1. PROGETTO ALIMENTIAMIAMOCI

2. VIAGGIO ALL’INTERNO DELLE MACROMOLECOLE ALIMENTARI Anno scolastico 2008 / 09 Istituto Professionale “ Cabrini “ Taranto Classe I A O.C.B. Docenti: prof.sse Marcella Schirano , Elena Tamma

3. GLI ALIMENTI Gli alimenti che vengono introdotti quotidianamente dall’uomo esercitano le seguenti funzioni: apportare materiale energetico fornire sostanze plastiche per la crescita e la riparazione dei tessuti apportare sostanze regolatrici ( vitamine e sali minerali ) per le reazioni metaboliche

4. La gran parte degli alimenti ha una composizione chimica complessa poiché contiene nutrienti diversi . In linea di massima la pasta è ricca di carboidrati, la carne di proteine, i formaggi di lipidi e proteine ed infine la frutta di vitamine e sali minerali

5. GLI ZUCCHERI Con la diffusione dell’agricoltura sin dal neolitico gli zuccheri hanno rappresentato la principale componente energetica della dieta umana.Gli zuccheri, chiamati anche glucidi o carboidrati, vengono distinti in : monosaccaridi( pentosi o esosi) oligosaccaridi ( disaccaridi ) polisaccaridi (costituiti dall’unione di molti monosaccaridi )

6. MONOSACCARIDI Il glucosio( aldoesoso), è lo zucchero più utilizzato dalle cellule e più diffuso in natura ; è presente in piccole quantità nella frutta e in concentrazione più elevata nel miele e nei vegetali Il fruttosio o zucchero della frutta (chetoesoso) si ritrova soprattutto combinato col glucosio per formare il saccarosio Il galattosio non si trova libero in natura ma combinato col glucosio nel lattosio, zucchero del latte

7. DISACCARIDi Il saccarosio è il comune zucchero da tavola costituito da una molecola di glucosio e una di fruttosio, è presente nella maggior parte dei frutti e viene estratto dalla barbabietola e dalla canna da zucchero Il maltosio o zucchero di malto è formato da due molecole di glucosio ed è il prodotto principale della digestione dell’amido Il lattosio o zucchero del latte è l’unico disaccaride di origine animale che si forma nelle ghiandole mammarie ; è costituito da una molecola di glucosio e una di galattosio

8. POLISACCARIDI L’amido , omopolimero del glucosio, è il polisaccaride più diffuso come materiale di riserva nei vegetali; è presente in granuli ed è contenuto nei cereali , nei legumi e nei tuberi.Nell’amidoesiste una frazione solubile in acqua che si chiama amilosio (20% del totale) , polimero lineare di glucosio (60-6000 unità) legato con ponti α-glicosidici C1-C4 e una frazione insolubile, l’amilopectina (80% del totale), polisaccaride ramificato la cui catena è molto più corta (20-25 unità) con le ramificazioni date da ponti α C1-C6.

9. Il glicogeno è il polisaccaride di riserva dei tessuti animali , presenta una struttura simile all’amilopectina , è insolubile in acqua e rappresenta una forma di riserva energetica La cellulosa è il polisaccaride naturale più abbondante, essendo il componente del tessuto fibroso delle pareti cellulari dei vegetali (costituisce circa la metà del carbonio organico presente nella biosfera).La cellulosa è un polimero del β-D-glucosio

10. Dal punto di vista nutrizionale i glucidi si dividono in : Glucidi disponibili , perché digeriti e e assorbiti come monosaccaridi; comprendono gli zuccheri semplici come il glucosio, il fruttosio, il lattosio, il maltosio e i polisaccaridi ,come l’amido e la cellulosa Glucidi non disponibili ,perché oligosaccaridi non attaccati dagli enzimi intestinali e pertanto non assorbiti comprendono zuccheri presenti nei legumi quali il raffinosio, lo stachiosio ed il verbascosio , composti da galattosio, glucosio e fruttosio Fibra alimentare, non idrolizzabile dagli enzimi intestinali ,comprendente cellulosa e lignina

11. Procedimento per la determinazione degli zuccheri I FASE Mettere in ciascuna provetta una piccola quantità di campione standard come glucosio, fruttosio e saccarosio, aggiungere 5 ml di acqua distillata ed agitare. Aggiungere ad ogni provetta contenente il campione in esame 1 ml di reattivo di Fehling A ( solfato rameico) e 1 ml di reattivo di Fehling B (tartrato sodico potassico con idrossido di sodio ) Scaldare a bagnomaria fino quasi all'ebollizione. Osservare il cambiamento di colore: l'intensa colorazione blu della soluzione di Fehling A+B diventa prima arancione poi rosso mattone. Se il contenuto zuccherino è scarso il precipitato può diventare verde torbido.

