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LE VITAMINE Le vitamine sono sostanze organiche strutturalmente molto diverse fra loro, che dobbiamo assumere con gli alimenti in piccolissime quantità.

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1 LE VITAMINE Le vitamine sono sostanze organiche strutturalmente molto diverse fra loro, che dobbiamo assumere con gli alimenti in piccolissime quantità. Esse non hanno né funzione plastica, né funzione energetica, ma sono indispensabili per un normale funzionamento del nostro organismo. Infatti, intervengono, spesso inserite in sistemi enzimatici, in numerosissimi processi metabolici, garantendo il trasferimento di energia e l'utilizzazione di nutrienti all'interno dell'organismo stesso. VITAMINE IDROSOLUBILI VITAMINE LIPOSOLUBILI La grande diversità strutturale rende impossibile una classificazione delle vitamine in base alle loro caratteristiche molecolari. È invece possibile suddividerle in due uniche categorie basandosi sulla loro solubilità: avremo quindi le VITAMINE IDROSOLUBILI, comprendenti le vitamine del cosiddetto "gruppo B" o "complesso B" e la vitamina C e le VITAMINE LIPOSOLUBILI, comprendenti le vitamine A, D, E e K.

2 LARN Le vitamine non sono tutte distribuite in modo soddisfacente nei vari alimenti e, inoltre, spesso vengono perdute in una certa misura nelle lavorazioni a livello industriale, come pure nella preparazione dei cibi a livello casalingo. Per questo le varie organizzazioni internazionali hanno stabilito le quantità necessarie giornalmente per le varie popolazioni di quelle vitamine per le quali più facilmente si possono verificare situazioni di carenza. In particolare per la popolazione italiana i livelli di assunzione raccomandati ( LARN ) delle vitamine, di cui si può avere più facilmente carenza, sono indicati dalla Società di Nutrizione Umana.

3 LE VITAMINE IDROSOLUBILI sistemi enzimatici indispensabili i batteri Queste vitamine non hanno in comune soltanto la proprietà di essere solubili in acqua, ma anche altre numerose caratteristiche. Sono in genere inserite in sistemi enzimatici indispensabili per lo sviluppo di processi metabolici che sono alla base delle funzioni vitali elementari. Per questo sono indispensabili anche per organismi estremamente primitivi, come i batteri, che, al contrario del nostro organismo, sono in grado di sintetizzarle. Proprio per questo essi vengono utilizzati per produrre per via biologica le più preziose fra queste vitamine. Le vitamine idrosolubili quindi devono essere assunte con regolarità attraverso la dieta quotidiana. L'impossibilità di accumularle nell'organismo B 12 Le vitamine idrosolubili non vengono in genere accumulate in quantità significative nell'organismo e quindi devono essere assunte con regolarità attraverso la dieta quotidiana. Una volta assorbite passano nella circolazione portale per essere utilizzate nei vari processi metabolici e la loro eliminazione avviene attraverso le urine. L'impossibilità di accumularle nell'organismo, ad eccezione della vitamina B 12, e la necessità quindi di assicurarne un certo apporto quotidiano fa sì che i sintomi di una loro carenza si manifestino con notevole rapidità. CARENZA

4 il gruppo prostetico la scelta di ben precise fonti alimentari. Gran parte di tali vitamine costituisce, come si è detto, il gruppo prostetico (coenzima) di un enzima, la cui attività nell'organismo è indispensabile per garantire il normale sviluppo di determinati processi metabolici. Lo stato di carenza, quindi, si manifesta in genere molto rapidamente con una ben precisa patologia. Fortunatamente molte di queste vitamine sono ESTREMAMENTE DIFFUSE, sia negli alimenti di origine animale come in quelli di origine vegetale, per cui è praticamente impossibile che una dieta normale non ne garantisca un apporto sufficiente. In questa trattazione si ritiene quindi utile approfondire la conoscenza di quelle vitamine il cui apporto deve essere garantito soprattutto attraverso la scelta di ben precise fonti alimentari. GRUPPI PROSTETICI I coenzimi a cui ci si riferisce comunemente con il termine gruppi prostetici sono molecole strettamente legate all'enzima (attraverso un legame covalente), da cui non si distaccano né durante il corso della reazione, né ad enzima inattivo. I principali gruppi prostetici sono: il gruppo eme dell'emoglobina; la biotina nelle carbossilasi; il FAD. GRUPPI PROSTETICI I coenzimi a cui ci si riferisce comunemente con il termine gruppi prostetici sono molecole strettamente legate all'enzima (attraverso un legame covalente), da cui non si distaccano né durante il corso della reazione, né ad enzima inattivo. I principali gruppi prostetici sono: il gruppo eme dell'emoglobina; la biotina nelle carbossilasi; il FAD.

5 Questa vitamina è detta anche TIAMINA per la presenza nella sua struttura di un atomo di zolfo e di un gruppo amminico. Essa è costituita da un anello tiazolico e da uno pirimidinico, uniti con un ponte metilenico. La sua funzione, come coenzima, è fondamentale nel metabolismo dei carboidrati e dei lipidi. Inoltre svolge un'azione non coenzimatica, in particolare sul tessuto nervoso. Proprio per la sua capacità di scongiurare disturbi neurologici viene chiamata anche ANEURINA. La carenza di tale vitamina porta ad una patologia che prende il nome di beri-beri e che si manifesta con disturbi vascolari e neurologici. Stati di carenza si possono verificare specialmente nei paesi in via di sviluppo dove spesso l'alimentazione è inadeguata. Nei paesi sviluppati casi di carenza sono provocati soprattutto dall'alcolismo, quando l'alimentazione è fortemente insufficiente o per indigenza o, specie nel caso dell'anziano, per l'isolamento sociale. In casi patologici o fisiologici particolari, come in gravidanza, in cui ad uno stato di carenza latente, si aggiunge una maggiore richiesta, i sintomi più frequenti sono astenia, anoressia, stipsi, ecc. LA VITAMINA B 1 VITAMINA B1 o TIAMINA VITAMINA B1 o TIAMINA

