Idrogenazione dei grassi e colesterolo
di Denis Tonet

Idrogenazione dei grassi

Dal punto di vista biochimico con il termine grassi (o lipidi) si intende un vasto gruppo di composti comprendenti: acidi grassi, trigliceridi, fosfolipidi e colesterolo.

Comunemente invece con il termine “grassi” si intendono prevalentemente i trigliceridi.

I trigliceridi hanno una struttura molecolare che assomiglia ad un pettine con tre denti: i denti sono gli acidi grassi (i componenti fondamentali) e la spina a cui sono uniti è una molecola chiamata glicerolo.


 

Figura 1

La struttura di un acido grasso (uno dei tre denti del pettine) è formata essenzialmente da due parti (figura 2):

·         dalla coda (la parte grassa, insolubile in acqua) che è una catena di varia lunghezza formata da atomi di carbonio legati tra loro e ciascuno dei quali è accoppiato generalmente a due atomi di idrogeno,

·          dalla testa (la parte con caratteristiche acide, solubile in acqua) formata da un gruppo carbossilico.

Figura 2


 
Gli acidi grassi si distinguono in:
saturi, monoinsaturi e polinsaturi.

La distinzione è chimica ma come tra breve vedremo ha notevoli implicazioni pratiche.

Se nella “coda” sono presenti una o più coppie di atomi di carbonio uniti tra di loro da un doppio legame, l'acido grasso si definisce insaturo (figura 3)

  • Acido grasso saturo (un esempio è l’acido stearico): nessun doppio legame carbonio-carbonio nella sua molecola;
  • acido grasso monoinsaturo (un esempio è l’acido oleico): presenza di un doppio legame carbonio-carbonio nella sua molecola;
  • acido grasso polinsaturo: presenza di due o più doppi legami carbonio-carbonio nella sua molecola  (un esempio è l’acido linoleico con due doppi legami e l’acido linolenico (non presente in figura) con tre doppi legami):


Figura 3
 

Dalla figura 3 si può notare che nel punto in cui si ha la presenza di un doppio legame carbonio-carbonio la molecola “si piega”, mentre in assenza di doppi legami carbonio-carbonio la molecola è lineare.

E' proprio questa diversa forma delle molecole a conferire una delle più importanti caratteristiche agli acidi grassi: la consistenza. Se la forma è lineare le molecole si impaccano bene e a temperatura ambiente il grasso è solido; viceversa, se la forma è piegata, le molecole non si impaccano bene e a temperatura ambiente il grasso è liquido (oli).

I doppi legami carbonio-carbonio (se presenti nella molecola dell'acido grasso) conferiscono anche un'altra importantissima proprietà: la conservabilità.

La presenza del doppio legame carbonio-carbonio rende la molecola dell'acido grasso che la contiene, più facilmente deteriorabile e ossidabile da parte di agenti quali luce, calore e ossigeno. Più doppi legami sono presenti nella molecola più “delicato” è il grasso e più difficoltosa la sua conservazione.

Gli acidi grassi difficilmente sono liberi: con la dieta li assumiamo sotto forma di trigliceridi (il grasso comunemente detto). Quindi quando si parla di grassi saturi o insaturi ci si riferisce alla presenza in percentuale rispettivamente di acidi grassi saturi o insaturi nella composizione del trigliceride.

Nella figura 1 il trigliceride rappresentato è composto da due acidi grassi saturi ed un acido grasso monoinsaturo.

 
tipo di grasso
consistenza a temperatura ambiente
conservabilità
fonti
saturo
solido
buona

Alimenti di origine animale:

quindi nei grassi animali (strutto, burro, parte grassa delle carni) e nei formaggi

Alimenti di origine vegetale:

olio di palma, olio di palmisti ,olio di cocco

monoinsaturo
e
polinsaturo
liquido
da bassa
a scarsa,

più sono saturi e più sono difficili da conservare.