12. PRINCIPIO CHIMICO La presenza di zuccheri negli alimenti può essere facilmente dimostrata ricorrendo alla reazione di Fehling.Infatti gli ioni rameici Cu+2 del solfato di rame ossidano il gruppo carbonilico degli zuccheri a gruppo carbossilico riducendosi a ioni rameosi Cu + formando l’ossido rameoso , Cu 2 O , un precipitato di colore rosso .Il saccarosio ,essendo un disaccaride formato da glucosio e fruttosio legati con legame 1,2 glicosidico che impegna entrambi i gruppi funzionali riducenti dà risultato negativo.

13. DETERMINAZIONE DEGLI ZUCCHERI SEMPLICI NEGLI ALIMENTI II FASE: analisi di campioni alimentari( farina, caramella , zucchero, miele , latte) Prendere il campione alimentare , metterlo in una provetta e, se è solido, discioglierlo in 5 ml di acqua distillata. Analizzare il campione in esame seguendo la seguente procedura precedentemente descritta per i campioni standard ed inserire i dati ottenuti nella seguente tabella .

15. Procedimento per la determinazione dell'amido Preparare il campione alimentare, versarlo in una provetta ed aggiungere circa 5 ml di acqua distillata Lasciare cadere alcune gocce di tintura di iodio Se la miscela perde il colore rosso bruno, tipico della tintura di iodio, per assumere il colore viola scuro viene verificata la presenza di amido.

16. Principio DELLA REAZIONE La tintura di iodio è una soluzione acquosa di iodio e ioduro di potassio di colore rosso bruno. In soluzione avviene la seguente reazione : I2 + KI I3+ K+ L’amido è formato da amilosio e amilopectina. Lo ione I 3 tende a complessarsi con l’amilosio legandosi alla parte interna della catena alterando le proprietà del polisaccaride che assorbendo la luce appare colorato in blu. Tale viraggio del colore è reversibile per cui col calore il colore sparisce.

17. DETERMINAZIONE DELL’AMIDO

19. Le proteine Le proteine sono il materiale biologico più abbondante nel nostro corpo; sono composti quaternari poiché i loro elementi fondamentali sono carbonio,ossigeno,idrogeno e azoto. Esse sono formate da più amminoacidi, molecole organiche aventi la stessa struttura di base: un atomo di carbonio centrale a cui sono legati un gruppo amminico(NH2),un gruppo carbossilico(COOH),un atomo di idrogeno(H) ed un gruppo laterale(R) ,cioè una catena di due o più atomi,che determina le proprietà di ogni singolo amminoacido.

20. Gli amminoacidi presenti in natura sono 20 , alcuni dei quali ( otto ) sono considerati essenziali perché non essendo prodotti dall’organismo devono essere introdotti con la dieta .Si definiscono per questo motivo dal punto di vista nutritivo proteine ad alto valore biologico quelle che contengono amminoacidi essenziali come le proteine contenute negli alimenti di origine animale ( uova,latte , formaggi e carne) Sono invece dette proteine a basso valore biologico le proteine povere di amminoacidi essenziali come quelle contenute in alimenti di origine vegetale ( cereali, riso, legumi ,verdure e frutta )

21. La carenza di uno o più AA essenziali riduce la quantità nutrizionale della proteina:gli AA essenziali assenti o scarsamente rappresentati sono denominati”limitanti” poiché limitano il livello di utilizzazione degli altri amminoacidi di quella data proteina nella costruzione delle proteine dell’organismo. In questo caso la proteina viene definita biologicamente incompleta. L’introduzione di diverse proteine,nell’ambito di una dieta quanto più possibile variata,riesce a ristabilire la quota necessaria di AA essenziali per la possibilità di complementazione reciproca di un amminoacido con un altro.

