Proteine

Le proteine (anche protidi) sono sostanze organiche molto complesse e sono uno dei costituenti fondamentali di tutte le cellule del mondo animale e di quello vegetale. Chimicamente parlando sono dei polimeri (macromolecole costituite da numerosi gruppi molecolari) costituiti da residui aminoacidici che sono uniti tra loro da legami peptidici. Le proteine differiscono fra loro per il numero, la composizione e la sequenza degli aminoacidi che le costituiscono. Un indice della complessità e della lunghezza delle proteine è dato dal loro elevato peso molecolare che può raggiungere anche il valore di 7.000.000.

Le proteine sono abbondantemente presenti negli organismi viventi, rappresentano infatti più della metà del peso secco di animali e batteri. Una delle più importanti classificazioni delle proteine è quella che distingue fra semplici e coniugate. Vengono dette semplici se sono costituite soltanto da aminoacidi, mentre sono dette coniugate se a esse è legato un gruppo non proteico (detto anche gruppo prostetico); le coniugate possono essere distinte in diverse classi a seconda del tipo di gruppo prostetico. Le diverse tipologie di proteine coniugate sono le seguenti:

• glicoproteine
• lipoproteine
• nucleoproteine
• emoproteine
• metalloproteine
• fosfoproteine
• flavoproteine.

Nelle glicoproteine il gruppo prostetico è costituito da glicidi (un esempio è rappresentato dall’alfafetoproteina); nelle lipoproteine il gruppo prostetico è costituito da lipidi (un esempio è il colesterolo LDL), nelle nucleoproteine il gruppo prostetico è rappresentato da un acido nucleico (un esempio è rappresentato dai telomeri), le emoproteine contengono un gruppo prostetico eme (un esempio è rappresentato dall’emoglobina), le metalloproteine sono sostanze la cui frazione non proteica è rappresentata da ioni metallici (per esempio la ferritina), le fosfoproteine hanno come gruppo prostetico l’acido fosforico (per esempio la caseina) mentre le flavoproteine hanno come gruppi prostetici i nucleotidi flavinici (un esempio di flavoproteine è rappresentato dai fotorecettori responsabili della sensibilità alla luce blu, ovvero la fototropina 1 e la fototropina 2).

A cosa servono le proteine

Le proteine sono presenti negli alimenti di origine animale (carne, latte, uova, pesce ecc.) e in quelli di origine vegetale (cereali, leguminose ecc.).

Le proteine contengono sempre carbonio, idrogeno, azoto e ossigeno; possono anche contenere ferro, fosforo, rame, zinco e zolfo; l’unità base delle proteine sono gli aminoacidi, di cui sono note venti tipologie; il loro numero genera, con tutte le varie combinazioni, un’enorme varietà di proteine. La sequenza di aminoacidi in una proteina può essere avvolta a elica, essere globulare o combinarsi con più catene assieme: tale costituzione dipende strettamente dalla funzione svolta, distinguendo le proteine in fibrose, globulari ecc.

Gli animali costruiscono le proteine necessarie all’organismo trasformando in aminoacidi le proteine assunte con l’alimentazione, per poi ricombinarli nelle proteine necessarie seguendo le informazioni fornite dal proprio DNA, nella sintesi proteica. Alcuni aminoacidi vengono sintetizzati direttamente dall’organismo. Otto aminoacidi non sono prodotti dal corpo umano e devono essere perciò assunti con l’alimentazione (per tale ragione vengono chiamati aminoacidi essenziali): sono leucina, isoleucina, valina (questi primi tre aminoacidi sono quelli denominati a catena ramificata), lisina, treonina, metionina, fenilalanina, triptofano. Per i bambini risultano essenziali anche arginina e istidina.

Le proteine sono fondamentali per la costruzione della massa muscolare, costituiscono il 90% del peso del sangue a secco, l’80% dei muscoli ed il 70% della pelle.

Un semplice schema di digestione delle proteine

Le proteine svolgono funzioni biomeccaniche (muscoli e pelle), biologiche (per esempio ormoni e anticorpi) e plastiche, fornendo il materiale per costruire e riparare le varie strutture del corpo.

Fabbisogno proteico

I protidi sono molecole fondamentali per il nostro organismo; esse sono presenti nel plasma, nei tessuti, nei muscoli. Intervengono nella definizione del patrimonio genetico, nella sintesi di emoglobina e di mioglobina; la maggior parte degli ormoni e tutti gli enzimi sono di origine proteica.

A differenza di quanto accade con carboidrati e lipidi, il corpo non immagazzina scorte proteiche, anche se circa il 15% di esso è costituito da proteine (circa la metà se non si considera l’acqua). Circa il 65% del contenuto proteico è presente nei muscoli.