(pericolosi se rancidi)

Alimenti di origine animale:

Generalmente nel pesce (sgombro, sardine, alici, ecc.)

Alimenti di origine vegetale:

olio di oliva, sesamo, girasole, lino, cartamo, soia, colza, ecc

 
 



Alcuni oli di semi sono molto economici da ottenere. La maggior parte di questi oli ha un elevato contenuto di grassi polinsaturi, caratteristica questa che ne rende difficoltosa la conservazione.

Anche se poco costosi, questi oli non sono economicamente vantaggiosi perché non possono entrare come ingredienti in prodotti che devono durare a lungo. Per poter stare per tanto tempo sullo scaffale dei supermercati bisogna che i grassi usati per confezionare il prodotto non contengano troppi grassi insaturi. Perché non “trasformare” allora i doppi legami carbonio-carbonio presenti nella molecola del grasso in singoli legami carbonio-carbonio? E’ la presenza di questi doppi legami che rende instabile e poco conservabile questo tipo di grassi. E da questa “trasformazione” cosa si otterrebbe? Una molecola formata da singoli legami carbonio-carbonio, cioè un grasso saturo e quindi più conservabile. Questa “trasformazione” esiste e si chiama saturazione o idrogenazione.

L’idrogenazione è quindi un processo industriale che sostituisce in parte, nei grassi parzialmente idrogenati, o totalmente nei grassi totalmente idrogenati, i doppi legami carbonio-carbonio presenti nel grasso insaturo di partenza, con singoli legami carbonio-carbonio. Il prodotto finale di questo processo è un grasso saturo e quindi solido. La margarina ne è un esempio.

Il tutto per avere un grasso a buon mercato e che si conservi per tanto tempo (figura 4).

 
 Figura 4

 

Il processo di idrogenazione richiede la presenza di catalizzatori metallici (nickel, alluminio), temperature superiori ai 200 °C e idrogeno gassoso.

Se il processo non prevede l’idrogenazione totale ma parziale (grassi parzialmente idrogenati), non tutti i doppi legami vengono sostituiti con singoli legami. Vuol dire che nel prodotto finale restano ancora dei doppi legami.

Qui sta il punto più importante di tutto il discorso. Le  molecole in cui sono rimasti i doppi legami restano insature. Alla fine di un processo di idrogenazione parziale si ottiene quindi una parte di grasso saturo e una parte di grasso insaturo (figura 5 e 6). Questo grasso insaturo che rimane nel prodotto finale, a causa dell’alta temperatura raggiunta durante il processo è diverso da quello di partenza (figura 5): passa dalla forma detta “cis” alla forma detta “trans” (figura 5). In pratica il doppio legame carbonio-carbonio fa “mezzo giro” e la molecola da “piegata” si ritrova “lineare”.

 
 
Figura 5

 
 
 
                                                                          Figura 6
 

Quindi i  “grassi parzialmente idrogenatati” sono composti da: grasso saturo e grasso insaturo “trans”; le loro molecole sono entrambe lineari (figura 6). Ciò significa che in termini di consistenza a temperatura ambiente i due grassi sono entrambi solidi.

Il  problema è che in natura di grassi detti “trans” ce n’è una piccola quantità, esistono quasi esclusivamente nella forma detta “cis”. Per questo il nostro organismo non li metabolizza correttamente e cerca di utilizzarli come se fossero dei grassi “cis”. Questo causa problemi di interferenza in molte e importanti reazioni metaboliche e un impatto negativo sul metabolismo del colesterolo.

Grassi “trans” sono presenti in alimenti che recano in etichetta ingredienti come: “grassi idrogenati o parzialmente idrogenati”o “margarina”. Ma anche “grassi vegetali”e “oli di semi ed oli vegetali” non meglio identificati è possibile che abbiano subito un processo di idrogenazione.

 

Il colesterolo

 

Il colesterolo, che fa sempre parte della grande categoria dei grassi, è una sostanza indispensabile al nostro corpo. E’ paragonabile ad un “coltellino svizzero”: può svolgere molte funzioni.

