I GLUCIDIGLUCIDI (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.

CARBOIDRATICARBOIDRATI

• Carboidrato = Idrato di Carbonio

• Zuccheri = Aldeidi e Chetoni poliossidrilati

• Sintetizzati attraverso la fotosintesi

OHH

O H

HOH

CH2OH

OH

OH

H

H

Glucosio

C6H12O6 = C6(H2O)6

Formula generale Cn(H2O)n

La produzione di carboidrati in natura avviene nelle piante verdi mediante il processo di fotosintesi clorofillianafotosintesi clorofilliana, che catalizza la

conversione dell’anidride carbonica ed acqua in D(+)-glucosio.

amido , CellulosaOHC O 6 OH 6CO 6 61262solare luce

22

ClassificazioneClassificazione

Monosaccaridi = Zuccheri sempliciMonosaccaridi = Zuccheri semplici

Disaccaridi /OligosaccaridiDisaccaridi /Oligosaccaridi

PolisaccaridePolisaccaride

ideMonosaccareDisaccarid

idePolisaccar Idrolisi

omosaccaridi

eterosaccaridi

MONOSACCARIDI

aldosi-C--H

O||

chetosi -C-

O||

oTriosi -C-C-C-oTetrosi –C-C-C-C-oPentosi –C-C-C-C-C-oEsosi -C-C-C-C-C-C- Forme D D

e forme LL

Forme alfaalfa e forme betabeta

[] =

l • c 25°C

D

Mette in relazione il potere rotatorio di una soluzioneMette in relazione il potere rotatorio di una soluzionedi un composto otticamente attivo con il potere rotatorio di un composto otticamente attivo con il potere rotatorio

specifico dello stesso compostospecifico dello stesso composto

Mette in relazione il potere rotatorio di una soluzioneMette in relazione il potere rotatorio di una soluzionedi un composto otticamente attivo con il potere rotatorio di un composto otticamente attivo con il potere rotatorio

specifico dello stesso compostospecifico dello stesso composto

Il potere rotatorio di una soluzione è proporzionalealla concentrazione della soluzioneconcentrazione della soluzione ed alla lunghezza lunghezza del tubo usato per la misura polarimetricadel tubo usato per la misura polarimetrica

[] =

l l • c c 25°C25°C

DD

Si definisce potere rotatorio specifico [] di un composto il potere rotatorio della sua soluzione di concentrazione 1 g/cm1 g/cm33, contenuta in un tubopolarimetrico di lunghezza 1 dm1 dm.Nella definizione del valore di [] vengono date latemperaturatemperatura e la usate per la misura (generalmentela corrisponde alla riga spettrale D del sodio)

+ °

cella

polarizzatore

luce ordinaria

luce polarizzata

[] =

l • c 25°C

D

l è espresso in dmc è espresso in g/cm3

l è espresso in dmc è espresso in g/cm3

aa

bb

cc

dd

è è chiralechiraleè è chiralechirale

aabb

cc

dd

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.

aabb

cc

dd

Le due molecole, l’una immagine speculare dell’altra, sono definite enantiomerienantiomeri.

aa bb

cc

cc

nonnon è chirale è chiralenonnon è chirale è chirale

aa bb

cc

cc

33

22

CH3

H

Cl

CH3Br

HCH3

H

Cl

CH3Br

H

33

22

Due composti contenenti più centri chirali Due composti contenenti più centri chirali che differiscono per la configurazione che differiscono per la configurazione

assoluta di un solo carbonio asimmetrico assoluta di un solo carbonio asimmetrico sono definiti sono definiti

diastereoisomeridiastereoisomeri..

Due composti contenenti più centri chirali Due composti contenenti più centri chirali che differiscono per la configurazione che differiscono per la configurazione

assoluta di un solo carbonio asimmetrico assoluta di un solo carbonio asimmetrico sono definiti sono definiti

diastereoisomeridiastereoisomeri..

