Scienza Dell’Alimentazione
Introduzione al Corso
Prof. Nicolò Merendino
Uso e significato operativo dei
termini
• Alimentazione (alere= allevare, crescere)
Nutrizione: il regime abituale di
sostentamento
• Dieta (διαιτα= modo di vivere) in italiano è
intesa in senso curativo/restrittivo.
• Le discipline alimentari e nutrizionali si collocano
al centro di un sistema reticolare di interrelazioni
coinvolgenti più scienze contermini.
• Sistema Alimentazione/Nutrizione (SAN).
Il sistema Alimentazione/Nutrizione (SAN)
• Il progresso della ricerca scientifica, l’innovazione
dei processi biotecnologici nel campo alimentare e
l’industrializzazione dei processi alimentari ha
allargato l’orizzonte da esplorare, indicando
pragmaticamente un vasto dominio di interessi sia
di ricerca sia applicativi. Alimentazione e
Nutrizione sono divenute espressioni concettuali
ed operative afferenti a discipline strettamente
complementari. • Alimentazione: é sostanzialmente costituito dalla
ricerca dalle applicazioni alla fonte di acceso ai
nutrienti (e non) e di energia. Concerne quindi la natura
degli alimenti, la loro qualità e sicurezza, le più
convenienti condizioni di produzione ed uso. • Nutrizione: consiste nello studio del bisogno e degli
effetti dell’accesso e quindi della assunzione degli
alimenti da parte del soggetto ricevente (dose/risposta),
sia esso individuo, nelle sue varie espressioni cellulari,
tessutali, organismiche sia di popolazione nelle diverse
articolazioni strutturali. Riguarda pertanto, modi e
misure di utilizzazione (biodisponibilità) dei nutrienti
contenuti negli alimenti e di soddisfacimento degli
specifici bisogni nutritivi e dei conseguenti equilibri e
squilibri. • Alimentazione
e
nutrizione
assicurano
l’essenziale scambio, materiale ed energetico, fra
ambiente ed organismi che lo popolano.
• La nutrizione é quindi la scienza che studia
l’interazione tra le molecole dei nutrienti
introdotte con gli alimenti con il materiale
genetico delle cellule.
• L’equilibrato apporto di nutrienti (macro e
micro) tramite la varietà di alimenti disponibili
nell’ambiente costituisce infatti il requisito base
per il mantenimento della salute. Catena alimentare
• Il substrato essenziale di alimentazione/nutrizione
è intrinseco all’ambiente. Tutti gli organismi
viventi (piante e animali) traggono dalle risorse
ambientali disponibili le molecole necessarie per
ricavare energia e per la formazione e
funzionamento di cellule e tessuti.
• Ciò avviene attraverso la catena alimentare che,
nella competizione per la sopravvivenza, fornisce
agli individui dominanti gli indispensabili
alimenti costituiti da porzioni vegetali e/o animali
raccolti o soccombenti.
• I bisogni specie/specifici differiscono dal grado di
organizzazione biologica per effetto del ruolo esercitato
dall’evoluzione. • “Natura non fecit saltus” : ogni organismo si nutre di
quelli che lo precedono nella catena alimentare e a sua
volta serve da nutrimento a quelli che lo seguono. Una
catena alimentare semplice è: erba-bovino-uomo.
• Le catene alimentari semplici sono rare, si preferisce il
termine “rete alimentare”: la maggior parte dei vegetali
viene mangiata dagli erbivori (bruchi, lumache, bovini) e
la maggior parte dei predatori divora prede diverse.
• La rete alimentare ha forma piramidale: la base estesa
(erba) contiene materiale che dà sostentamento ad una
massa minore di erbivori. A livello superiore vengono i
carnivori. • La
forma
piramidale
rispecchia
l’insufficienza
nell’utilizzazione delle sostanze nutritive.
Risorse ambientali ed
evoluzione fisica e culturale
Australopiteco: pleistocene 6-2.5 milioni di anni fa, raccoglitorespazzino (foglie, frutti, radici, carcasse di animali morti).
• Homo erectus: pleistocene 2.3 milioni di anni fa, produzione di
strumenti litici, raccoglitore-cacciatore (Pithecantropus, Sinantropus,
Neanderthal)
• Homo sapiens: paleolitico 1 milione di anni fa, cacciatore, tra
Paleolitico e Neolitico avviene il passaggio dall’età della caccia a
quella dell’agricoltura organizzata, con la coltivazione di piante
commestibili e con l’ausilio dell’allevamento di animali domestici.
