di acido laurico) GRASSI IDROGENATI (MARGARINA) GRASSI VEGETALI SATURI DOVE ? • • • • • • • • DOLCI E GELATI INDUSTRIALI MERENDINE FETTE BISCOTTATE- CRACKERS SNACKS GRISSINI BISCOTTI DADI ecc... FUNZIONE BIOLOGICA • Funzione energetica di riserva • funzione termoregolatrice • funzione strutturale • Funzione di trasporto per l’assorbimento di vitamine liposolubili FABBISOGNO DI LIPIDI Avendo un elevato potere calorico(9 Kcal/g) l’assunzione giornaliera deve essere contenuta a circa il 30% nell’infanzia e nell’adolescenza e il 25% nell’età adulta. L’apporto di acidi grassi saturi non dovrebbe superare il 10 % delle calorie totali del regime alimentare. I LIPIDI PRESENTANO ANCHE UN ELEVATO INDICE DI SAZIETA’ DERIVANTE DA UNA PIU’ PROLUNGATA PERMANENZA NELLO STOMACO RISPETTO AD ALTRE SOSTANZE ALIMENTARI. WEBQUEST allievi Grassi vegetali: 1. Margarina e olio di palma 2. Olio d’oliva Grassi animali: 3. Burro 4. Strutto e lardo Tematiche da approfondire su cui relazionare: Caratteristiche nutrizionali, posizione nella piramide alimentare e fabbisogno nella dieta degli adolescenti. Pubblicità ingannevole e lettura etichette alimentari. LE PROTEINE CLASSIFICAZIONE -proteine semplici,costituite solo da aminoacidi; -proteine coniugate (nucleoproteine,cromo e metalloproteine,glicoproteine,lipoproteine), costituite da aminoacidi e da altri composti di natura diversa,le quali rientrano nella composizione delle membrane cellulari, degli acidi nucleici o degli istoni,ecc. FUNZIONE BIOLOGICA - Plastica o di costruzione -Immunitaria(anticorpi) -Regolatrice(ormoni) -Strutturale(muscoli e scheletro) QUALITA’ DELLE PROTEINE In campo nutrizionale e’ importante l’efficacia delle proteine; essa è legata alla composizione aminoacidica e alla biodisponibilità. L’indice chimico è dato dal rapporto tra la quantità di un dato aminoacido in un grammo della proteina in esame e la quantità dello stesso aminoacido in un grammo di una proteina di riferimento biologica(dell’uovo, del latte) o teorica formata da aminoacidi presenti in quantità e in rapporto tale da poter essere completamente utilizzata dall’uomo. Le proteine di origine animale presentano indici chimici piu’ elevati rispetto a quelle vegetali,nelle quali alcuni aminoacidi essenziali sono poco rappresentati. Nei legumi,ad esempio, sono limitanti gli aminoacidi solforati,mentre nei cereali l’aminoacido limitante è la lisina. AMINOACIDI ESSENZIALI •FENILALANINA •ISOLEUCINA •LEUCINA •LISINA •METIONINA •TREONINA •TRIPTOFANO *ISTIDINA *Nel bambino Le proteine animali sono piu’ digeribili di quelle vegetali. La digeribilità è condizionata dalla struttura, dalla sequenza molecolare e dalla stabilità dei legami rispetto alle disponibilità degli enzimi digestivi. VALORE BIOLOGICO DELLE PROTEINE E’ UN INDICE DELLA CAPACITA’ DELL’ORGANISMO DI UTILIZZARE LE PROTEINE A FINI ANABOLICI,INDIPENDENTEMENTE DALLA DIGERIBILITA’. ESPRIME LA COMPLETEZZA DI UNA PROTEINA CIOE’ LA PRESENZA DI TUTTI GLI AMINOACIDI ESSENZIALI,NELLE PROPORZIONI OTTIMALI AI FINI DELLE SINTESI PROTEICHE CORPOREE. Le proteine animali hanno un valore biologico superiore a quelle vegetali. Le proteine animali vengono definite complete dal punto di vista della composizione in aminoacidi,quelle vegetali incomplete. Proteine complete ed incomplete possono tuttavia essere associate nello stesso pasto in modo da ottenere una complementarietà di apporto aminoacidico. FABBISOGNO DI PROTEINE L’apporto consigliato di proteine è un grammo per chilo di peso ideale al dì Di cui almeno la metà di origine animale ALIMENTI PROTEICI DI ORIGINE ANIMALE* UOVA LATTE E DERIVATI CARNE Bovina Caprina Equina Ovina Suina POLLAME (Pollo-Tacchino-Faraona-Struzzo) SALUMI Prosciutto, salame, coppa,bresaola ecc. CONIGLIO PRODOTTI DELLA PESCA: •Pesci •Molluschi •Crostacei *PROTEINE COMPLETE FRATTAGLIE CACCIAGIONE ALIMENTI PROTEICI DI ORIGINE VEGETALE* •LEGUMI •CEREALI •FRUTTA OLEOSA * PROTEINE INCOMPLETE CEREALI • • • • • • • • • FRUMENTO FARRO RISO ORZO AVENA MIGLIO MAIS SEGALE GRANO SARACENO I LEGUMI SECCHI • • • • • • • • • FAGIOLI: Borlotti Messicani Bianchi di Spagna ecc. CECI LENTICCHIE: gialle verdi SOIA AZUCHI FAVE SECCHE PISELLI SECCHI ARACHIDI LUPINI LA FRUTTA OLEOSA NOCI NOCCIOLE MANDORLE PINOLI NOCI BRASILIANE PISTACCHI COCCO PECAN ANACARDI ALIMENTI PROTEICI DI ORIGINE VEGETALE Legumi Secchi + Cereali = PROTEINA COMPLETA ALIMENTI PROTEICI DI ORIGINE VEGETALE Legumi secchi + Frutta Oleosa = PROTEINA COMPLETA QUESTE INDICAZIONI SONO UTILI A TUTTE LE PERSONE CHE SEGUONO UN REGIME DIETETICO VEGETARIANO Webquest allievi • Proteine animali: caratteristiche degli alimenti che maggiormente ne contengono • Proteine vegetali: caratteristiche degli alimenti che maggiormente ne contengono Riflessione personale sul regime alimentare vegeteriano e vegano seguito da alcune persone. Bevande alcoliche Laboratorio di calcolo sul contenuto alcolico delle bevende comuni( vino, birra, liquori) e riflessioni sugli effetti neurotossici della molecola.