22. Le proteine hanno diverse funzioni quali: fanno avvenire velocemente determinate reazioni metaboliche in qualità di enzimi hanno funzione strutturale entrando ad esempio nella composizione delle ossa sono adibite al trasporto di molecole e ioni attraverso le membrane cellulari.

23. regolano ,in qualità di ormoni,messaggeri chimici, l’attività delle cellule di un determinato organo bersaglio difendono come anticorpi l’organismo da agenti patogeni consentono in qualità di actina e miosina la contrazione muscolare e quindi il movimento.

24. La struttura delle proteine Una proteina si forma dall’unione di più amminoacidi attraverso una reazione di condensazione che porta alla formazione di un legame covalente,detto legame peptidico,tra il gruppo amminico di un amminoacido e il gruppo carbossilico di un altro amminoacido

25. Nella struttura delle proteine sono individuabili quattro livelli di organizzazione : Struttura primaria che specifica l’ordine in cui si susseguono gli amminoacidi; tale ordine è determinato dal DNA. Struttura secondaria che determina la forma di una proteina che può essere a spirale (α elica) ;ciò accade alla cheratina,la proteina che costituisce i capelli. In altri casi, i legami idrogeno che stabilizzano la struttura si stabiliscono lateralmente tra due o più catene polipeptidiche,formando una forma a foglietto ripiegato come nel caso della proteina costituente della seta.( β a pieghe ) Struttura terziaria è il ripiegamento della struttura secondaria e determina una forma tridimensionale,tipica delle proteine globulari. Struttura quaternaria è l’associazione di più catene proteiche ( emoglobina)

26. Ricerca delle proteine negli alimenti SAGGIO DEL BIURETO Il biureto si ottiene riscaldando l’urea:2 molecole d’urea unendosi formano appunto il biureto. Se il biureto viene posto in una soluzione alcalina contenente ioni rameici si ha la formazione di un complesso di colore violetto. Tale reazione viene indicata appunto come reazione del biureto. Tale reazione però non è specifica del biureto dato che gli ioni rameici in ambiente alcalino reagiscono con qualsiasi composto contenente due o più gruppi CONH2. perciò tale reazione è negativa per gli amminoacidi e i dipeptidi, e positiva con i polipeptidi e con gli oligopeptidi.

28. Procedimento per la determinazione delle proteine Mettere 50ml di ogni campione in una provetta dove precedentemente è stato posto 0,5ml di reagente di colore azzurro (idrossido di sodio(NaOH),ioduro di potassio (KI), solfato di rame (CuSO4), K-Na tartrato, in soluzione acquosa ). L’ idrossido di sodio e il solfato di rame evidenziano un composto presente nelle proteine che prende nome di biureto. Mettere in termostato a 37°. Dopo qualche minuto si osserva che il colore iniziale da azzurro chiaro diventa viola intenso. Tale cambiamento di colore evidenzia la presenza di proteine.

29. PRIMA e dopo L’AGGIUNTA DEL REATTIVO

30. I NOSTRI RISULTATI

32. I lipidi I lipidi sono un gruppo eterogeneo di composti ternari insolubili in acqua e solubili in solventi organici( etere, acetone) Svolgono diverse funzioni : riserva energetica( forniscono 9 kcal/g pari al doppio delle kilocalorie fornite dalla demolizione degli zuccheri) Isolamento termico Costituzione delle membrane cellulari Trasporto di vitamine liposolubili Precursori di ormoni I lipidi non hanno una formula generale perchè sono molto diversi . Si dividono in:lipidi semplici, complessi e derivati

33. Lipidi semplici: Trigliceridi: triesteri del glicerolo con acidi grassi aventi la funzione di deposito Gli acidi grassi si dividono in: saturi e insaturi. I primi, di origine animale, non presentano doppi legami fra gli atomi di carbonio e per questo motivo hanno una catena che tende a compattarsi presentandosi a temperatura ambiente allo stato solido. Gli acidi grassi insaturi invece presentano fra gli atomi di carbonio doppi legami che determinano un abbassamento del punto di fusione .Perciò questi lipidi che predominano nel mondo vegetale si presentano come oli allo stato liquido. Cere: esteri di acidi grassi con un alcool monovalente , costituiti da lunghe catene di acidi grassi. Rappresentano un materiale di rivestimento protettivo e idrorepellente che è presente nella cuticola delle piante o sulle piume degli uccelli

34. Lipidi complessi I fosfolipidi sono composti formati da una molecola di glicerolo alla quale sono legate due code idrofobiche di acidi grassi e una testa polare idrofila costituita da un gruppo fosfato a sua volta legato ad un composto organico.I fosfolipidi sono i componenti principali della membrana dato che nelle soluzioni acquose si organizzano a formare un doppio strato in cui le teste idrofile sono rivolte verso l’esterno e le code idrofobiche sono intrecciate verso l’interno.