6 Il fabbisogno quotidiano è proporzionale all'apporto calorico del singolo individuo. Comunque il livello di assunzione giornaliero raccomandato è di 0.4 mg per i lattanti, mg per i bambini da l a 10 anni, mg per i maschi di età superiore ai 10 anni, con una riduzione a 0.8 mg dopo i 60 anni. Infine per le femmine di età superiore ai 10 anni la quantità raccomandata è di 0.9 mg, con una riduzione di 0.1 mg dopo i 50 anni e con un incremento di 0.1 e 0.2 mg rispettivamente in gravidanza e durante l'allattamento. i cereali i legumi e la frutta il fegato, le carni (in particolare quella di maiale magro), le uova, il latte e i suoi derivati Le principali fonti alimentari sono i cereali, poi sempre tra gli alimenti di origine vegetale, i legumi e la frutta. Nei cereali questa vitamina è localizzata nelle parte periferica della cariosside, per cui il ricorso a cereali raffinati, come il riso brillato o alle loro farine raffinate, come quelle di frumento di tipo 0 e 00, non ne garantisce un buon apporto. Fra gli alimenti di origine animale sono fonte di vitamina B 1 il fegato, le carni (in particolare quella di maiale magro), le uova, il latte e i suoi derivati. Infine un buon contenuto di tale vitamina è presente anche nel lievito di birra.

7 La stabilità al calore della tiamina è buona, in quanto si altera solo oltre i 100 °C, ma per la sua grande solubilità può essere perduta in grande quantità nelle acque di cottura dei cibi. È però instabile in ambiente basico, quindi non è opportuno aggiungere bicarbonato ai legumi secchi per farli intenerire o a quelli verdi, come i piselli, per non scolorirli. Particolarmente importante è la sua instabilità in presenza di biossido di zolfo, solfiti e bisolfiti. Questi composti, usati come additivi antimicrobici, non devono essere impiegati in alimenti pregiati per il loro contenuto in vitamina B 1 in quanto essa verrebbe spezzata in corrsispondenza del ponte metilenico che unisce l’anello pirimidinico e quello tiazolico. LA CHIMICA DELLA VITAMINA B1

8 È detta anche riboflavina per la caratteristica catena ribitolica unita centralmente al nucleo isoallossazinico e per la colorazione gialla. additivo colorante coenzima Tale colorazione è così intensa da farla utilizzare come additivo colorante in campo alimentare. La sua funzione, come coenzima (FAD), è quella di catalizzare diversi processi ossido-riduttivi e in particolare quelli che rendono possibile la trasformazione dell'energia chimica, presente nei principi nutritivi, in energia utile per l'organismo. Inoltre alcuni coenzimi, in cui essa è inserita, sono coinvolti in processi metabolici unitamente alle vitamine B 6, K e all'acido folico. La sua buona distribuzione negli alimenti rende difficilmente evidenti sintomi da carenza, che si manifestano lentamente e iniziano con stanchezza, prurito agli occhi, fotofobia, variabilità dell'umore e successivamente assumono maggiore gravità: dermatiti, anemie, disturbi cerebrali, ecc. Sintomi da carenza possono manifestarsi nelle persone anziane e soprattutto a seguito di particolari stati patologici, all'assunzione Si ritiene di determinati farmaci e di alcol. Si ritiene infine che la carenza in gravidanza possa provocare malformazioni nel feto infine che la carenza in gravidanza possa provocare malformazioni nel feto. LA VITAMINA B 2 VITAMINA B2

9 Il fabbisogno giornaliero dipende dal sesso e dalle condizioni fisiologiche. La quantità giornaliera raccomandata per i lattanti è di 0.4 mg, che sale a mg per i bambini di 1-10 anni e mg per i maschi di età superiore. Per le femmine la dose raccomandata è di mg, con un incremento a 1.6 e 1.7 mg rispettivamente per gestanti e nutrici. Le fonti alimentari sono numerose e ben distribuite sia in campo vegetale (cavoli, spinaci ed altre verdure a foglia verde) e animale (fegato, carni, pesce, uova). In particolare è abbondante nel LATTE e nei LATTICINI, tanto da essere chiamata anche lattoflavina. Come gran parte delle vitamine del gruppo B è presente in buone quantità nel lievito di birra. La stabilità al calore è buona e la sua solubilità in acqua è inferiore a quella della vitamina B 1, per cui sono più limitate le sue perdite nell'acqua di cottura. Presenta invece una particolare instabilità alla luce che, staccando la catena ribitolica, distrugge l'attività vitaminica. Questa fotodegradazione può avvenire sia in ambiente basico che acido. Per questa instabilità è importante valutare bene il modo di lavorazione, di conservazione e di confezionamento dei cibi; in particolare per prodotti pregiati per il loro contenuto in vitamina B 2, come il latte, è sconsigliabile la conservazione in contenitori trasparenti.

10 LA VITAMINA B 6 La vitamina B 6 è presente negli alimenti in tre forme: piridossina, piridossale e piridossammina. Si tratta di derivati della 2-metil-3-idrossi-5-idrossi­metil-piridina sostituita in 4 rispettivamente con un idrossimetile, un formile e un amminometile La funzione enzimatica si esplica nel metabolismo degli amminoacidi. In particolare catalizza la trasformazione del triptofano in vitamina PP. Inoltre favorisce la sintesi di emoglobina. l'alcolismo Gli stati di carenza, abbastanza rari e conseguenti soprattutto a stati patologici, come l'alcolismo, si manifestano con astenia, apatia, anemia, dermatite, compromissione della formazione di anticorpi e disturbi al metabolismo cerebrale. Il fabbisogno giornaliero è calcolato sulla base dell'apporto proteico quotidiano, presupponendo che questo garantisca circa il 15% dell'apporto energetico. È quindi evidente che tale fabbisogno va aumentato sensibilmente nelle diete iperproteiche. Le quantità raccomandate sono di 0.4 mg per i lattanti, mg per i bambini. Per i maschi i valori salgono con l'età fino a 1.5 mg. Per le femmine adulte si raccomanda una dose di 1.1 mg, con un incremento di 0.2 e 0.3 mg rispettivamente per le gestanti e le nutrici.