2-bromo-3-clorobutano

La presenza di due centri di asimmetria comporta la presenza di 4 stereoisomeri

H3C

H

Cl

CH3Br

H

22

33

CH3

H

Cl

CH3Br

H

22

33

H3C

H

Cl

CH3Br

H

22

33

CH3

H

Cl

CH3Br

H

22

33

enantiomerienantiomeri

enantiomerienantiomeri

diastereoisomeri

diastereoisomeridiastereoisomeri

diastereoisomeri diastereoisomeridiastereoisomeridiastereoisomeridiastereoisomeri

La presenza di due centri di asimmetria comporta la presenza di 4 stereoisomeri.

AA

BB

CCDD

A e B differiscono per la configurazione assoluta di ambedue i C asimmetrici e sono

l’immagine speculare l’uno dell’altro

A e C - B e D sono diastereoisomeri in quanto differiscono per configurazione assoluta di un solo C il 2

Al d-osi Chet -osi

Al do t r i o soG licera ld e id e

ch et o t r i o soD iid ross iace ton e

- t r i -

ALDo t et r o soE ritros io

ch et o t et r o soE ritru los io

- t et r -

al do pen t o soR ib os io

Ch eo pen t o soR ib u los io

- pent -

ALdo eso soG lu cos io

Ch et o eso soF ru ttos io

- es-

Monosaccar idi

OHH

CH2OH

O H CH2OH

O

CH2OH

OHH

CH2OH

O

OHH

CH2OH

OHH

OHH

O H

CH2OH

OHH

OHH

O H

HOH

CH2OH

OH

OH

H

H

CH2OH

O

HOH

CH2OH

OH

OH

H

H

OHH

O H

OHH

CH2OH

OHH

CH2OH

O

CH2OH

OHH

CH2OH

O H CH2OH

O

CH2OH

Zuccheri D ed LZuccheri D ed L

Zuccheri della “serie D”:Zuccheri della “serie D”: -OHOH legato all’atomo di carbonio chirale più lontano dal gruppo carbonilico a destraa destra

(glucosio, fruttosio, ribosio, ecc.)

Zuccheri della “serie L”:Zuccheri della “serie L”:

-OHOH legato all’atomo di carbonio chirale più lontano dal gruppo carbonilico a sinistra

OHH

CH2OH

O H

D- Gliceraldeide[(R)-(+)-gliceraldeide]

HOH

CH2OH

O H

L- Gliceraldeide[(S)-(-)-gliceraldeide]

MonosaccaridiMonosaccaridi

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 ([]D

20 = + 52,7°), mentre il fruttosio è presente in natura nella forma levorotatoria (([]D

20

= - 92,4°), comunque entrambi sono inclusi nella serie D in quanto le loro configurazioni assolute sono correlate alla D-gliceraldeide.