35. LIPIDI DERIVATI Steroidi Sono lipidi nella cui molecola a struttura tetraciclica non sono presenti acidi grassi .Lo sterolo più importante è il colesterolo che è presente nelle membrane cellulari animali ,in particolare nelle cellule del tessuto nervoso, e rappresenta la base per la sintesi di ormoni sessuali, steroidi surrenalici ( aldosterone e cortisolo) e della vitamina D

36. Riconoscimento dei lipidi negli alimenti Principio I lipidi sono solubili in solventi non polari ma insolubili in acqua; pertanto la loro presenza si mette in evidenza con il Sudan III. Questo colorante appartiene alla categoria dei lisocromi, un gruppo di sostanze liposolubili che sciogliendosi nelle molecole lipidiche trasmette loro la propria colorazione.

37. Procedimento per la determinazione dei grassi Mettere 5 ml di acqua distillata in ogni provetta e aggiungere 1ml di campione liquido o un po’ di campione alimentare solido Aggiungere il Sudan III di colore rosso ed agitare. La presenza dei lipidi è evidenziata dalla formazione di goccioline rosse in sospensione o di uno strato superficiale rosso per effetto della colorazione dovuta al Sudan Aggiungere 10 ml di acqua distillata in ogni provetta , agitare finché l’acqua non appare colorata Lasciare a riposo ogni provetta Osservare i risultati ( la parte lipidica si raccoglierà in alto assumendo il colore del Sudan III mentre l’acqua incolore si raccoglierà sul fondo ) e riportare i dati in tabella

40. DIGESTIONEDELL’AMIDO La digestione dei carboidrati inizia nella bocca: la saliva contiene infatti l'alfa-amilasi o ptialina che idrolizza l'amido liberando maltosio e destrine. .L'azione dell'alfa-amilasi si interrompe nello stomaco poiché l'ambiente acido la inattiva.La digestione dei glucidi riprende nell'intestino, dove l'alfa-amilasi pancreatica trasforma l'amido non digerito in maltosio mentre altri enzimi enterici ,le saccarasi lattasi e maltasi trasformano i disaccaridi saccarosio, lattosio e maltosio nei monosaccaridi glucosio, fruttosio e galattosio.

41. AZIONE DELLA SALIVA Porre 5 ml di acqua in due provette Aggiungere alla prima un po’ di pane sbriciolato e alla seconda un po’ di pane masticato Aggiungere ad entrambe una goccia di tintura di iodio Poiché l'amido ha la proprietà di colorarsi di un intenso blu violetto se viene a contatto con soluzioni contenenti iodio si vedrà che la provetta contenente il pane diventerà blu mentre quella contenente il pane masticato rimarrà dello stesso colore della tintura di iodio.

42. La digestione delle proteine inizia nello stomaco dove la presenza del cibo stimola le cellule a produrre la gastrina, ormone che favorisce la liberazione di HCl, il quale a sua volta attiva il pepsinogeno a pepsina e rende il pH circa uguale a 2, valore ottimale perché l’enzima agisca frammentando le proteine in peptoni. La digestione continua nel duodeno dove l’azione enzimatica , sotto controllo dell’ormone secretina,è specifica per vari tipi di amminoacidi ed è operata da enzimi quali la tripsina e le oligopeptidasi. La digestione delle proteine

43. AZIONE DEL SUCCO GASTRICO Prendere due provette e mettere 10 ml di acqua distillata Addizionare ad entrambe le provette un po’ di albume d’uovo Aggiungere ad una delle due provette 5ml di una soluzione digestiva contenente pepsina e acido cloridrico Incubare in termostato a 37° C per due ore RISULTATI: Nella provetta contenente acqua e albume la soluzione è rimasta lattiginosa Nella provetta contenente la pepsina la soluzione è diventata limpida perché l’enzima ha degradato l’ovoalbumina