• Con l’avvento dell’agricoltura il nutrimento indispensabile fu
assicurato dalla produzione dei campi coltivati: così i cereali divennero
dovunque gli alimenti di base e i principali apportatori di energia e
nutrienti.
• Situazioni
ambientali
e
climatiche,
tradizioni, costumi e motivazioni religiose,
morfologia dei terreni e disponibilità di
acqua hanno condizionato il tipo di
alimentazione.
• Proibizioni Bibliche e Coraniche
• Per l’Antico Testamento e il Corano è
proibito il consumo di carni di animali “che
non hanno lo zoccolo fesso e ruminano”.
Ovini e caprini non entravano in
competizione con l’uomo nella utilizzazione
delle risorse disponibili sul territorio.
L’allevamento del maiale era poco
redditizio in climi caldi e l’animale non si
prestava alle migrazioni nomadi.
• Il modello indiano: dalla dieta animale al
vegetarianesimo
• Le prime popolazioni ariane che invasero l’India
(2000 a.C.) erano nomadi e si nutrivano di latte e
carne bovina. Dopo l’insediamento nel territorio
esse si convertirono gradualmente all’uso
dell’orzo e del riso e il consumo di carne venne
sempre più ristretto fino ad essere abbandonato
con l’affermarsi delle dottrine induista e buddista.
Dall’antico empirismo alla moderna scienza della
nutrizione
• Percezione Ippocratica del differenziamento adattativo dell’alimentazione
umana (dieta come strumento per il mantenimento della salute e cura
delle malattie)
• Galeno trasferì questi concetti a Roma
• Intuizione Leonardesca della nutrizione come continuo processo di
utilizzazione e trasformazione di sostanze
• Theofrastus Van Hohenheim, detto Paracelso (1493-1541), prima
rappresentazione di un macchinario biochimico preposto all’assimilazione
del cibo
• Santorio Santorio (Padova 1561-1636) gettò le basi della moderna scienza
dell’alimentazione
• Giacomo Bartolomeo Beccari , prima cattedra di chimica al mondo
(Università di Bologna, 1700), quid alium sumus nisi id ipsum unde alimur
…l’uomo è ciò che mangia…
• Antoine Lavoisier (1743-1794) determinò i parametri regolatori del
metabolismo energetico
• Giusto Liebig (1844) Trattato di Chimica organica e comprensione del
meccanismo degli enzimi
• Karl Rubner (fine ‘800) legge dell’isodinamia che stabilisce i valori
equivalenti sul piano energetico di lipidi, glucidi, proteine
• XIX e XX secolo scoperta dell’importanza dei minerali e vitamine,
osservazione e validazione delle malattie da deficit nutrizionale Malignant
neoplasms
32%
Other neoplasms
0.2%
Nutritional
deficiencies
2%
Cardiovascular
diseases
61%
Diabetes mellitus
5%
Congenital
abnormalities
Respiratory
4%
diseases
13%
Infectious and
parasitic diseases
11%
Maternal
conditions
1%
Nutritional/
endocrine
disorders
0.6%
Digestive
diseases
10%
Respiratory
infections
7%
Oral diseases
1%
Neuropsychiatric
disorders
51%
Musculoskeletal
Sense organ
Skin diseases
diseases
disorders
0.1%
19%
Perinatal
0.1%
conditions
Genitourinary
8%
diseases
5%
Unintentional
Injury
46%
Intentional Injury
22%
Associazione e forza tra alcuni alimenti e il rischio di sviluppo di alcuni tipi di
cancro.
Nessuna associazione = Evidenza di rischio ridotto:
= convincente;
= probabile;
= possibile
Evidenza di rischio aumentato:
= convincente;
= probabile;
= possibile
Vegetali
Frutta
Carni
rosse
Carni
trasformate
Sale
Bocca/faringe/laringe
-
-
-
Esofago
-
-
-
Stomaco
-
-
Colon-retto
-
Seno
Polmone
Prostata
WCRF.1999 Adapted by Riboli et al. Pub Hlt Nut 2001
Alcool
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Grassi sat
r!