ALDOSIALDOSI

OHH

CH2OH

O H

D-Gliceraldeide

OHH

O H

CH2OH

OHHD-Eritrosio

HOH

O H

CH2OH

OHHD-Treosio

OHH

O H

OHH

CH2OH

OHH

D-R ibosio

HOH

O H

OHH

CH2OH

OHH

D-Arabinosio

OHH

O H

HOH

CH2OH

OHH

D-Xilosio

HOH

O H

HOH

CH2OH

OHH

D-Lixosio

HOH

O H

HOH

CH2OH

H

OH

OH

H

D-Talosio

OHH

O H

HOH

CH2OH

H

OH

OH

H

D-G alattosio

HOH

O H

OHH

CH2OH

H

OH

OH

H

D-Idosio

OHH

O H

OHH

CH2OH

H

OH

OH

H

D-G ulosio

HOH

O H

HOH

CH2OH

OH

OH

H

H

D-M annosio

OHH

O H

HOH

CH2OH

OH

OH

H

H

D-G lucosio

HOH

O H

OHH

CH2OH

OH

OH

H

H

D-Altrosio

OHH

O H

OHH

CH2OH

OH

OH

H

H

D-Allosio

OHH

O H

OHH

CH2OH

OHH

D-R ibosio

HOH

O H

OHH

CH2OH

OHH

D-Arabinosio

OHH

O H

HOH

CH2OH

OHH

D-Xilosio

HOH

O H

HOH

CH2OH

OHH

D-Lixosio

OHH

CH2OH

O H

D-Gliceraldeide

OHH

O H

CH2OH

OHHD-Eritrosio

HOH

O H

CH2OH

OHHD-Treosio

HOH

O H

HOH

CH2OH

H

OH

OH

H

D-Talosio

OHH

O H

HOH

CH2OH

H

OH

OH

H

D-G alattosio

HOH

O H

OHH

CH2OH

H

OH

OH

H

D-Idosio

OHH

O H

OHH

CH2OH

H

OH

OH

H

D-G ulosio

HOH

O H

HOH

CH2OH

OH

OH

H

H

D-M annosio

OHH

O H

HOH

CH2OH

OH

OH

H

H

D-G lucosio

HOH

O H

OHH

CH2OH

OH

OH

H

H

D-Altrosio

OHH

O H

OHH

CH2OH

OH

OH

H

H

D-Allosio

OHH

O H

OHH

CH2OH

OHH

D-R ibosio

HOH

O H

OHH

CH2OH

OHH

D-Arabinosio

OHH

O H

HOH

CH2OH

OHH

D-Xilosio

HOH

O H

HOH

CH2OH

OHH

D-Lixosio

Conformazione lineare e ciclica del D(+)-glucosio

gli esosi possono dare origine a strutture cicliche

La formazione delle strutture piranosiche è resa possibile dalla formazione di un legame legame

semiacetalicosemiacetalico del gruppo ossidrile alcolico dell’atomo di carbonio 5 con l’atomo di carbonio

aldeidico

Strutture ciclicheStrutture ciclicheO

R H

R1 OH+

RH OR1

OH

Formazione di emiacetaliFormazione di emiacetali

OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

O

OHH

HH

OHOH

H OH

H

OH

OH

OH

HH

OHOH

H OH

H

OH

D-glucopiranosioD-glucopiranosio

OH

OH

O

OH H

H OH

H OH

OOH

OH

OHOH

OHOHOH

OH

OH

OOH

D-fruttofuranosioD-fruttofuranosio

Proiezioni di Haworth

• 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

OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

O

OHH

HH

OHOH

H OH

H

OH

OH

OH

O

OH H

H OH

H OH

OOH

OH

OHOH

OH

OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

OH

O

H OH

OH H

H OH

OH H

OH

O

H OH

OH H

H OH

CH2 HOH

Le forme Le forme ANOMEREANOMERE dei dei monosaccaridi:monosaccaridi:

la la MUTUAROTAZIONEMUTUAROTAZIONE

Le forme Le forme ANOMEREANOMERE dei dei monosaccaridi:monosaccaridi:

la la MUTUAROTAZIONEMUTUAROTAZIONE

OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

OH

OH

HH

OHOH

H OH

H

OH

OH

OH

HH

OHOH

H OH

H

OH

O

OHH

HH

OHOH

H OH

H

OH

O

HH

HH

OHOH

H OH

OH

OH

-D-glucopiranosio

-D-glucopiranosio

36%36%

64%64%

[[]]DD = +112.2° = +112.2°

[[]]DD = +18.7° = +18.7°

[[]]DD = +52.6° = +52.6°

O

HH

HH

OHOH

H OH

OH

OH

O

OH

OHOH

OH

OH

H

H

H

H

H

O

OH

OHOH

OH

OH

Conformazioni a sediaConformazioni a sedia

• Proiezione di Hawort

• Si alza il C a sinistra

• Si abbassa il C a destra

ReazioniReazioni

• Reattività tipica dei gruppi funzionali presenti:– ossidrili

– emiacetali

– carbonili

OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

H

O

OH

OHOH

OH

OH

• Gli ossidrili possono essere esterificati per trattamento con un’anidride o con un cloruro acilico in presenza di una base

• Reagiscono tutti gli ossidrili

EsterificazioneEsterificazione

-D-glucopiranosio Penta-O-acetil--D-glucopiranosio

O

OH

OHOH

OH

OH

O

O

OO

O

O

COMe

COMe

COMeMeCOMeCO

Piridina, 0°C

CH3 O CH3

OO

Formazione di eteriFormazione di eteri

• Gli ossidrili possono essere trasformati in eteri per reazione con un alogenuro alchilico in ambiente basico