44. La quota giornaliera di lipidi che un soggetto introduce , per la maggior parte sotto forma di trigliceridi , passa attraverso lo stomaco senza subire digestione ed entra nel duodeno dove viene emulsionata dalla bile, che rende cosi possibile l’ attacco degli enzimi digestivi .L’emulsione si mescola con il succo pancreatico contenente la lipasi pancreatica che in ambiente alcalino attacca i trigliceridi formando dapprima digliceridi e quindi monogliceridi. Digestione dei lipidi

45. DIGESTIONE DEI LIPIDI Prendere due provette e mettere 5 ml di acqua distillata. Aggiungere alla prima 5 ml di olio di oliva e alla seconda 5 ml di olio di semi. Si viene a formare una emulsione poiché olio e acqua sono dei composti non solubili tra di loro. Versare in entrambe le provette una capsula di acidi biliari( reperibili come farmaco), e osservare l’aggregazione delle gocce lipidiche in acqua Appena le gocce lipidiche si sono aggregate intorno agli acidi biliari, per simulare l’azione delle lipasi pancreatiche aggiungere 5 ml di alcool , un solvente organico. Risultati L’olio di oliva dimostra una maggiore solubilità in soluzione di acqua e alcool e anche una più alta efficiente attrazione delle pastiglie di acidi biliari che si distribuiscono più uniformemente sulla superficie delle micelle appena costituite.

46. ESTRAZIONE DEL DNA

48. Cloruro di sodio (sale da cucina)

49. Succo d’ananas

50. Etanolo

51. Acqua distillata

52. 1 cilindro graduato (200 ml)

53. 1 becker

54. 1 provetta da 20 ml

55. 1 provetta da 50 ml

56. 1 colino

58. Preparazione della soluzione di estrazione per demolire la struttura cellulare Pesare 3g di cloruro di sodio e metterli nel cilindro graduato da 100 ml. Il cloruro di sodio, dissociato in ioni Na+ e Cl- agisce sugli istoni. Preparare 10 ml di detergente e versarli nel cilindro con il cloruro di sodio. Il detergente agisce sulle membrane del nucleo e della cellula stessa. Aggiungere acqua distillata fino ad un volume di 100 ml. Agitare bene per sciogliere il sale. Prendere circa 100g di polpa di frutta, metterla in un becker e schiacciarla con una forchetta. Versare la soluzione nella poltiglia ottenuta. Attendere almeno 5 minuti affinché la soluzione di estrazione faccia effetto sulle cellule del frutto utilizzato. Filtrare il preparato in un becker pulito con un colino.

59. Digestione delle proteine con il succo di ananas Prelevare 25 ml di filtrato e porlo nella provetta da 50 ml. Aggiungere 5 ml di succo di ananas e agitare bene. Nel succo di ananas è contenuta la bromelina, sostanza che demolisce le proteine, in particolare gli istoni legati al DNA. Attendere pochi minuti in modo che la bromelina contenuta nel succo di ananas agisca sulle proteine degradandole.

60. Precipitazione del DNA con l’etanolo Prelevare 6 ml della soluzione ottenuta e trasferirli nella provetta da 20 ml. Aggiungere un ugual volume di etanolo freddo (è sufficiente mettere l’alcool nel freezer per un’ ora). Versarlo lungo il bordo della provetta con attenzione in modo da formare uno strato sulla superficie del filtrato. Il DNA che si trova a contatto con l’etanolo precipita richiamando continuamente altro DNA. Sul momento si formano delle bollicine di gas, aspettare che termini il fenomeno. A questo punto è possibile osservare nell’interfaccia acqua-alcool una sostanza che va via via aumentando: è il DNA. Il DNA che prima si trovava in soluzione nell’acqua ora si trova a contatto con l’etanolo; in questo ambiente il DNA non è solubile quindi diventa visibile.

61. La stesura finale del lavoro è stata realizzata dai seguenti alunni che hanno partecipato alla parte del progetto Alimentiamiamoci che si è svolta nelle extracurriculari: Basile Serena Borrelli Carmen Braione Chiara Esposito Stefano Franco Angela Leggieri Barbara Mazza Andrea Mele Antonio Piccione Bruna Vienny Francesco Vitarelli Simona