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carotenoidi

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Potere antiossidante totale
Un elevato consumo di prodotti vegetali esercita un
effetto protettivo nei confronti delle patologie associate al
danno ossidativo. Tali dati hanno stimolato la ricerca ad
individuare quali molecole hanno un maggiore potenziale
antiossidante e la messa a punto di parametri per
quantificare la capacità antiossidante e la qualità
nutrizionale di vari prodotti .
I principali approcci sperimentali permettono
-la valutazione dei livelli delle singole molecole
antiossidanti (es. vitamine, polifenoli, carotenoidi ..)
presenti nell’alimento
-la valutazione del potere antiossidante totale dell’alimento
La scelta delle metodiche per valutare il potere antiossidante totale di un alimento dipende
dagli obiettivi che si desiderano raggiungere, dalla strumentazione che si ha a disposizione e dal
budget economico. Come descritto in precedenza, le molecole con attività antiossidante sono
molto numerose e possono essere di natura diversa (enzimi, polifenoli, carotenoidi, vitamine,
ecc..) ; le più note e studiate come la vitamina C, la vitamina E, numerosi carotenoidi e
polifenoli possono essere dosate singolarmente. Questo tipo di approccio fornisce una
valutazione dei composti antiossidanti nel campione molto precisa. Tuttavia tale approccio
sperimentale non fornisce una visione globale della capacità antiossidante del campione in
esame e non tiene conto delle possibili interazioni cooperative e sinergiche tra i vari
antiossidanti presenti nel campione ad esempio vitamina E, vitamina C e coenzima Q.
Al contrario, il potere antiossidante totale del campione, permette di valutare l’azione
antiossidante di tutte le molecole presenti nel loro insieme. Il potere antiossidante totale è un
parametro di qualità nutrizionale che indica il contenuto di molecole antiossidanti (vitamine,
polifenoli e carotenoidi) presenti in un alimento. Un elevato potere antiossidante indica che
l’alimento ha un maggiore contenuto di antiossidanti che proteggono l’organismo umano dai
radicali liberi e contribuiscono al benessere e alla salute.
Negli ultimi anni sono state messe a punto delle metodiche per valutare il potere antiossidante
di molti tipi di vegetali (frutta, ortaggi, legumi ed erbe aromatiche).
ORAC
Tra i parametri più utilizzati c’è l’ORAC sigla che indica “Oxygen Radical Absorbance Capacity”.
Questo test misura la capacità dei composti antiossidanti presenti nel campione- di inibire la formazione di radicali liberi
(rilevanti per lo sviluppo dello stress ossidativo nei sistemi
biologici, ovvero idrossidi e perossidi) in un sistema in vitro.
Questo parametro è espresso in Unità ORAC utilizzando la
seguente equivalenza : 1 Unità ORAC =1µmol TE (TE ovvero
micromoli di equivalenti di Trolox). Il Trolox è un composto di
sintesi, simile alla vitamina E che da sempre è stata considerata
l’antiossidante da utilizzare come standard.
1
Con il metodo ORAC, si può valutare sia la capacità antiossidante dei composti idrosolubili
(polifenoli,vitamina C) che di quelli liposolubili (carotenoidi, vitamina E); sommando le due
quantità si ottiene il valore di ORAC totale del prodotto.
Negli ultimi anni l’ORAC si sta imponendo come il golden-standard a livello industriale. Infatti
sono stati valutati i livelli ORAC di centinaia tra i più comuni alimenti di origine vegetale. Questi
dati hanno permesso la creazione di un database USDA Nutrient Database
(http://www.ars.usda.gov/sp2userfiles/place/12354500/data/orac/orac07.pdf) che viene usato
per studi sugli apporti nutrizionali nella dieta.
I livelli del potere antiossidante (ORAC) del prodotto surgelato “Verdurine Colorate della
Nonna, misto bieta, cicoria e spinaci” e di altri prodotti vegetali (dati database USDA) è
raffigurato nell'immagine. Il potere antiossidante del prodotto surgelato “Verdurine Colorate
della Nonna, misto bieta, cicoria e spinaci” è risultato 1856 Unità ORAC /100g. Confrontando
questo dato con quelli riportati dalla letteratura scientifica riguardanti numerosi prodotti
ortofrutticoli, risulta che il prodotto surgelato “Verdurine Colorate della Nonna, misto bieta,
cicoria e spinaci” ha un potere antiossidante tra i più elevati.