• Reagiscono tutti gli ossidrili

-D-glucopiranosio -D-glucopiranosio pentametil etere

O

OH

OHOH

OH

OH

O

O

OO

O

O

Me

Me

MeMeMeMe I

Ag2O

Formazione di glicosidiFormazione di glicosidi

• 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

-D-glucopiranosio Metil--D-glucopiranoside

O

OH

OHOH

OH

OH

O

OH

OHOH

OH

OMeMeOH

H+

Formazione di glicosidiFormazione di glicosidi

• Se l’alcol che si usa è un’altra molecola di zucchero si ottiene un disaccaride.

-D-glucopiranosio

4-O-(-D-glucopiranosil)--D-glucopiranoside

O

OH

OHOH

OH

OH O

OH

OHOH

OH

O

OH

OHOH

OHO

O

OH

OHOH

OH

OH

OH H-

Riduzione di Riduzione di monosaccaridimonosaccaridi

-D-glucopiranosioOH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

H

O

OH

OHOH

OH

OH

OH

OH

H OH

OH H

H OH

H OH

Riducente

D-glucosio 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 Ossidazione di monosaccaridimonosaccaridi

• 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)

Acido D-gluconicoD-glucosio Acido D-glucaricoOH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

H

OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

OH

OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

OH

O

Ossidanteblando

Ossidanteenergico

POTERE RIDUCENTE DEGLI ZUCCHERIPOTERE RIDUCENTE DEGLI ZUCCHERII monosaccaridi ed alcuni oligosaccaridi hanno il potere potere riducenteriducente, dovuto alla presenza del gruppo aldeidico libero o emiacetalico.Anche il fruttosio, pur essendo un chetoso, ha il potere riducente in quanto gli -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 Fehlingreattivo 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 Componenti

Zuccheri (1-2)

Monosaccaridi Glucosio, fruttosio, galattosio

Disaccaridi Saccarosio, maltosio, lattosio, trealosio

Polioli Sorbitolo, mannitolo, xilitolo,lattitolo, maltitolo

Oligosaccaridi

(3-9)

Malto-oligosaccaridi

Maltodestrine

altri oligosaccaridi

Raffinosio, stachiosio, fructooligosaccharidi,galattooligosaccaridi

Polisaccaridi

(>9)

Amido Amilosio, amilopectine, amidi modificati

Polisaccaridi non amidacei

Cellulosa, emicellulosa, pectine, carragenine, idrocolloidi

DP* = grado di polimerizzazione

MONOSACCARIDI

PENTOSI Ribosio (e desossiribosio): acidi nucleici – ATP - coenzimi

ESOSI

Chetopentoso – anello a 5 atomi

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

GLUCOSIOGLUCOSIO

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 β-D-glucosio

36% 64%

0.1%

GlucosioGlucosio

•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(-)-FruttosioD(-)-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 più bassi valori di indice glicemicoindice glicemico fra tutti gli alimenti.

L’INDICE GLICEMICOLa 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 all’indice glicemico (GI glycemic index)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 glicemicoIG 70-100 alto indice glicemico

IG 55-70 medio indice glicemicoIG 55-70 medio indice glicemico

IG < 55 basso indice glicemicoIG < 55 basso indice glicemicoAlimenti ad alto IG sono quelli in cui i carboidrati vengono rapidamente digeriti ed assorbiti inducendo un repenton aumento di glicemia nel sangue

D(+)-D(+)-GALATTOSIOGALATTOSIO

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 GLICOSIDICOLEGAME 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 glicosidicolegame glicosidico.