11 Fonti alimentari. La vitamina B 6 si trova nella parte periferica delle cariossidi dei cereali, nei legumi, nelle carni, nel pesce, nelle uova, nel latte e nel lievito di birra. La sua stabilità è buona al calore e in ambiente acido, mentre è sensibile all'ossidazione, alla luce e all'ambiente basico. Pos.4 SENSIBILE ALLA LUCE

12 LA VITAMINA B 12 il cobalto È detta anche cobalamina per sottolineare una particolarità strutturale che la contraddistingue da tutte le altre vitamine: la presenza nella sua molecola di un metallo, il cobalto. Altra sua caratteristica è la grande complessità strutturale, che comporta un peso molecolare straordinariamente alto per una sostanza organica a struttura non polimerica. Formula della vitamina B 12. Il gruppo R può essere CN - (nella vitamina estratta commercialmente dai batteri) o OH -.

13 funzionecoenzima La sua funzione, come coenzima, si esplica a livello di importanti processi metabolici riguardanti gli acidi grassi e gli amminoacidi; ad esempio catalizza la metilazione dell'omocisteina a metionina. carenza La carenza da scarso apporto alimentare non è frequente, anche in caso di dieta vegetariana. Solo il ricorso ad una dieta strettamente vegetariana protratta per anni può comportare la comparsa di sintomi da carenza. l'anemia perniciosa fabbisogno La patologia tipica da carenza, l'anemia perniciosa, può essere provocata anche dalla mancanza del "fattore intrinseco", una glicoproteina secreta dallo stomaco, che trasporta la vitamina nell'organismo, e da situazioni che ne ostacolano l'assorbimento. In tal caso si verifica rapidamente la sintomatologia da carenza in quanto non si può avere recupero di vitamina nell'intestino. Secondo recenti ricerche forti assunzioni di vitamina C potrebbero comportare rischi di carenza di vitamina B 12, come pure una certa degradazione di tale vitamina potrebbe derivare dalla concomitante assunzione di altri nutrienti, come il ferro, il rame o preparati multivitaminici. Il fabbisogno giornaliero di vitamina B 12 può essere limitato anche soltanto a 0,1 µg. Tuttavia, tenendo conto che questa vitamina idrosolubile può essere in una certa misura accumulata e che può essere utile poterne disporre di una certa quantità di riserva, la dose raccomandata sale a 0.5  g per i lattanti, µg per i bambini, 2 mg per maschi e femmine di età superiore ai 10 anni con un incremento di 0.2 e 0.6 µg, rispettivamente, per gestanti e nutrici.

14 fonti alimentariorigine animalele carni, i pesci e altri prodotti della pesca, le uova e, in misura minore, latte e derivati i microrganismi anaerobi Le fonti alimentari sono quasi esclusivamente di origine animale, in particolare le carni, i pesci e altri prodotti della pesca, le uova e, in misura minore, latte e derivati. Gli animali possiedono vitamina B 12 perché ingeriscono microrganismi che la contengono o perché hanno nell'intestino microrganismi che la producono. Gli unici organismi viventi in grado di sintetizzarla sono i microrganismi anaerobi. Nel mondo vegetale esistono forme non utilizzabili di cobamidi; fanno eccezione alcune alghe che ne possiedono la forma attiva per gli umani, prodotta ancora una volta dall'attività batterica. Sono sempre microrganismi quelli che la sintetizzano nell'intestino umano a livello del colon. Ma questa quota non può essere utilizzata, perché il suo assorbimento non può avvenire in quel tratto intestinale e viene così perduta nelle feci. Proprio per la sua abbondante presenza nelle feci può essere presente, a seguito di fertilizzazioni o semplicemente per scarse misure igieniche, anche nei vegetali. Sono ancora i microrganismi che arricchiscono, con processi di fermentazione, quella già presente in alimenti, come in quei formaggi la cui produzione prevede un certo processo di stagionatura. stabilità La sua stabilità al calore è notevole, mentre si altera se esposta alla luce. Le sue soluzioni sono molto stabili a pH compreso fra 4 e 7.

15 LA NIACINA Col termine niacina, o vitamina PP, si indicano l'acido nicotinico (acido piridin-3- carbossilico) e la rispettiva ammide, la nicotinammide. Funzione: la nicotinammide è un componente, insieme a ribosio, adenina e acido fosforico, di coenzimi importanti per le reazioni di ossido-riduzione (NAD e NADP). La carenza si manifesta con una malattia che prende il nome di pellagra, caratterizzata inizialmente da una sintomatologia abbastanza aspecifica, ma che successivamente si manifesta con le tipiche "tre D": dermatite, diarrea e demenza. 5 mg per i lattanti Per le femmine si raccomandano 14 mg Per valutarne il fabbisogno occorre ricordare che tale vitamina ha in parte un'origine endogena, in quanto nell'organismo può essere ricavata dal triptofano con l'intervento combinato delle vitamine B 1, B 2 e B 6 ; più precisamente da circa 60 mg di amminoacido si ottiene circa 1 mg di niacina. Tenendo quindi conto dell'apporto endogeno e di quello esogeno, le quantità consigliate da assumere con gli alimenti sono 5 mg per i lattanti, mg per i bambini, 15 mg per i maschi da 11 a 14 anni e 18 mg per età superiori. Per le femmine si raccomandano 14 mg, con un incremento di 2 mg per le nutrici. Apporto endogeno triptofano

16 Le FONTI ALIMENTARI di origine vegetale di niacina sono rappresentate dai legumi e, anche se ne contengono piccole quantità, dagli ortaggi e dai cereali. le carni e il pesce In questi ultimi la niacina è localizzata, come le altre vitamine del gruppo B, nella parte periferica della cariosside e quindi è in gran parte perduta quando le farine sono raffinate; inoltre, nei cereali, la niacina è per lo più presente in forma di niacetina non biodisponibile. Infine una dieta a base di cereali, alimenti poveri di triptofano, non garantisce neppure un apporto indiretto per via endogena. Fonti alimentari di origine animale sono le carni e il pesce, mentre altri alimenti di origine animale, come il latte e le uova, vanno soprattutto considerati come fonti del precursore triptofano. Infine una buona fonte di niacina, come di molte altre vitamine del gruppo B, è il lievito di birra. stabilità è notevole La stabilità è notevole, sia al calore come all'ossidazione, alla luce e all'ambiente sia basico che acido. Per questo le perdite di niacina durante le trasformazioni alimentari sono molto contenute.