Per citarne alcune:

·         dal colesterolo vengono prodotti i sali biliari che servono a digerire i grassi,

·         è fondamentale per la produzione di molti ormoni (es. ormoni sessuali),

·         interviene nella produzione di vitamina D nella pelle,

·         fa parte della struttura delle membrane cellulari (serve a dare consistenza),

·         ecc.

Ma se è tanto utile, perché allora è tanto temuto e pericoloso?

Dal punto di vista biochimico ci sono alcuni aspetti da tenere in considerazione:

  • E’ il colesterolo presente nel sangue ad essere pericoloso non quello all’interno delle cellule. Una volta che il colesterolo è entrato all’interno delle cellule, là svolge le sue preziose funzioni ma, finché è in circolazione nel sangue e soprattutto in eccesso, tende a depositarsi sulla parete delle arterie iniziando così un processo di occlusione che può portare col tempo a patologie cardiovascolari.
  • Il colesterolo presente negli alimenti non fa aumentare di molto il colesterolo nel sangue. Buona parte del colesterolo viene prodotto dal nostro corpo a partire da grassi e zuccheri.
  • Non esiste colesterolo buono e colesterolo cattivo: di colesterolo ce n’è uno solo,  è il modo in cui viene trasportato che fa la differenza.
 
Esaminiamo meglio i precedenti punti.

Le cellule quando hanno bisogno di colesterolo sono in grado di produrlo al loro interno, anche se in condizioni normali preferiscono riceverlo attraverso il sangue.

Il fegato produce buona parte del colesterolo in circolo nel sangue (figura 7) partendo dalla materia prima (Acetil-CoA) la quale può essere ottenuta da zuccheri e grassi. Oltre alla materia prima è indispensabile la presenza dell’ enzima (HMG-CoA reduttasi).

Il colesterolo essendo un grasso, nel sangue, che è una soluzione acquosa, non si “scioglie”.

Per essere “sciolto” e quindi trasportato, il fegato lo deve prima “incapsulare” in un contenitore formato da lipoproteine di trasporto. Queste lipoproteine di trasporto assieme a trigliceridi e colesterolo formano un unico contenitore il quale inviato dal fegato al sangue, può arrivare ai tessuti che ne hanno bisogno. Dopo aver rilasciato parte dei trigliceridi di cui era composto alle varie cellule, questo contenitore si trasforma in LDL (lipoproteine a bassa densità) ed inizia a rilasciare il colesterolo. Sono queste LDL (che sono piccole) ad essere pericolose (il cosiddetto colesterolo cattivo) per la loro tendenza a depositarsi sulla parete delle arterie, se sono in eccesso.

 

Figura 7
 
Il destino di queste LDL è rappresentato in figura 8.

Un caso favorevole si ha quando le LDL incontrano altre lipoproteine di trasporto, le HDL (lipoproteine ad alta densità) che riportano le LDL di nuovo al fegato il quale le “smonta” e può decidere se riutilizzare oppure smaltire il colesterolo in eccesso.

Le LDL (piccole) distribuiscono il colesterolo alle cellule, le HDL (grandi) ripuliscono il sangue dalle LDL in eccesso funzionando da spazzini (il cosiddetto colesterolo buono), ma fanno quello che possono: se le LDL sono tante e le HDL poche, questo lavoro di pulizia non è molto efficace. Ecco perché è importantissimo il rapporto tra LDL ed HDL. Un rapporto LDL/HDL=3 o minore

è ottimale. In altri termini è meglio che per ogni HDL non ci siano più di tre LDL.

 
Figura 8
 

Un altro caso favorevole si ha quando le cellule hanno bisogno di colesterolo; se la cellula non lo produce da sé porta sulla sua superficie dei recettori che hanno il compito di prendere le LDL dal sangue e portarle al suo interno.