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Radicali liberi
I radicali liberi sono specie chimiche instabili e pertanto molto
reattive, che tendono a reagire molto facilmente e
rapidamente con altre specie chimiche. I radicali liberi si
formano anche negli organismi viventi, incluso l’uomo,
durante i normali processi biochimici fisiologici come la
produzione di energia, la sintesi di nuove molecole, il
metabolismo respiratorio…… Quindi il nostro organismo,
durante il corso della vita, è continuamente esposto all’azione
radicali liberi la maggior parte dei quali vengono generati
durante i normali processi fisiologici, anche se altri fattori di origine esogena come esposizione
a raggi solari, il fumo, alcol, l’inquinamento ambientale, una dieta sbilanciata ecc.. possono
contribuire alla loro formazione. Non bisogna dimenticare che, i radicali liberi svolgono anche
azioni molto utili per l'organismo, intervenendo, per esempio, nella distruzione di
microrganismi patogeni e nella trasmissione del segnale in diverse attività cellulari. Tuttavia, la
loro elevata reattività si esplica anche nei confronti di molecole biologiche alterandone la
struttura chimica e quindi anche la funzione. Tutti gli apparati e le strutture dell’organismo
umano possono essere coinvolti e questo deriva dall’ubiquità dei radicali liberi i quali
sviluppano un danno a carico di molecole, cellule e tessuti con funzioni diverse dando luogo a
patologie diverse tra loro e specifiche della funzione compromessa. Numerosi studi hanno,
infatti, evidenziato come i processi ossidativi causati dai radicali liberi sono direttamente o
indirettamente coinvolti nello sviluppo e nella progressione di patologie cronico-degenerative e
infiammatorie e nell’invecchiamento, pur considerando l’eziopatogenesi di questi processi
eterogenei e multifattoriali. Per prevenire e contrastare il danno ossidativo causato dai radicali
liberi, l’organismo umano ha a disposizione un efficiente sistema di difesa e di controllo del
potenziale tossico dei radicali liberi. L’azione di difesa è svolta dagli antiossidanti.
Antiossidanti
Per prevenire e contrastare il danno ossidativo causato dai
radicali liberi, l’organismo umano ha a disposizione un efficiente
sistema di difesa. Con il termine “antiossidante” si identificano
tutte quelle sostanze in grado di interferire, ritardando o
prevenendo , l’ossidazione di molecole da parte di radicali liberi.
Nel corpo umano sono presenti numerosi meccanismi di difesa
antiossidante complementari fra loro in grado di agire su
ossidanti diversi o in compartimenti cellulari differenti. Il sistema
di difesa antiossidante, nell’organismo umano, è costituito da molecole endogene sintetizzate a
livello metabolico e molecole esogene che non vengono sintetizzate ma devono essere
introdotte con la dieta. Gli antiossidanti agiscono a diversi livelli e con vari meccanismi quali
il sequestro di ioni metallici redox (ferro, rame) da parte di proteine come la transferrina, la
ferritina e l’albumina o inattivazione enzimatica dei principali radicali liberi da parte di enzimi
cellulari come la superossido dismutasi (SOD), catalasi (CAT) e la glutatione perossidasi (GPx).
Un secondo sistema di difesa è rappresentato da componenti a basso peso molecolare, alcuni
dei quali, come glutatione, ubichinone e acido urico sono prodotti regolarmente a livello
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metabolico. Una terza linea di difesa contro il danno ossidativo è costituito dalle vitamine
antiossidanti quali la vitamina A con il suo precursore il beta-carotene, la vitamina C e la
vitamina E e fitonutrienti come carotenoidi e polifenoli.