MASCHIFEMMINE
Colesterolo
Prot. An.
Grassi an.!
CORRELAZIONE TRA CONSUMO DI
ALCUNI NUTRIENTI E MORTALITA’ PER
CANCRO IN ITALIA
0,8
0,6
positiva
0,4
0,2
0
-0,4
VIT.B1*
Ac oleico
VIT.C*
ferro
FIBRA
Grassi Veg
-0,8
Prot. Veg
-0,6
Carboidrati.
negativa
-0,2
Reduction of estimated energy requirement in
Italy in the last 40 yrs
kcal/day/person
2.700
2.600
2.500
2.400
2.300
2.200
2.100
1961
1971
1981
1991
2001
yrs
Data elaborated by Sette & D’Amicis
NUTRIGENOMICA
• LA RISPOSTA ALLA
DIETA E’ SCRITTA
NEI NOSTRI GENI
• I nutrienti possono
agire direttamente
come ligandi dei
recettori dei fattori di
trascrizione
l'apparato digerente
• La maggior parte degli alimenti che l'uomo
mangia è trasformata in composti semplici
affinché possano giungere, attraverso il
sangue, alle cellule del corpo e qui essere
assorbite per produrre energia utile alle
molteplici funzioni vitali.
• La responsabile principale di questo
processo è la funzione digestiva
caratterizzata da molti organi che,
insieme, formano l'apparato digerente
La digestione
•
• Le fasi della digestione sono di due tipi: meccanica
e chimica. Le fasi della digestione meccanica
consistono di tutti i movimenti fisici che
permettono di sminuzzare, triturare, inghiottire,
rimescolare e trasportare il cibo. Le fasi della
digestione chimica consistono nell'insieme di
reazioni chimiche attraverso le quali si ha la
trasformazione del cibo in sostanze assimilabili.
Le reazioni chimiche avvengono per mezzo
dell'acqua e sono perciò dette idrolisi. Il processo
di idrolisi consiste nella scissione delle varie
molecole costituenti gli alimenti in molecole più
piccole ad opera dell'acqua. Tale scissione è
piuttosto lenta ed è quindi necessario l'intervento
di sostanze speciali che la accelerino: gli Enzimi;
essi sono specifici, cioè ogni enzima controlla una
particolare reazione.
Come avviene il processo digestivo
•
Il cibo introdotto in bocca subisce subito le prime
trasformazioni sia meccaniche che chimiche: qui infatti
viene masticato, insalivato e parzialmente digerito. La
masticazione, effettuata dai denti, ha il compito di
ridurre il cibo solido in piccole parti per facilitare le fasi
successive. Con l'insalivazione queste piccole parti
vengono ammorbidite dalla saliva e si trasformano in
bolo alimentare. Ad opera della ptialina contenuta nella
saliva avviene nella prima reazione chimica: le grosse
molecole di amido vengono scomposte in molecole più
piccole e solubili. Con la deglutizione il bolo passa dalla
bocca alla faringe; l'atto di deglutire o inghiottire è
l'ultima azione volontaria che compiamo. Da questo
momento, il cibo prosegue il suo percorso grazie ai
movimenti dei muscoli involontari del tubo digerente, i
movimenti peristaltici. Sospinto da questi movimenti, il
bolo percorre la faringe, l' esofago, e attraverso il
cardias, arriva nello stomaco.
La Bocca
•
•
A BOCCA costituisce l'apertura
iniziale del tubo digerente ed è
delimitata anteriormente dalle
labbra e dalle arcate dentali, che
sono l'insieme di tutti i denti
inseriti nella mascella superiore e
in quella inferiore, detta
mandibola. In alto la bocca è
limitata dal palato e in basso dal
pavimento boccale dove c'è la
lingua, un muscolo volontario
rivestito di cellule particolari, le
papille gustative.
LA FARINGE è la parte posteriore
della cavità orale e rappresenta il
punto di incrocio tra la via
digerente e l'apparato
respiratorio. Essa presenta una
apposita valvola cartilaginea,
l'epiglottide, che chiude le vie
aeree al passaggio del cibo.
L'ESOFAGO
• L'ESOFAGO è un lungo canale
muscoloso che termina con una
valvola, detta cardias, che lo mette in
comunicazione con lo stomaco.