17 Col nome di acido folico o di folacina, o di vitamina B 9 o B c si indica una serie di composti, i folati, dotati della stessa attività vitaminica. Sono tutti derivati dell'acido folico o acido pteroilglutammico, una sostanza complessa formata dall'unione di tre composti: la pteridina, l'acido p - amminobenzoico e l'acido glutammico. La funzione dei coenzimi folici è indispensabile nel metabolismo degli amminoacidi, per la sintesi degli anelli purinici e pirimidinici e degli acidi nucleici. Il loro apporto consente quindi la divisione cellulare e diventa decisivo quando la divisione cellulare deve avvenire frequentemente. È il caso delle cellule ematiche e di quelle dell'epitelio intestinale. Una particolare necessità di folati si ha in gravidanza, in quanto nel feto, in cui vi è una rapida proliferazione cellulare, si ha la necessità di sintetizzare una grande quantità di acidi nucleici. Inoltre una somministrazione di folati addirittura prima del concepimento può ridurre il rischio di malformazioni al tubo neurale (spina bifida). L’ACIDO FOLICO Necessità in gravidanza

18 Si è anche constatato che l'assunzione di folati può ridurre il rischio di tumori a livello dello stomaco e del colon ed è allo studio l'eventuale relazione fra apporto di folati, livelli di omocisteina plasmatica e insorgenza di patologie cardiovascolari. Si è infatti dimostrato che un aumento del livello plasmatico di omocisteina può essere associato con una maggior frequenza di disturbi cardiovascolari e di ictus e che d'altra parte un maggior apporto di vitamine B6, B12 e in particolare di folati può ridurre tale livello. La carenza di folati nei paesi occidentali non è quasi mai tale da manifestarsi in modo eclatante. Si può riscontrare nell'anziano, nell'alcolista, durante l'alimentazione parenterale, con l'assunzione della pillola anticoncezionale, in situazioni di malassorbimento e si manifesta con anemia, associata a disturbi nervosi, alterazione della cute e dell'apparato digerente. Carenza di folati si può verificare anche in presenza di una frequente divisione cellulare e quindi durante lo sviluppo fetale. L'anemia megaloblastica, che si può manifestare in gravidanza, è dovuta spesso ad un apporto insufficiente di folati. Fabbisogno. La dose giornaliera raccomandata è di 50  g per i lattanti,  g per i bambini, 180  g per maschi e femmine di anni e 200 µg per età superiori, con incrementi di 200 µg nel periodo periconcezionale e di 150  g per la nutrice.

19 Le fonti alimentari sono rappresentate sia nel mondo vegetale, in particolare, dalle verdure (asparagi, cavoli, cardi, broccoli, spinaci, lattuga, ecc.) e dalla frutta (arance, banane, meloni ecc.), che in quello animale (fegato, uova, ecc.). Negli Stati Uniti si addiziona la farina di acido folico per ridurre l'incidenza di spina bifida. Stabilità. La grande solubilità in acqua e la sensibilità al calore, alla luce e all'ossigeno possono portare a perdite altissime di questa vitamina durante le trasformazioni alimentari. LA BIOTINA La molecola della biotina, o vitamina H, è biciclica, con una catena laterale costituita dall'acido pentanoico. La sua funzione, come coenzima, consiste nel catalizzare le reazioni di carbossilazione che avvengono nei vari processi metabolici. La carenza si può verificare molto raramente; sintomi di carenza (dermatiti, enteriti) si manifestano, ad esempio, in situazioni di malassorbimento e in pazienti sottoposti ad alimentazione parenterale, senza un'opportuna integra­zione di tale vitamina. Il fabbisogno giornaliero è difficile da definire; comunque le dosi giornaliere consigliate sono di circa 10  g per i lattanti,  g per i bambini e µg per età superiori (dosi raccomandate dal Comitato Scientifico Europeo).

20 Le fonti alimentari sono numerose in quanto questa vitamina è ampiamente diffusa negli alimenti, anche se in genere non raggiunge le concentrazioni di altre vitamine idrosolubili. Alimenti che comunque garantisco un buon apporto di biotina sono alcune verdure, i cereali integrali, il fegato e le uova. Quando però l'albume non è cotto, l' avidina, una glicoproteina presente nell'albume stesso, legandosi alla biotina ne impedisce l'assorbimento intestinale. La stabilità della biotina è buona al calore, mentre tale vitamina è sensibile all'ossidazione ed instabile in ambiente basico. STRUTTURA DELLA BIOTINA

21 L'acido pantotenico, o vitamina B 5, entra nella struttura del coenzima A (CoA). La funzione del CoA è fondamentale in numerosi e importanti processi metabolici, come la sintesi e la degradazione ossidativa di acidi grassi e amminoacidi. Gli stati di carenza sono piuttosto rari, a meno di casi di evidente malnutrizione, in quanto questa sostanza è distribuita ampiamente in natura ("pantotenico" in greco significa "che è dappertutto"). Il fabbisogno giornaliero di acido pantotenico è di difficile quantificazione; comunque le quantità ritenute sufficienti sono di circa 2 mg per i neonati e salgono a 4-5 mg per i bambini e a 4-7 mg per gli adulti. Il Comitato Scientifico Europeo ha stabilito nel 1993 come intervallo di sicurezza e adeguatezza una assunzione di 3-12 mg al giorno. Le fonti alimentari sono le più svariate. Alti contenuti di tale composto sono presenti in alcune verdure, come i broccoli, nelle uova, nel lievito di birra, ecc. L’ACIDO PANTOTENICO

22 LA VITAMINA C La vitamina C, o acido ascorbico, ha una struttura che si può considerare derivata dai monosaccaridi e più precisamente da un esoso ossidato in C-1 e avente un doppio legame fra i carboni 2 e 3. La forma ciclica è dovuta alla formazione di un anello lattonico fra il carbossile in C-1 e l'ossidrile in C-4. L'attività vitaminica è maggiore nella forma L. La sua funzione nell'uomo, uno dei pochi mammiferi incapaci di sintetizzare questa sostanza, è legata alla sua proprietà di ossidarsi e trasformarsi, in modo reversibile, in acido deidroascorbico. Quest'ultimo, ancora attivo, può perdere irreversibilmente la struttura ciclica per formare acido dichetogulonico, privo di attività vitaminica.