Stress ossidativo
L'organismo è in costante equilibrio tra produzione di radicali
liberi e sistemi di difesa antiossidante. Lo stress ossidativo è
una condizione patologica causata dalla rottura di questo
delicato equilibrio fisiologico, che si configura quando la
produzione di radicali liberi prevale e/o le sostanze
antiossidanti si riducono. La produzione di radicali liberi e/o
la compromissione del sistema di difesa, possono essere
determinate da numerosi processi fisiologici e patologici
(reazioni metaboliche, infiammazione, infezioni, carcinogenesi, invecchiamento, processi di
riparazione tessutale), nonché originarsi in seguito all' esposizione ad agenti ambientali
(radiazioni, agenti tossici ed inquinanti). Lo stress ossidativo causa un accumulo di danni a
carico delle molecole biologiche come le proteine, i lipidi e il DNA coinvolto in eventi fisiologici
come l’invecchiamento e nella patogenesi di diverse malattie, come aterosclerosi, tumori,
patologie degenerative o infiammazioni croniche.
Perossidazione lipidica
Tutte le principali classi di molecole biologiche possono essere
danneggiate dalle reattività dei radicali liberi, ma tra queste i lipidi
sono la classe più sensibile. L’ossidazione da parte di radicali liberi a
carico dei lipidi è noto come perossidazione lipidica. I lipidi sono i
costituenti delle membrane cellulari e subcellulari e delle
lipropoteine plasmatiche, pertanto la perossidazione lipidica è un
fenomeno molto dannoso. Infatti, l’ossidazione dei lipidi modifica le
caratteristiche strutturali delle membrane e delle lipoproteine e di
conseguenza vengono alterate anche le loro normali funzioni
biologiche. E’ ormai confermato da numerosi studi che la perossidazione lipidica gioca un ruolo
importante nello sviluppo delle lesioni aterosclerotiche, che sono alla base dell’aterosclerosi e
del rischio cardiovascolare.
Data la rilevanza clinica della perossidazione lipidica, sono stati messi a punto delle metodiche
che permettono, in laboratorio, di valutare l’entità del danno ossidativo a carico dei lipidi di un
soggetto. Le valutazioni possono essere condotte su diversi campioni biologici, ma più
comunemente vengono eseguite sul sangue. Nel sangue, per valutare l’entità del danno
ossidativo, è possibile misurare i livelli dei prodotti che si formano durante la perossidazione
lipidica come gli “idroperossidi lipidici”. Un alto valore di idroperossidi lipidici nel sangue indica
che il sistema antiossidante del soggetto non è in grado di contrastare in maniera efficiente il
danno indotto dai radicali liberi sui lipidi. Un altro importante parametro che è possibile
valutare è la resistenza alla perossidazione lipidica di campione di sangue. Un valore elevato
indica che il sistema antiossidante del soggetto è in grado di proteggere in maniera efficiente
dal danno indotto dai radicali liberi sui lipidi e viceversa.
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Carotenoidi
I carotenoidi sono una famiglia di circa 600 pigmenti giallo-arancione
e rosso sintetizzati dalle piante, alghe e batteri fotosintetici. Dal
punto di vista chimico , i carotenoidi sono suddivisi in due gruppi
principali : i caroteni ( principali sono l’ alfa e il beta carotene e il
licopene) costituiti solo da atomi di carbonio e idrogeno e le
xantofille (principali sono la zeaxantina e la luteina) che contengono
anche ossigeno.
Sono presenti nei vegetali di colore giallo-rosso (carote, zucca,
pesche, melone…) e anche nei vegetali color verde scuro (spinaci,
broccoli…). Tra gli ortaggi a foglia verde prevale il beta-carotene e tra le xantofille predomina la
luteina. Nei frutti si riscontra una maggiore varietà di carotenoidi. Nel pomodoro il principale
carotenoide è il licopene. Alcuni carotenoidi si trovano anche in tessuti animali; il tuorlo d’uovo
deve il suo colore alle xantofille luteina e zeaxantina e al beta carotene.
I carotenoidi negli alimenti sono associati a proteine della matrice delle cellule vegetali;
pertanto l’omogeneizzazione e la cottura, distruggendo la matrice delle piante, aumentano la
biodisponibilità dei carotenoidi presenti. Inoltre, essendo molecole liposolubili, l’aggiunta olio
negli alimenti facilita il loro assorbimento.