LO STOMACO
•
Situato nella parte sinistra del corpo
al di sotto del diaframma, lo
stomaco è un organo muscolare a
forma di sacco preposto alla
demolizione degli alimenti
provenienti dall'esofago e diretti
all'intestino. Le sue pareti interne
secernono acidi ed enzimi che
continuano il processo digestivo
iniziato in bocca e si proteggono da
queste stesse sostanze con
un'apposita secrezione mucosa. Il
muscolo circolare posto alla sua
estremità inferiore (sfintere) regola il
passaggio delle sostanze in via di
digestione dallo
• LO STOMACO è un organo
muscoloso a forma di
sacco rivestito
internamente da una
mucosa. E' posizionato
nella parte centrale
dell'addome e comunica
con l'intestino attraverso
una valvola detta piloro.
• Digestione nello stomaco
• Il bolo, una volta deglutito, passa nella faringe, poi
nell’esofago e da questo, grazie ai movimenti peristaltici
causati dalla sua muscolatura, passa allo stomaco dopo
l’apertura della valvola, chiamata cardias.
• La parete dello stomaco è costituita da una parte esterna
fibrosa, da una parte media muscolare e la parte interna da
tessuto connettivo (mucosa e sottomucosa), in cui sono
immersi numerosi vasi sanguigni e linfatici. La mucosa e
ricca di cellule secretorie. La secrezione del succo gastrico
è stimolata dall’odore dalla vista del cibo, dal sapore, dalla
masticazione, dalla deglutizione e dalla presenza di cibo
nello stomaco.
•
•
Alcune di queste secernono acido cloridrico, che neutralizza
l'alcalinità della saliva e trasforma il bolo in chimo a pH acido.
L’ambiente acido favorisce l'attivazione degli enzimi digestivi
contenuti nei succhi gastrici e secreti da altre cellule della parete
dello stomaco, come la pepsina, che scinde le proteine in peptoni
(pezzetti di proteine); altre cellule secernono il fattore intrinseco,
che, unendosi con il fattore estrinseco (vit. B12) apportato con gli
alimenti, prepara quest’ultimo all’assorbimento intestinale; la
chimosina (o rennina o lab-fermento o caglio), che fa cagliare,
coagulare il latte; le lipasi gastriche, che idrolizzano i grassi
preparandoli alla scissione nell’intestino ad opera delle lipasi
pancreatiche; Infine le cellule mucipari secernono la mucina, una
forma di muco che protegge lo stomaco dall'attacco degli enzimi
digestivi e degli acidi, preservandolo dall’autodigestione.
Particolari condizioni psicosomatiche e alimentari, possono
impedire, anche parzialmente, la produzione di muco e rendere
tratti della mucosa attaccabili dagli enzimi e dagli acidi, dando
origine all’erosione della parete gastrica e quindi alla formazione
di ulcere. La perforazione della parete gastrica fa fuoriuscire il
contenuto gastrico nella cavità addominale, provocando una
peritonite.
Dopo la digestione gastrica le sostanze ingerite vengono
gradualmente versate, mediante l’apertura della valvola piloro
(sfintere pilorico), nel duodeno, parte superiore dell'intestino
tenue.
Escrezione
• Nel colon, a causa del riassorbimento
corporeo dell'acqua, il materiale non
digerito assume la forma di una massa
solida. Se questa massa viene spinta
troppo rapidamente, rimane semiliquida e
dà luogo a diarrea; viceversa, se viene
spinta molto lentamente, a causa di una
lenta attività peristaltica, provoca la stipsi.
Le feci, raccolte nel retto, vengono
espulse attraverso l'ano.
•
•
•
•
Masticare bene gli alimenti:
ciò faciliterà la digestione e
farà gustare meglio il sapore
dei cibi.
Ricordare che la prima
digestione avviene in bocca.
Nulla va mangiato o bevuto in
eccesso. E' sempre preferibile
alzarsi con un po' di appetito.
Il riempirsi la pancia dà
piacere al momento ma tale
piacere cessa subito e
subentra il fastidio di aver
mangiato troppo.
• E' preferibile mangiare
a ore fisse, con
intervalli
sufficientemente
lunghi tra un pasto e
l'altro, poichè lo
stomaco, essendo un
muscolo, ha necessità
di rilassarsi tra un
pasto e l'altro.