DISACCARIDIDISACCARIDIZuccheri 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

Disaccaride

Monomeri Tipo di legame coinvolto

Caratteristiche

Maltosio glucosio (14) -glicosidico

riducenti, subiscono la

mutarotazione

Isomaltosio

glucosio (16) -glicosidico

cellobiosio

glucosio (14) -glicosidico

Lattosio glucosio e galattosio

(14) -glicosidico

Saccarosio

glucosio e fruttosio

(12) ,-diglicosidico

non-riducenti, non subiscono la mutarotazioneTrealosio glucosio (11) ,-

diglicosidico

DisaccaridiDisaccaridi

Cellobiosio e maltosioCellobiosio e maltosio

4-O-(-D-glucopiranosil)--D-glucopiranoside1,4’--glicoside

4-O-(-D-glucopiranosil)--D-glucopiranoside1,4’--glicoside

Legami glicosidici 1,4’

• Sono zuccheri riducenti• Danno mutuarotazione

O

OH

OHOH

OH

O

OH

OHOH

OHO

O

OH

OHOH

O

OH

OHOH

OHO

OH

MaltosioMaltosio

E’ un -D-glucopiranosil-(14)--D-glucopiranoso, in cui il secondo residuo di glucosio ha un atomo di carbonio anomerico libero, in grado di esistere in forma o di cui la forma (riportata in figura) è quella predominante in natura. è un -D-glucopiranosil-(14)--D-glucopiranoso, in cui il secondo residuo di glucosio ha un atomo di carbonio anomerico libero, in grado di esistere in forma o di cui la forma (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 2 glucosio

Per questa sua prerogativa trova largo impiego nella preparazione di alimenti per neonati e di bevande

•Viene inoltre usato come substrato per la fermentazione del lievito ed è importante nel processo di produzione della birra.

maltasi

CellobiosioCellobiosio

è un -D-glucopiranosil-(14)- -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 (14) che unisce i due monomeri di glucosio.

SaccarosioSaccarosio

•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.

LattosioLattosio

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)

O

OH

H

H

HO

H

H

OHH

OH

O

H

H

HO

H

OH

OHHH

OH

O

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.

SaccarosioSaccarosio

2-O-(-D-glucopiranosil)--D-fruttofuranoside1,2’-glicoside

Glucosio + fruttosio

• Non è uno zucchero riducente• Non da mutuarotazione

OH

OH

O

OH

OH

O

OH

OHOH

OHO

12'

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.

glucosio e fruttosio con legame -(1,2).

Lattosio. 

galattosio  e glucosio legati con legame -(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.

POLISACCARIDIPOLISACCARIDIZuccheri sono composti da più di 10 molecole di monosaccaridi (decine, centinaia o migliaia) legate tra loro tramite legami glicosiliciSono 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

PolisaccaridiPolisaccaridi

I polisaccaridi possono essere classificati in base alla funzione in:

POLISACCARIDI

Amido: tuberi, semi, frutti, piante

Glicogeno: fegato, muscoli

Cellulosa: piante (funzione strutturale)glucosio –legami beta)

Funzione di riservaGlucosiolegami alfa

amilosio amilopectina

O

OH

OHOH

O

O

OH

OHOH

O

O

OH

OHOH

O

OH

OOH

OHO

O

CellulosaCellulosaLegami 1,4’--glicosidici tra molecole di D-

glucosio

• Materiale strutturale• Materiale di partenza per il raion acetato

(acetato di cellulosa)

1,4’-O-(-D-glucopiranoside) polimero

CellulosaCellulosa

è un polisaccaride costituito da molecole di -D-glucosio, unite mediante legami (14), 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 -glicosidico, mentre possiedono quelli in grado di idrolizzare il legame -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.

AmidoAmidoMiscela di AMILOSIO e AMILOPECTINA

• Materiale per accumulo energia delle piante

• Viene idrolizzato dalla GLICOSIDASI

AMILOSIOAMILOSIO: 1,4’-O-(-D-glucopiranoside) polimero

OOH

OH OH

OOH

OH OHO

OOH

OH OH

OOH

OH OHO

O

20%20%

Legami 1,4’--glicosidici tra molecole di D-glucosio

AMILOPECTINAAMILOPECTINA:AMILOSIO con ramificazioni 1,6’--glucosidiche

80%80%

OOH

OH OH

OOH

OH OHO

O

OH OH

OOH

OH OHO

O

O

OH

OHOH

O

Legami 1,4’--glicosidici tra molecole di D-glucosio con ramificazioni 1,6’--glicosidiche

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 amilosioamilosio, polisaccaride costituito da lunghe catene prive di ramificazioni in cui le unità di glucosio sono unite da un legame glicosidico glicosidico (1(14).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.