Alcuni di essi come il beta-carotene sono carotenoidi precursori della vitamina A, ossia una
volta assunti con la dieta possono essere convertiti in vitamina A (retinolo), per questo spesso
sono indicati con il nome di provitamina A. Tutti i carotenoidi sono dei potenti antiossidanti
liposolubili e riducono l’ insorgenza di alcuni tipi di tumori ( soprattutto tumori del tratto
gastro-intestinale) e di malattie cardiache, al rafforzamento del sistema immunitario e alla
protezione dei tessuti organici. Numerosi studi hanno dimostrato che l’apporto dietetico di
pomodori e derivati è associato ad un minore insorgenza del tumore alla prostata e che tale
effetto protettivo è legato alla presenza di un carotenoide, il licopene.
E’ stato dimostrato che alcuni carotenoidi, come la luteina e la zeaxantina, presenti soprattutto
negli ortaggi a foglia verde, come si localizzano in maniera specifica nella macula dell’occhio
umano dove svolgono funzioni importanti come l’assorbimento della luce solare soprattutto
blu-verde riducendo le aberrazioni cromatiche e aumentando la risoluzione visiva. Inoltre,
svolgono una funzione antiossidante proteggendo l’occhio dal danno ossidativo indotto dalla
luce. Studi epidemiologici hanno dimostrato che l’assunzione di alimenti ricchi in questi
composti è associata ad una diminuzione del rischio di insorgenza di patologie a carico
dell’occhio come cataratta e degenerazione maculare senile.
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Carota
Zucca
Prezzemolo
Spinaci
Melone
Pesche
Mais giallo
Verdurine colorate delle nonna
misto bieta, cicoria e spinaci
Beta carotene
(mg/100gr)
6,60
3,10
5,10
4,90
2,00
0,20
0,13
3,28
Luteina + zeaxantina
(mg/100gr)
0,256
1,50
5,50
12,2
0,02
0,20
1,80
10,30
Polifenoli
I polifenoli costituiscono un gruppo eterogeneo e vasto di
molecole idrofiliche, presenti in quasi tutte le piante dove
ricoprono ruoli differenti: difesa dagli animali erbivori
(impartiscono sapore sgradevole) e dai patogeni, attrazione per
gli impollinatori, inibitori di crescita delle piante in competizione.
I fenoli sono particolarmente importanti nei prodotti
ortofrutticoli in cui svolgono un ruolo importante nel determinare
colore (antocianine) e sapore (acidi fenolici e alcuni flavonoidi). Il
contenuto di polifenoli nei tessuti vegetali varia in funzione della
specie, della varietà, dell’organo considerato dello stadio
fisiologico e delle condizioni pedoclimatiche.
Dal punto di vista chimico, i polifenoli possono essere suddividi in fenoli semplici e flavonoidi.

Ai fenoli semplici appartengono gli acidi fenolici e gli stilbeni. Il maggior rappresentate
degli stilbeni è il resveratrolo, presente soprattutto nel vino, nell’uva e nelle bacche come
mirtilli, fragole, lamponi. A questa sostanza è associato il ruolo protettivo di un consumo
moderato di vino.
Gli acidi fenolici sono sostanze incolori ma assumono importanza in quanto precursori di fenoli
volatili olfattivamente attivi. I maggiori rapprestanti sono gli acidi benzoici (es. acido gallico) e
acidi cinnamici (es. acido cumarico, clorogenico, caffeico e ferulico). Gli acidi fenolici sono
ampiamente distribuiti in alimenti (frutta e verdura) e bevande come vino e caffè .