Per l’organismo è di fondamentale importanza il processo con cui (grazie all’impiego dei protidi) si sintetizzano i tessuti e l’equilibrio che si stabilisce fra costruzione (anabolismo) e distruzione (catabolismo) per esempio in seguito a intensa attività fisica. In determinate condizioni l’organismo smonta le proteine contenute nel muscolo per ricavarne energia; se le proteine sono assunte in quantità insufficiente, la fase di costruzione non riesce a ripristinare le perdite muscolari avvenute nella fase catabolica: si avrà pertanto una perdita di massa muscolare.

Poiché esiste comunque un limite all’aumento della massa muscolare e il catabolismo proteico aumenta in situazioni di carenza di carboidrati, se si assumono troppe proteine, quelle in eccesso vengono trasformate in grassi di deposito e le scorie sono eliminate come urea con sovraccarico del rene che deve purificare il sangue dall’urea per la sua successiva eliminazione con le urine.

Sul fabbisogno proteico di un sedentario non in sovrappeso c’è un notevole accordo: per un adulto circa 0,83 g di proteine per kg di peso corporeo, secondo la formula FP=0,83*P.

Le cose cambiano quando si introduce una correzione per l’attività sportiva o lavorativa. Basti pensare che i body builder arrivano anche a quattro volte i valori raccomandati per i sedentari. Non esistono studi scientifici su soggetti in condizioni normali (cioè non sottoposti a trattamenti dopanti) che giustifichino tali aumenti: alcuni studi hanno mostrato che aumentare fino a tre volte la dose proteica giornaliera non ha prodotto nessun miglioramento nelle prestazioni durante allenamenti pesanti.

La ricerca più eclatante è quella di Tarnopolski del 1988. Raccogliendo l’azoto espulso con le urine, le feci e il sudore è possibile calcolare l’equilibrio del bilancio proteico; la ricerca prese in esame tre gruppi, sedentari, body builder e atleti di fondo. Il risultato fu che per i body builder, l’integrazione corretta per mantenere l’equilibrio doveva essere di 1,2 g per kg di peso, mentre per gli atleti di fondo di 1,6 g.

Ricerche successive indipendenti (cioè non commissionate da fornitori di integratori proteici) hanno confermato gli studi di Tarnopolski, arrivando al massimo a indicare una dose proteica di 2 g per kg in body builder professionisti natural (cioè che non fanno uso di anabolizzanti) e una dose di 1,5 g per kg di peso per l’abituale frequentatore della palestra con allenamento orientato alla forza muscolare. È chiaro che questi risultati possono spiegare come in molti body builder decisamente “cresciuti” non sia l’assunzione proteica a incrementare la massa magra quanto l’assunzione di sostanze anabolizzanti (naturali o no) che stimolano un’anomala sintesi proteica.

Quante calorie forniscono i protidi? – Quando viene bruciato un grammo di proteine si sviluppano mediamente 5,65 kcal; questo potere energetico però non viene utilizzato completamente dal nostro organismo che non è in grado di sfruttare al massimo l’azoto che tali macronutrienti contengono; si ha quindi una riduzione del potere energetico dei protidi che passa da 5,65 a 4,35; dal momento che il nostro organismo assorbe circa il 92% delle proteine che vengono introdotte tramite gli alimenti si può stimare che esse forniscano mediamente circa 4 kcal/g.

Le proteine animali vengono assorbite in misura maggiore di quelle vegetali (97% contro il 78%).

Qualità delle proteine

La qualità delle proteine può essere valutata attraverso modalità diverse fra loro. Di seguito esamineremo alcuni fra i molti indici che nel corso degli anni sono stati proposti dagli addetti ai lavori.

Valore biologico delle proteine (VB)

Il valore biologico delle proteine (VB) è probabilmente l’indice più importante (e più utilizzato) per la valutazione della qualità delle proteine. Questo indice mostra quanto la composizione aminoacidica è sbilanciata. Scientificamente indica la quantità di azoto trattenuto per il mantenimento e/o l’accrescimento; viene stabilito verificando la quantità di azoto che viene assorbito e utilizzato al netto di tutte le perdite che si verificano attraverso le escrezioni urinarie, fecali ecc.

Il valore di riferimento è l’uovo il cui valore biologico è 100 (sono stati anche proposti valori fino a 150 per proteine del siero del latte).

Le proteine vegetali possono costituire una valida alternativa alle proteine di origine animale?

Proteine del siero del latte – Hanno un alto valore biologico (VB>100). Possono essere ottenute per ultrafiltrazione (contengono al massimo il 6% di grassi e l’80% circa di proteine), per microfiltrazione (con proteine superiori all’80% e grassi inferiori all’1%) o per scambio ionico (con grassi inferiori all’1% e proteine superiori al 90%, quelle di migliore qualità).

Proteine dell’uovo – Hanno un valore biologico di 100, rallentano lo svuotamento gastrico, abbassando l’indice glicemico degli alimenti glicidici.

Proteine del latte – Hanno un VB superiore a 90 e un tempo di digeribilità medio.

Proteine della caseina – Hanno un VB inferiore a 80. Sono molto sazianti (la caseina tende ad assorbire acqua) e sono digerite piuttosto lentamente.