23 La sua presenza nell'organismo è indispensabile per la normale attività di alcuni enzimi, come quelli che catalizzano la sintesi della carnitina o del collagene. Si ritiene che la sua azione antiossidante possa prevenire fenomeni ossidativi all'interno e all'esterno della cellula e che faciliti l'assorbimento del ferro, che viene mantenuto allo stato ferroso. La carenza si evidenzia inizialmente soprattutto con manifestazioni emorragiche a livello delle gengive e della cute. La tipica patologia da carenza di vitamina C, lo scorbuto, è caratterizzata, oltre che da fenomeni emorragici diffusi, da anemia. Questa malattia ha colpito nel passato individui, come ad esempio i marinai, che si nutrivano per tempi abbastanza lunghi di alimenti conservati e quindi fortemente impoveriti di tale vitamina. Il fabbisogno giornaliero, dell'ordine dei mg, previene sintomi da deficienza per un certo periodo dopo l'ultima assunzione. Intorno a questo valore sono le quantità raccomandate, che diventano 70 e 90 mg rispettivamente in gravidanza e durante l'allattamento. Comunque le ricerche effettuate negli ultimi anni sulla sua attività antiossidante, che implica un ruolo preventivo per malattie cardiovascolari e tumorali, portano a considerare dosi quotidiane da raccomandare per l'adulto sensibilmente più alte, intorno ai 200 mg, con l'ulteriore raccomandazione di non superare i 1000 mg.

24 Le fonti alimentari sono rappresentate quasi esclusivamente dalle verdure fresche e dalla frutta, in particolare dagli agrumi. Non è presente in importanti alimenti come i cereali, i formaggi, i pesci e le uova. La presenza, per altro in quantità contenute, nelle carni e nel latte non ha importanza alimentare poiché i processi di riscaldamento e più in generale di trasformazione, effettuati a livello industriale e casalingo, la distruggono rapidamente. Negli alimenti naturali, accanto all'acido L-ascorbico, si trovano in genere anche flavonoidi, come la rutina e l'esperidina, che rafforzano l'azione vitaminica in quanto agiscono positivamente sulla permeabilità capillare.

25 La stabilità di questa vitamina è estremamente bassa in quanto la sua struttura la rende particolarmente sensibile ai processi ossidativi favoriti in particolare dalla luce e dal calore. Infatti la sua struttura endiolica è comune a quei composti che costituiscono la categoria dei "riduttoni", ossia sostanze fortemente riducenti. La facilità ad ossidarsi è però sfruttata quando l'acido ascorbico viene impiegato come additivo antiossidante. Le notevoli necessità di un tale composto, sia per la sua azione vitaminica, sia per il suo impiego come additivo alimentare, ha sviluppato la ricerca di processi industriali che ne consentissero la produzione su larga scala e a costi contenuti. Il processo schematizzato in Figura 12 è particolarmente interessante per diversi motivi.

26 Innanzitutto in tale sintesi si ricorre a due diversi processi ossidativi, uno classico della chimica organica e uno biologico. Quest'ultimo, altamente selettivo, è reso possibile dall'attività dell'Acetobacter suboxidans. Si tratta di un tipico esempio in cui un intervento biotecnologico rende possibile lo sviluppo di una reazione che non sarebbe altrimenti realizzabile. Inoltre con tale processo si giunge ad un intermedio, il sorbitolo, un importante edulcorante che trova ampio impiego nell'industria dietetica.

27 Queste vitamine, oltre ad essere insolubili in acqua e solubili nei lipidi, hanno anche altre caratteristiche comuni che le contraddistinguono nettamente da quelle idrosolubili: sono formate unicamente da carbonio, ossigeno e idrogeno; il nostro organismo può ottenerle dagli alimenti come tali oppure come sostanze, precursori o provitamine, che le rendono disponibili una volta ingerite; possono essere assunte anche saltuariamente, perché possono essere immagazzinate nell'organismo ed essere poi utilizzate gradualmente, anche quando la dieta non ne garantisce un apporto sufficiente; quest'ultimo aspetto, indubbiamente positivo, ha però anche risvolti negativi che devono essere tenuti debitamente presenti; infatti, in casi di eccessivo apporto di tali vitamine, si possono avere vere e proprie patologie da ipervitaminosi; sono assorbite nel sistema linfatico e vengono secrete in piccole quantità con i liquidi biliari; infine, una caratteristica interessante di queste vitamine è che si tratta di sostanze indispensabili ad organismi viventi abbastanza evoluti, in quanto favoriscono soprattutto processi, come la formazione di un sistema scheletrico o una corretta funzionalità visiva, che non possono essere considerate elementari; è quindi evidente che in genere non sarà possibile ricorrere a processi biotecnologici per farle produrre da microrganismi, in quanto il loro minor livello evolutivo non le prevede all'interno del loro metabolismo. LA VITAMINE LIPOSOLUBILI

28 La loro presenza nella parte lipidica degli alimenti le espone al rischio di alterazioni dovute al loro coinvolgimento in eventuali processi ossidativi a carico della parte lipidica stessa. Col termine generico di vitamina A si indica un gruppo di "retinoidi", ossia di composti che presentano l'attività biologica del retinolo e comprendenti anche il retinale e l'acido retinoico. Hanno una struttura isoprenica, infatti tali composti possono essere considerati costituiti da un certo numero di molecole di isoprene (2-metil-l,3-butadiene). Tale struttura contraddistingue anche i precursori, i caroteni; in particolare, il  -carotene può fornire, almeno teoricamente, due molecole di vitamina A, spezzandosi con meccanismo ossidativo a livello dell' insaturazione, collocata nella parte centrale della molecola. Altri carotenoidi presenti in natura, come, ad esempio, la criptoxantina, pigmento giallo presente in alcuni vegetali, possono essere considerati precursori di tale vitamina. LA VITAMINA A

29 LA PROVITAMINA A La funzione della vitamina A è volta soprattutto a favorire la crescita dei vari tessuti e la funzionalità visiva; quest'ultima azione è però garantita soltanto dalle forme alcolica e aldeidica. La vitamina A è assorbita in stretta connessione con l'assorbimento dei lipidi, quindi viene stoccata a livello epatico per poi essere rilasciata gradualmente secondo le necessità. Casi di carenza si manifestano con cecità notturna, xeroftalmia, ecc. Dal momento che la vitamina A è indispensabile anche per una corretta struttura cellulare, in casi di carenza si manifestano lesioni cutanee con tendenza alla cheratinizzazione. Carenze gravi si verificano soprattutto nelle popolazioni sottosviluppate, quando vi sono condizioni di malnutrizione proteica e lipidica, tali da provocare nei bambini una maggiore predisposizione alle infezioni. Inoltre, si hanno caratteristiche manifestazioni patologiche alle congiuntive (macchie di Bitot) e addirittura cecità.