Vino
Caffè
Pomodoro
Mela
Verdurine colorate delle nonna
misto bieta, cicoria e spinaci
Acidi fenolici
9,6mg/100mL
7,6 mg/100mL
8mg/100gr
5,5 mg/100gr
32,6 mg/100gr
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Gli acidi fenolici presenti nell’alimentazione possono essere assorbiti e svolgere ruoli protettivi
per l’organismo. L’ acido caffeico e i suoi derivati come l’acido clorogenico, svolgono un’azione
antiossidante e quindi protettiva contro l’azione dannosa esercitata dai radicali liberi. Inoltre,
essi hanno una spiccata attività antinfiammatoria dovuta alla loro capacità di inibire enzimi
coinvolti nel processo infiammatorio come la cicloossigenasi 1 e 2 .

I flavonoidi costituiscono il più grande gruppo di polifenoli; variazioni strutturali negli
anelli permettono di suddividere i flavonoidi in diverse famiglie: flavonoli, flavoni, isoflavoni,
antocianine ed altri. Come riassunto nella figura i flavonoidi sono distribuiti nei diversi alimenti
di origine vegetale.
Distribuzione dei flavonoidi nei diversi alimenti di origine vegetale
Isoflavoni
(genisteina,
daidzeina)
Flavonoidi
Flavonoli (e.g.
quercetina)
Flavanoni,
flavoni
Flavanoli
Antocianine
Proantocianidine
Catechine
Le antocianine (si trovano nelle bacche, nell’uva rossa e nel vino ai quali impartiscono il
caratteristico colore rosso-viola.
Vino
Mirtilli
Ciliegie
Fragole
Antocianine
25-30 mg/100mL
100-400mg/100gr
70-900mg/100gr
30-150 mg/100gr
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I flavoni (luteolina e apigenina) si trovano nel prezzemolo, timo, sedano e cipolla
Prezzemolo
Timo
Sedano
Spinaci
Verdurine colorate delle nonna
misto bieta, cicoria e spinaci
Flavoni (mg/100gr)
Luteolina
Apigenina
1,23
255,93
45,25
2,50
0,63
2,34
0,74
0
0,39
2,21
I flavonoli (quercetina, Kamferolo, miricetina e isoramnetina) si trovano nelle uve bianche e
rosse, cipolle,scalogno, broccoli, cavoli, mele, bacche, te.
Te
Vino
mele
pomodoro
mirtilli
Verdurine colorate delle nonna
misto bieta, cicoria e spinaci
Flavonoli
3-5 mg/100mL
0,2-0,3 mg/100mL
4-8mg/100gr
5-10 mg/100gr
9-10mg/100gr
1,51 mg/100gr
Recenti studi hanno evidenziato che un effetto protettivo associato al consumo di alimenti
ricchi in polifenoli sullo sviluppo di patologie cardiovascolari e tumorali.
L’interesse iniziale in merito ai possibili benefici nei confronti delle patologie cardiovascolari,
derivò dall’osservazione che francesi e italiani , nonostante i regimi alimentari ricchi di grassi,
erano colpiti da malattie cardiache meno di quanto ci si sarebbe dovuto aspettare (il cosiddetto
Paradosso Francese). La ridotta mortalità osservata è stata associata all’assunzione di vino che
come abbiamo visto rappresenta una buona fonte di polifenoli. Studi successivi hanno
investigato i meccanismi molecolari con cui questi composti esercitano il loro effetto protettivo.
La maggior parte dei composti polifenolici esercita un ruolo antiossidante proteggendo le
cellule dai danni causati dai radicali liberi, che si sviluppano con il normale metabolismo
cellulare e a causa di eventi come radiazioni, fumo, agenti inquinanti, raggi UV, attacchi virali e
batterici ecc. Oltre all’azione antiossidante, questi fitonutrienti sono in grado di svolgere
un’azione anti-infiammatoria, inibendo la sintesi e l’attività di mediatori pro-infiammatori
(prostaglandine e tromboxani). Recenti studi hanno evidenziato che l’effetto protettivo è
dovuto anche all’azione vasoprotettrice e alla capacità di questi composti di inibire
l’aggregazione piastrinica, un altro importante fattore nelle malattie cardiovascolari. Infine,
studi condotti sia in vitro che in vivo, hanno dimostrato che alcuni flavonoidi sono in grado di
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modulare i livelli di lipidi plasmatici aumentando i livelli di lipoproteine ad alta densità (che
svolgono un’azione anti-aterogenica) e riducendo dei livelli di lipoproteine a bassa densità e di
trigliceridi (che svolgono un’azione pro-aterogenica).