Una volta che le LDL sono all’interno della cellula non c’è più pericolo. Più recettori ci sono sulla superficie della cellula e più LDL vengono rimosse dal sangue (è una pulizia paragonabile a quella che fanno le HDL).

Altro destino delle LDL è quello più temuto: si depositano sulla parete delle arterie causando quanto detto sopra.

Infine le LDL nel sangue si possono ossidare per carenza di antiossidanti, presenza di radicali liberi, ecc. Se ossidate le LDL non vengono più riconosciute dai recettori sulla superficie cellulare, non possono quindi più essere utilizzate ed il loro destino è, come prima, quello di depositarsi sulla parete delle arterie.

 

La maggior parte del colesterolo che l’organismo utilizza non è di origine alimentare ma autogena; il fegato è il maggior produttore. Per produrre colesterolo sono necessari: la materia prima (Acetil-CoA) e la presenza dell’enzima HMG-CoA redattasi), questo non solo per il fegato ma per qualsiasi cellula.

Una eccessiva assunzione di grassi e zuccheri, che possono venire trasformati in Acetil-CoA, rende disponibile molta materia prima.

Per quanto riguarda l’enzima, come tutti gli enzimi può essere indotto o inibito.

Se indotto produce molto colesterolo, se inibito ne produce poco.

Enzima inibito significa meno colesterolo prodotto e anche maggior rimozione delle LDL dal sangue. Infatti se l’enzima è poco attivo, è poco attivo anche all’interno delle cellule. La cellula producendo per sè meno colesterolo e dovendo prendere il resto dal sangue porta in superficie più recettori.

Enzima indotto significa al contrario più colesterolo prodotto ma anche minor rimozione delle LDL dal sangue. Infatti se l’enzima è molto attivo, le cellule producono al loro interno, per il loro fabbisogno, un po’ più di colesterolo, portano in superficie meno recettori.

Tra gli induttori dell’enzima troviamo l’ormone insulina. Gli alimenti ad alto indice glicemico, ad esempio zuccheri semplici, inducono un aumento della concentrazione di insulina.

Tra gli inibitori dell’enzima troviamo l’ormone glucagone e l’acido butirrico. Quest’ultimo viene prodotto nel colon, partendo dalla fibra alimentare, per fermentazione batterica.

Ad esempio la fibra alimentare, solubile ed insolubile, riduce la colesterolemia in modi diversi:

•         dalla sua fermentazione si formano inibitori della sintesi del colesterolo, es. l’acido butirrico che inibisce l’enzima HMG-CoA reduttasi

•         rallenta l’assorbimento degli zuccheri (evita il picco di insulina)

•         riduce l’assorbimento di colesterolo e di sali biliari: costringe a produrre altri sali biliari, consumando colesterolo.

 

La logica conseguenza è che alimenti che inducono picchi di insulina (bevande zuccherate, zuccheri semplici, eccesso di cereali raffinati sotto varie forme, ecc) aumentano la colesterolemia.

Purtroppo i grassi “trans” di cui accennavo nella prima parte, tendono a far aumentare le LDL e a far diminuire le HDL.


 
 
 
 
 
 
 
 
Nota.

Gli schemi, i disegni e le immagini 3D delle molecole sono stati realizzati dall'autore.

 
Bibliografia:
Appunti da lezione di biologia e chimica organica

Raul Vergini – Grassi che curano, grassi che ammalano – Società editrice Andromeda

http://www.sio-triveneto.it/Pocket%20Review/PR-TransFattyAcids.pdf
http://www.news-medical.net/health/Trans-Fat-Regulation-%28Italian%29.aspx

Catani, Savini – Appunti di biochimica per le lauree triennali –Piccin

Mario Rippa - Fondamenti di chimica – Italo Bovolenta Editore

Michele Samara – Corso di Biochimica per le lauree sanitarie – Piccin

http://www.cuore.iss.it/     sito dell’ Istituto Superiore di Sanità
Cominicati Andromeda – Carta2000


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