O

H

O

H

HO

H

O

OHHH

OH

O

H

H

HO

H

OH

OHHH

OH

O

H

HO

H

HO

H

OHH

H

OH

n

Il restante 80%, chiamato amilopectinaamilopectina , è costituito da catene polisaccaridiche altamente ramificate. Tali ramificazioni sono originate da legami glicosidici legami glicosidici (1(16),6), che costituiscono i punti di ramificazione di tratti lineari in cui il glucosio è legato con legame con legame (1(14).4). La lunghezza media delle ramificazioni può essere costituita di 20-25 unità monosaccaridiche di glucosio a seconda della sua origine.

GlicogenoGlicogenoLegami 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).

-amilasi degradano il legami -(1--- 4)

-amilasi degradano il legami -(1--- 4) rimuovendo il maltosio dalle estremità delle ramificazioni esterne

amilo -(1—6)-glucosidasi idrolizzano i legami -(1--- 6 ) delle ramificazioni

glicogenoglicogeno

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’-amilasi, che è presente sia nella saliva che nel succo pancreatico, idrolizza i legami (14) 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 -(1—6)-glucosidasi idrolizzano i legami -(1--- 6 ) delle ramificazioni, consentendo alle e -amilasi di trasformarle in glucosio, che è l’unico zucchero che il nostro organismo può metabolizzare.

InulinaInulinaÈ 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 -D-fruttosio, unite mediante legami (21),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 40000Aspartame 20000Fruttosio 150SACCAROSIO 100Glucosio 75Maltosio 32Galattosio 22Lattosio 20

ALTRI CARBODRATIALTRI CARBODRATI

• Desossizuccheri– 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)

OH

OH

OOH

O

OH

OHOH

NH2

OH

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 ALIMENTAREFIBRA 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 dieteticaFibra alimentare o dietetica

si definisce la frazione degli alimenti vegetali, che costituisce la parete cellulare delle piante, priva di priva di interesse nutrizionaleinteresse nutrizionale. La fibra alimentare è costituita di:

Cellulosa F. idrofila Lignina Emicellulose o insolubile PectinePolisaccaridi Gomme F. gelificantenon cellulosici Mucillagini o solubile Pilsaccaridi algaliLa 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

CellulosaEmicelluloselignina

PectineGommeMucillaginiPolisaccaridi alghe

PectinePectine

sono polisaccaridi costituiti da alcune centinaia di molecole di acido galatturonico con legame (14) 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 fibraComposizione chimica della fibra

La fibra insolubilefibra insolubile assorbe acqua da 5 a 25 volte il suo peso e trattiene i gas .

La fibra solubilefibra 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 

ENZIMA /  SPECIFICITA' PRODOTTO

Amido -amilasi salivare e

pancreatica (endoglicosidasi)

-(1-4)

glucosio,maltosio [Glc-(1-4)Glc],isomaltosio Glc-(1-6)Glc],

destrine limite (in media otto unità di glucosio contenenti almeno un legame -(1-6)

Maltosiomaltasi (-

glucosidasi)*-(1-4) glucosio

Isomaltosio, destrine

limite

isomaltasi (-glucosidasi)*

-(1-6) glucosio

Saccarosio saccarasi* -glucosio glucosio,fruttosio

Lattosiolattasi 

(-galattosidasi)*-galattosio galattosio,glucosio

Trealosio trealasi*-(1-

1)glucosioglucosio

Glucosil ceramide

glucosidasi -glucosio glucosio,ceramide

Galattosil ceramide

-galattosidasi -galattosio

galattosio,ceramide* presenti sull'orletto a spazzola

delle cellule epiteliali dell'intestino tenue.

Il glucosio entra nelle cellule intestinali ad opera di un  trasportatore (SGLUT1) localizzato nella membrana luminale delle cellule dell'orletto a spazzola.

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 )