30 Il fabbisogno giornaliero per un individuo adulto può essere considerato intorno ai µg di retinolo. Tale fabbisogno può essere espresso anche in unità internazionali (1 U.I. = 0.3  g di retinolo). Le quantità raccomandate, per fasce di età e sesso, sono 350 µg di retinolo equivalenti (R.E.) per i lattanti,  g per i bambini, 600  g per ì maschi fino a 14 anni e 700  g oltre a tale età. Per le femmine è raccomandata una quantità di 600 µg che subisce ìncrementi di 100 e 350.  g rispettivamente per gestanti e nutrici. L'incremento contenuto ìn gravidanza è dovuto al fatto che si attribuiscono effetti teratogeni a dosi troppo alte di vitamina A. Dal momento che l'apporto di vitamina A può essere garantito anche da carotenoidi, i comitati internazionali considerano le seguenti equivalenze: 6  g di  -carotene oppure 12  g di carotenoidi diversi dal  -carotene, e comunque provitamine A, equivalgono a 1  g di retinolo. Le fonti alimentari della vitamina A come tale sono esclusivamente di origine animale: carne, uova, latte, latticini, in particolare il burro e pesci, tra cui le aringhe, il tonno, le sardine. Un buon contenuto in caroteni è invece presente in alcuni frutti, come le albicocche, le pesche, e in verdure e ortaggi, come le carote, la zucca, gli spinaci e i pomodori. Nei vegetali verdi la colorazione caratteristica giallo-arancio di questi pigmenti è mascherata dalla clorofilla.

31 La vitamina A presenta una buona stabilità al calore, ma è sensibile alla luce, in particolare a quella UV, per cui sono particolarmente importanti le caratteristiche dell'imballaggio. Può essere coinvolta ìn processi ossidativi che interessano la matrice alimentare in cui è contenuta. Se un grasso, come il burro o le margarine, diventa rancido a seguito di fenomeni ossidativi, ad esempio a causa di un periodo di conservazione eccessivamente prolungato, il contenuto in vitamina A può ridursi considerevolmente. Per limitare l'alterazione dei caroteni nella frutta e nelle verdure conservate ìn scatola o sottoposte a disidratazione si usano processi di disaerazione o di sbianca con vapore. La tossicità della vitamina A può essere acuta se è provocata dall'assunzione di una o più dosi fortemente eccessive. In tal caso si registra rapidamente una serie di disturbi, come cefalea, nausea, vomito, difficoltà della visione, ecc. e nei giorni successivi sonnolenza, inappetenza, pruriti, ecc. Tutti questi sintomi scompaiono rapidamente se si interrompe il sovradosaggio. E comunque più facile che si incorra in una tossicità cronica, sicuramente più subdola e più difficile da diagnosticare, a causa di un apporto continuo e prolungato di quantità di vitamina superiori al fabbisogno. In tal caso si accusano vari disturbi, come cefalea, insonnia, febbricola, alopecia, secchezza delle labbra e della cute in genere, pruriti, dolori alle articolazioni, ecc. Accumulo Tossicità

32 Alcuni di questi disturbi da sovradosaggio, in particolare quello a carico della cute, possono indurre nell'errore di ritenerli dovuti a carenza e di curarli con alti dosaggi di vitamina A. Infine va nuovamente ricordato che un eccessivo apporto di vitamina A può avere effetti teratogeni, per cui si raccomanda alle donne un apporto giornaliero non eccessivo, non solo in gravidanza, ma anche in età fertile. Alla luce di quanto detto la supplementazione di tale vitamina deve essere fatta con le opportune cautele e solo se consigliata da specialisti. Anche per il  - carotene la supplementazione è ancora dibattuta e controversa; l'attività antiossidante della provitamina aveva infatti spinto i Comitati internazionali ad aumentare l'apporto giornaliero raccomandato. Alcuni studi però condotti su forti fumatori hanno rimesso tutto in discussione, portando alla conclusione che, anche in questo caso, la supplementazione va fatta con le opportune cautele.

33 LA VITAMINA D La struttura della vitamina D, o meglio delle vitamine D 2 e D 3, deriva direttamente da quella del colesterolo. In effetti la vitamina D 3 ha nell'organismo umano un precursore, il 7-deidrocolesterolo che, a livello metabolico, è originato proprio dal colesterolo. Si tratta quindi di una sostanza che potremmo definire parzialmente vitamina e parzialmente ormone, in quanto può essere fornita dagli alimenti, ma è anche elaborata dall'organismo. Per esposizione della pelle alla luce solare, le radiazioni UV trasformano il 7-deidrocolesterolo in vitamina D 3. I lieviti ed altri funghi contengono invece l'ergosterolo, strutturalmente molto simile al 7-deidrocolesterolo, che, sottoposto a radiazioni, subisce anch'esso modificazioni che lo trasformano in una sostanza ad azione vitaminica, chiamata appunto vitamina D 2. In effetti, però, entrambe le vitamine D 2 e D, acquisiscono la specifica attività biologica solo quando nell'organismo, prima a livello epatico e poi a livello renale, subiscono ulteriori modificazioni molecolari (vedi figura). La funzione della vitamina D è essenzialmente quella di regolare il metabolismo del calcio e del fosforo per la formazione del tessuto osseo, favorendone inoltre l'assorbimento a livello intestinale e l'escrezione urinaria. Per questo le vitamine D 2 e D 3 sono anche indicate rispettivamente come ergocalciferolo (o ercalciolo) e come colecalciferolo (o calciolo) ed è chiamato calcitriolo il metabolita attivo finale della vitamina D che, agendo a livello intestinale, stimola la sintesi di una proteina che favorisce l'assorbimento di calcio e fosforo.