Proteine della soia – Hanno un VB inferiore a 75.

Proteine del grano – Hanno un VB inferiore a 55. Sia queste sia le precedenti non presentano uno spettro aminoacidico buono.

Integrazione proteica e VB – Come più volte sottolineato (si consultino gli articoli sul body building e sugli aminoacidi) un’integrazione proteica non è sempre consigliabile. In realtà esistono alcune categorie (per esempio body builder professionisti, chi prepara le ultramaratone, chi non mangia carne né pesce per scelta o semplicemente per scarsa appetibilità ecc.) che richiedono necessariamente un’integrazione di tale tipo. Nel caso dei vegetariani lo spettro aminoacidico delle proteine vegetali non è ottimale ed è opportuna un’integrazione proteica da proteine del latte o dell’uovo (per i vegetaliani che rifiutano ogni alimento di origine animale ciò è evidentemente impossibile).

Si deve notare che la cottura dei cibi diminuisce notevolmente il valore biologico delle proteine (per esempio dopo la cottura la carne di pollo ha un VB di 76 e la carne di manzo addirittura di 50). Questo è l’unico punto a favore di chi sostiene l’uso di integratori proteici nell’alimentazione. In realtà la quota proteica calcolata nelle varie diete presuppone la cottura dei cibi.

Pertanto quando si parla di un apporto proteico del 20% si presuppone che le proteine derivino da un mix di cibi cucinati o meno (per esempio il formaggio); usare integratori proteici con alto VB innalza ulteriormente la quota proteica nell’alimentazione.

Rapporto di efficienza proteica

Il rapporto di efficienza proteica (PER) è un parametro che indica l’aumento di peso per 1 g di proteina ingerita in animali cavia in condizioni nutrizionali standardizzate.

Il PER delle proteine del latte corrisponde a 3,1; quello della caseina è 2,9 e quello delle proteine del siero del latte è 3,6. Più basso il PER delle proteine della soia e del grano, rispettivamente corrispondenti a 2,1 e 1,5.

Coefficiente di utilizzazione digestiva (CUD) o digeribilità (D o PD)

Il coefficiente di utilizzazione digestiva (CUD) è un indice che si ricava dalla seguente formula: (azoto assorbito/azoto introdotto con il regime alimentare)*100. Il massimo valore ottenibile è 100. Con il CUD si indica l’efficienza con la quale viene digerita la proteina che si prende in esame. Fra le proteine maggiormente digeribili vi sono quelle del grano, del latte e della soia.

PDCAAS (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score, valore degli aminoacidi corretto per la digeribilità delle proteine)

Il PDCAAS è un indice relativamente recente che è stato adottato nel 1993 dalla FDA e dalla FAO/WHO in quanto ritenuto il miglior metodo per la valutazione della qualità delle proteine. Il valore massimo del PDCAAS è 1,0 (ogni proteina che ha questo valore viene considerata come “completa” per l’essere umano).

La formula che viene utilizzata per calcolare il PDCAAS è la seguente: (mg dell’aminoacido limitante in 1 g delle proteine testate/mg dello stesso aminoacido in 1 g delle proteine di riferimento)* % della digeribilità basata sulle feci.

Tra gli alimenti che raggiungono il massimo punteggio troviamo l’albume, le proteine del siero del latte e la caseina. Ottimo il punteggio della carne di manzo, 0,92.

Dal momento che la formula fa riferimento al concetto di aminoacido limitante è opportuno fornire una breve spiegazione su cosa si intende con questa espressione. Com’è noto, tutte le proteine alimentari contengono i cosiddetti aminoacidi essenziali; quando all’organismo umano forniamo proteine alimentari queste vengono scisse in aminoacidi che sono utilizzati per la sintesi di proteine umane; arrivati a un certo punto di questo processo, uno degli aminoacidi essenziali si esaurirà prima degli altri; in quel momento l’organismo interrompe la produzione di proteine dal momento che viene a mancare un tassello fondamentale che non può essere autoprodotto; il primo aminoacido a esaurirsi viene quindi definito aminoacido limitante della proteina che si prende in esame.

Indice (o punteggio) chimico

L’indice chimico (IPC) è un indice che viene ottenuto grazie alla seguente formula: (aminoacido limitante/aminoacido limitante nelle proteine dell’uovo)*100. Si fa riferimento alle quantità contenute in un grammo della proteina che viene presa in esame. Quanto più alto è il valore dell’indice chimico, tanto più alta sarà la percentuale degli aminoacidi essenziali presenti.

Utilizzazione proteica netta (NPU)

Con questo indice si indica la quota di azoto introdotto che viene trattenuto dall’organismo. La formula è la seguente: (g di azoto utilizzati (trattenuti)/g di azoto ingeriti); questo valore corrisponde al VB*CUD espresso in percentuale. Come si vede gli indici utilizzati per valutare la qualità delle proteine sono numerosi e molti di essi sono più complessi e in linea di massima meno attendibili del semplice VB.