Alcuni polifenoli hanno dimostrato di possedere anche attività antitumorale che sembra essere
legata alla loro capacità di proteggere le cellule contro l'attacco diretto da carcinogeni o
alterando il loro meccanismo di attivazione o attivando sistemi coinvolti nella loro
detossificazione.
Le betalaine
Le betalaine sono pigmenti di colore rosso e giallo. Essi sono spesso presenti nei petali dei fiori,
ma possono trovarsi anche nei frutti e vegetali. Ad esempio il colore rosso della barbabietola è
dovuto alla presenza delle betalaine. Le betalaine si dividono in due categorie: le betacianine
che sono pigmenti rosso porpora e le betaxantine, meno comuni, che sono pigmenti gialloarancioni. Le betalaine estratte dalla barbabietola vengono utilizzati dall’industria alimentare
come colorante (E162) . L'interesse nei confronti di questi composti è cresciuto dal momento
che sono stati identificati come sostanze con proprietà antiossidanti che possono esercitare
effetti positivi sulla salute dell’uomo. Le betalaine isolate dal fico d'India hanno, infatti,
mostrato una notevole attività antiossidante in diversi modelli cellulari. Inoltre, è stato
dimostrato che le betalaine sono in grado di stimolare l’attività di enzimi epatici coinvolti nella
detossificazione di sostanze potenzialmente tossiche per l’organismo umano.
9
Melatonina
Nei mammiferi la melatonina è un prodotto del metabolismo del triptofano. Viene sintetizzata
nella ghiandola pineale, nella retina, nel tratto gastrointestinale ed in altri tessuti. La
secrezione di melatonina dalla ghiandola è regolata da stimoli visivi provenienti dalla retina, per
cui la produzione di melatonina varia considerevolmente durante le 24 ore del giorno. Durante
la notte si ha un’ alta produzione e secrezione di melatonina che si riflette sui suoi livelli
ematici. Per questo la melatonina è ritenuta responsabile del mantenimento della sincronia del
ritmo circadiano, modulando il ciclo sonno-veglia.
Oltre a regolare il ciclo sonno-veglia, la melatonina svolge altre funzioni importanti tra cui una
azione antiossidante. E’ stato dimostrato che la melatonina è un potente antiossidante in grado
di diffondere in ogni parte dell'organismo, superando persino la barriera ematoencefalica e
quella placentare, proteggendo dunque qualsiasi cellula del corpo dall’attacco dei radicali liberi.
La melatonina è presente in concentrazioni relativamente elevate anche nel nucleo cellulare
pertanto può proteggere le molecole di DNA dai radicali liberi. Inoltre la melatonina stimola
l’attività degli enzimi antiossidanti presenti nelle cellule dell’organismo.
La sintesi di melatonina da parte dei monociti e delle piastrine ha suscitato interesse dei
ricercatori ed è stato suggerito che essa sia coinvolta nella modulazione delle risposta
infiammatoria.
Pertanto la melatonina potrebbe svolgere un ruolo chiave nella prevenzione di patologie acute
(setticemia, asfissia dei neonati) e croniche (patologie metaboliche e neurodegenerative,
cancro, infiammazioni, invecchiamento) che coinvolgono il danno ossidativo e l’infiammazione.
La melatonina è sintetizzata in molti organismi viventi. Di seguito sono riportati i livelli di
melatonina in alcune fonti vegetali. Il suo contenuto è espresso in nanogrammi (ng) per
grammo di prodotto (tabella 1).
Tabella 1- Livelli di melatonina in alcune fonti vegetali.
Semi di girasole 29 ng/g
Semi di finocchio 28ng/g
Semi di cardamomo 15 ng/g
Ciliegie 15-18 ng/g
Anice (semi) 7 ng/g
Avena, mais e riso 1-1,8 ng/g
Ravanello 0,6 ng/g
Pomodoro 0,5 ng/g
Ginger 0,5 ng/g
Banana 0,5 ng/g
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