34 Trasformazione del 7-deidrocolesterolo in vitamina D3 per irradiazione Trasformazione del 7-deidrocolesterolo in vitamina D3 per irradiazione LE VITAMINE D 2 e D 3

35 Attivazione della vitamina D3 a livello epatico e renale con formazione del calcitriolo.

36 La carenza di vitamina D si può verificare in quegli individui che seguono diete povere di vitamina e che conducono una vita sempre al riparo dei raggi solari. Una tale situazione provoca negli adulti patologie a carico del sistema scheletrico, come l'osteomalacia e l'osteoporosi. Nei bambini la carenza di questa vitamina provoca il fenomeno del rachitismo, caratterizzato da gambe arcuate e petto carenato a causa di uno scarso sviluppo del tessuto osseo. Il fabbisogno di vitamina D può essere assicurato sia dalla produzione endogena, grazie all'esposizione ai raggi solari, sia dalle fonti alimentari. Inoltre tale fabbisogno dipende anche dalla quantità di calcio e fosforo nella dieta, oltre che, naturalmente, dall'età e dal sesso. I livelli di assunzione raccomandati sono:  g per i lattanti, 10.  g per i bambini fino a 3 anni, 0-10  g per i bambini con età superiore ai 3 anni, 0-15  g per i maschi fino a 17 anni,  g per i maschi fino a 59 anni e 10.  g da 60 anni in su. Per le femmine 0-15 µg dagli 11 ai 17 anni, 0-10  g fino a 49 anni e 10  g dai 50 anni in su. La dose giornaliera di 10  g viene anche raccomandata per le gestanti e le nutrici. Come si può vedere i livelli di assunzione raccomandati per alcune fasce di età sono dati come intervalli che partono da zero in quanto si ritiene che, in quelle condizioni fisiologiche, l'apporto dì vitamina D possa essere garantito anche dalla sola esposizione alla luce solare, mentre il valore superiore dell'intervallo è raccomandato per coloro che non possono contare sulla formazione endogena di tale vitamina.

37 Invece, in alcuni stati fisiologici particolari, come la prima infanzia, l'età avanzata e la gravidanza la dose raccomandata è unica, perché si ritiene che tale dose debba essere comunque assunta con la dieta o con un'opportuna supplementazione. Le quantità di vitamina D possono essere anche espresse in unità internazionali (1U.I. = µg). Le fonti alimentari di vitamina D sono tutte di origine animale. Il latte e i suoi derivati, le uova e le carni ne garantiscono un piccolo apporto, mentre i pesci di mare e soprattutto l'olio del loro fegato rappresentano fonti particolarmente importanti di tale vitamina. La stabilità della vitamina allo stato solido è assicurata dal suo mantenimento in recipienti di vetro, tenuti in luogo fresco e al riparo dalla luce. Inoltre tali contenitori devono essere ermeticamente chiusi e al loro interno deve essere fatto il vuoto o deve essere immesso gas inerte al posto dell'aria. Infine va ricordato che tale vitamina non subisce sensibili riduzioni nelle lavorazioni e nella conservazione degli alimenti. La tossicità di tale vitamina emerge ben difficilmente da un errato approccio alle diverse fonti alimentari, ma si può invece constatare in individui ai quali sono stati somministrati alti dosaggi di tale vitamina (ad esempio per la terapia del rachitismo o dell'osteoporosi). In tal caso i sintomi di intossicazione sono anoressia, vomito, debolezza muscolare, ipercalcemia, che può anche portare alla calcificazione di tessuti molli e a calcoli renali.

38 Questa vitamina comprende quattro composti, chiamati tocoferoli, derivati dal 6- idrossicromano e aventi, in posizione 2, una catena laterale isoprenoide. Essi si differenziano fra loro per una diversa presenza di gruppi metilici nelle posizioni 5, 7 e 8 del 6-idrossicromano. In particolare l'  -tocoferolo ha un metile in tutte e tre le posizioni, il  -tocoferolo in 5 e 8, il  - tocoferolo in 7 e 8 e infine il  -tocoferolo soltanto in 8. LA VITAMINA E

39 La funzione della vitamina E è dovuta alla particolare struttura che le consente la neutralizzazione di radicali liberi per cessione di idrogeni e formazione di radicali molto stabili. L'attività vitaminica si riduce passando dall'  al  al  e infine al  - tocoferolo. Nel nostro organismo protegge dall'ossidazione gli acidi grassi insaturi delle membrane cellulari ed altre strutture lipidiche. La vitamina E è chiamata anche vitamina antisterilità perché ricerche fatte su animali (per ora non confermati clinicamente nell'uomo) hanno evidenziato una sua influenza sulla fertilità. Essa giunge nel sistema circolatorio dopo aver attraversato la via linfatica, in quanto è assorbita con la componente lipidica degli alimenti. Stati di carenza nell'uomo si riscontrano difficilmente, salvo in casi di malassorbimento, in particolare in quelli dovuti ad uno scarso flusso di liquidi biliari o in presenza di intestino corto. Scarsi livelli plasmatici di tale vitamina possono essere conseguenti a diarrea cronica, fibrosi cistica, celiachia, epatopatie, ecc. Nei bambini una grave e protratta carenza di vitamina E provoca seri danni neurologici.

40 Il fabbisogno dipende naturalmente dal tipo di tocoferoli disponibili, ma anche dalla presenza di acidi insaturi nell'alimentazione, che devono essere protetti da fenomeni ossidativi. La quantità giornaliera raccomandata è di 8 mg di equivalenti di  -tocoferolo per la donna adulta, 10 mg per l'uomo e per la donna gravida. In ogni caso i valori non devono scendere al di sotto di 3-4 mg/die. I latti artificiali devono contenere una quantità di tocoferoli adeguata alla quantità di acidi insaturi presenti. Sono in corso ricerche per stabilire in modo certo se una supplementazione di vitamina E possa rallentare l'aterosclerosi, la formazione di cataratta ed altri processi degenerativi tipici dell'invecchiamento. Le principali fonti alimentari di origine vegetale sono gli oli, le margarine e altri prodotti che contengono questi oli, le noci, le nocciole, le mandorle, il germe dei cereali. Negli alimenti di origine animale si trova nelle uova, nelle carni, nel pesce e nel latte. La stabilità è naturalmente molto scarsa in presenza di ossigeno, mentre alimenti ricchi di vitamina E, sottoposti a trattamenti termici drastici, ma in assenza di ossigeno, non subiscono perdite sensibili di tale vitamina. La sua presenza negli alimenti protegge dall'ossidazione la frazione lipidica, per questo è impiegata come additivo antiossidante. L'attività antiossidante nei quattro tocoferoli ha un andamento inverso rispetto a quella vitaminica, per cui l'  -tocoferolo è meno antiossidante del  e così via. La vitamina E è distrutta dalle radiazioni UV.

41 La tossicità dovuta ad eccessiva assunzione di vitamina E è sicuramente meno grave e frequente di quella vista per le altre vitamine liposolubili, in quanto non sono stati segnalati particolari effetti negativi se non per dosi eccezionalmente alte, come, ad esempio, quelle somministrate direttamente in vena ai neonati prematuri. LA VITAMINA K Sono comprese sotto la denominazione di vitamina K alcune sostanze naturali aventi come nucleo base il 2-metil-l,4-naftochinone con una lunga catena laterale isoprenoide che le rende insolubili in acqua. Nel mondo vegetale è presente la vitamina K l, o fillochinone, la cui catena laterale è il fitile, mentre i batteri sintetizzano la vitamina K 2, o menachinone. Il menadione, o 2-me­til - l,4-naftochinone, o vitamina K 3, è preparato per via sintetica e presenta ancora attività vitaminica. Questo composto, pur presentando il vantaggio di una maggiore solubilità in acqua, ha una certa tossicità che ne limita l'impiego.

42 La funzione della vitamina K è quella di influire in modo determinante su quell'insieme di processi che determinano la coagulazione del sangue, in quanto è essenziale per la formazione di protrombina nel fegato e per il mantenimento di un normale tasso protrombinico a livello ematico. Si ritiene anche che un buon apporto di questa vitamina garantisca il mantenimento di un normale apparato scheletrico. La carenza di vitamina K si può verificare solo se manca nell'alimentazione e se non viene prodotta dalla flora intestinale la vitamina K 2. Ciò può avvenire, ad esempio, in individui sotto terapia antibiotica o alimentati per via parenterale, o nei neonati nei quali la flora intestinale non si è ancora costituita, o ancora in assenza di bile, che consente l'assorbimento di vitamine liposolubili. In tal caso si riscontra la riduzione della produzione dei vari fattori che favoriscono la coagulazione e quindi l'insorgenza di emorragie. Il fabbisogno di vitamina K è di difficile quantificazione dal momento che può essere prodotta, in una certa misura, dalla flora intestinale. Quindi, tenendo conto di una scarsa o nulla produzione a livello intestinale attualmente si consigliano dosi di circa 1 µg/kg di peso corporeo, ovvero µg di fillochinone per neonati e bambini che salgono a µg per gli adulti, con incrementi per le donne in gravidanza e per le nutrici.

43 Le fonti alimentari del fillochinone sono le verdure, specie se a foglia verde scura, mentre il menachinone è presente in alimenti di origine animale. Quest'ultimo è prodotto soprattutto dalla flora intestinale che lo rende quindi disponibile per l'organismo. Questa vitamina presenta una buona stabilità all'aria e al calore, mentre è molto sensibile all'ambiente basico e alla luce. Il mantenimento dell'attività vitaminica da parte del menadione dimostra che questa volta tale attività non è compromessa dalla perdita della catena laterale, come avviene invece, ad esempio, nel caso della vitamina B2.

44 ANALISI DELLE VITAMINE Le vitamine liposolubili A, D ed E, si trovano a volte insieme negli alimenti di natura grassa (oli di pesci, fegato, latticini e uova), anche se in quantità diverse. La loro determinazione può essere fatta dopo estrazione con Et 2 O (O 2 free) del materiale alimentare micronizzato, successiva saponificazione con KOH alcolica ed estrazione con Etere di Petrolio. La soluzione ottenuta può essere smistata su una colonna con fase stazionaria di MgHPO 4 /Na 2 HPO 4 eluendo inizialmente con Etere di Petrolio per allontanare gli eventuali carotenoidi. Poi aumentando un po’ la polarità del solvente (Et Petr- Et 2 O, 94:6) e usando alcuni accorgimenti tecnici si può separare prima la vitamina E e poi eluendo con Benzene/Et 2 O 70:30 la miscela di Vit A e D. Una successiva separazione cromatografica, in colonna con fase stazionaria organica di media polarità (Poliglicol 400), della miscela di vitamine A e D, usando Et Petr come eluente permette di separare due frazioni consecutive che analizzate opportunamente mostrano di essere la Vit D (eluita per prima) e la Vit A (eluita per seconda). Le due frazioni evaporate a secco e poi ridisciolte in CHCl 3 possono essere analizzate separatamente con uno specifico reattivo che permette la trasformazione delle vitamine in composti valutabili con la spettrofotometria nel visibile. In tal modo, facendo uso di campioni standard, si può risalire alla concentrazione delle vitamine nelle soluzioni analizzate e conseguentemente nei campioni alimentari di partenza.

45 Le vitamine liposolubili A, D, E, K, presenti in miscela in una soluzione si possono determinare molto efficacemente anche tramite cromatografia HPLC usando la fase inversa C 18 ed un eluente polare tipo acetonitrile/metanolo (75:25). Le vitamine Idrosolubili si possono determinare anch’esse nella forma purificata usando reattivi specifici che permettono la successiva valutazione per via strumentale (spettrofotometrica o spettrofluorimetrica). Comunque queste vitamine si possono determinare anche direttamente in miscela attraverso la cromatografia in HPLC usando la fase inversa e un’opportuna miscela eluente polare.


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