Gli aminoacidi sono i mattoni che costituiscono le proteine, grandi molecole la cui struttura e le cui funzioni sono dovute proprio alla sequenza degli aminoacidi che le compongono. Gli aminoacidi sono dei composti del carbonio caratterizzati, a differenza di grassi e zuccheri, dalla presenza di atomi di azoto nella loro molecola.
Struttura e Classificazione degli Aminoacidi
La struttura è semplice: un atomo di carbonio centrale lega un gruppo amminico -NH2, un gruppo carbossilico -COOH, un atomo di idrogeno e una catena laterale - indicata con la lettera R - che è diversa in ognuno degli aminoacidi noti. Il gruppo amminico impartisce proprietà basiche alla molecola, mentre quello carbossilico determina proprietà acide, per cui gli aminoacidi sono molecole anfotere, che hanno un comportamento sia acido che basico: al pH fisiologico - compreso tra 7,3 e 7,4 - entrambe i gruppi sono ionizzati, cioè dotati di carica.
Gli aminoacidi posso essere classificati in molti modi diversi, a seconda delle caratteristiche che vengono prese in esame. Per chi si interessa di nutrizione sono decisamente più utili classificazione che si basano sul destino degli aminoacidi presenti negli alimenti.
Aminoacidi Essenziali vs. Non Essenziali
In natura si trovano molte decine di aminoacidi, ma il corpo umano ne utilizza solo 20 per la sintesi delle proteine. Da dove provengono i 20 aminoacidi che l’organismo utilizza per la sintesi proteica? In parte provengono dagli alimenti che mangiamo ed in parte sono sintetizzati dal nostro organismo a partire da altre molecole.
Gli amminoacidi essenziali sono quella categoria di amminoacidi che il nostro organismo non riesce a produrre autonomamente in quantità sufficiente al suo fabbisogno, obbligandoci ad assumerli con la dieta. Ma solo 9 di questi sono amminoacidi essenziali, perché solo 9 non possono essere prodotti dal nostro corpo in maniera autonoma.
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Gli amminoacidi proteinogenici - cioè che sono utilizzati per la costruzione delle proteine - sono 20. Gli amminoacidi essenziali sono: fenilalanina, isoleucina, istidina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano e valina.
Mentre gli amminoacidi essenziali e non essenziali svolgono un ruolo importante nel corpo, gli studi hanno dimostrato che l’ingestione di aminoacidi non essenziali non è necessaria per stimolare la sintesi delle proteine muscolari.
Aminoacidi Essenziali (EAA) e Aminoacidi a Catena Ramificata (BCAA)
Aminoacidi EAA vs BCAA. EAA in inglese significa niente più di Essential Amino Acid. Ma ci sono tre EEA che hanno caratteristiche speciali e per questo vengono raggruppati nella definizione di BCAA - branched chain amino acids (aminoacidi a catena ramificata). I BCAA sono leucina, isoleucina e valina.
Cosa cambia? Gli amminoacidi BCAA si differenziano, nel gruppo degli amminoacidi EAA - di cui fanno parte - per due ragioni: la loro struttura ramificata e la capacità di essere assimilati direttamente dall’intestino senza dover passare dal fegato.
Isoleucina: è uno dei tre aminoacidi a catena ramificata (gli altri sono leucina e valina) ed è fortemente concentrata nel tessuto muscolare dove promuove la sintesi proteica.
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La maggior parte delle formule pre-allenamento e intra-allenamento di alta qualità contengono già BCAA, lasciando gli EAA come il perfetto integratore post-allenamento, specialmente per coloro che non consumano prodotti proteici a base di latte.
Importanza degli Aminoacidi Essenziali per la Sintesi Proteica
La disponibilità degli aminoacidi è un fattore limitante per i processi di sintesi proteica che possono essere bloccati a causa della carenza di un singolo aminoacido essenziale. In alcuni casi è sufficiente la carenza di un solo aminoacido perché la proteina non venga sintetizzata o venga prodotta una proteina non funzionante. Se in una proteina vi devono essere 25 molecole dell’aminoacido essenziale leucina ma l’organismo ne riesce ad inserire solo 23, la proteina potrebbe funzionare poco o per nulla.
Quando un aminoacido non è presente nell’organismo umano in quantità adeguate le proteine che dovrebbero contenere quell’aminoacido sono sintetizzate con difficoltà crescente. L’organismo può sostituire l’amminoacido carente con uno simile, ma la proteina che si forma non funziona altrettanto bene.
Se l'apporto di uno degli amminoacidi essenziali è inferiore al necessario, l'utilizzo degli altri amminoacidi verrà ostacolato compromettendo la sintesi proteica (che risulterà inferiore a quella normale), anche in presenza di un'adeguata assunzione totale di azoto.
I segni fisici di una carenza di sintesi proteica includono: edema, incapacità di crescita nei neonati e nei bambini, scarsa muscolatura, pelle squamosa e capelli sottili e fragili.
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D'altro canto, affinché la sintesi proteica possa concludersi positivamente, la presenza relativa di aminoacidi essenziali dev'essere ottimale.
Con questo termine ci si riferisce, in parole povere, a un processo inverso a quello digestivo che ha lo scopo di fornire all'organismo i materiali per la crescita, il mantenimento e la ricostruzione delle strutture cellulari.
L’ m-TOR è una protein-chinasi che ha dimostrato di aumentare il potenziale muscolare se opportunamente stimolato.
Per stimolare al massimo la sintesi proteica con il supplemento di EAA possono bastarne tra i 6 e non più di 10 g. Viene inoltre riferito che 9 g di EAA corrispondano a 20 g di proteine “intere”.
Fonti Alimentari di Aminoacidi Essenziali
Le proteine sono nutrienti base per l’organismo umano: per far sì che il nostro corpo sia in grado di sintetizzarle e ne abbia a disposizione nella quantità giusta, è importante assumere gli amminoacidi essenziali con dieta o integrazione. Gli alimenti molto ricchi di aminoacidi essenziali sono le uova, le carni rosse ed il latte. Ciò significa che in una dieta vegetariana stretta priva di questi tre gruppi di alimenti vi è un elevato rischio di carenza di aminoacidi essenziali.
Tutti gli amminoacidi essenziali possono essere assunti da una proteina completa. Le proteine complete sono contenute quasi sempre in alimenti animali. Tra gli alimenti più ricchi di proteine complete - dette anche nobili - troviamo: manzo, pollo e tacchino, coniglio, tonno, sgombro e uovo. Nell’uovo, in particolare nell’albume, troviamo la proteina completa con il più alto valore biologico: l’albumina. L’albumina contiene tutti gli amminoacidi essenziali e può essere facilmente assimilata e utilizzata dal nostro corpo per strutturare le proteine. Perché è proprio a questo che servono gli amminoacidi essenziali!
Anche alimenti che presentano proteine carenti di uno o più aminoacidi essenziali quando combinati in maniera attenta possono sopperire in maniera completa al fabbisogno giornaliero. Una combinazione vincente è quella tra cereali, carenti di lisina, e legumi, carenti di metionina, che assieme compensano le loro mancanze. Non è difficile riconoscere tra querste combinazioni piatti popolari della nostra tradizione: riso e biso o pasta e fagioli, ad esempio, scelte che accanto al gusto andavasno a soddisfare i bisogni fisiologici del nostro organismo, facendo di necessità virtù.
Un'integrazione di cereali e legumi, in quantità opportuna, costituisce un complesso proteico ben equilibrato in grado di coprire il fabbisogno di aminoacidi essenziali.
Anche carne, latticini e uova contengono un aminoacido limitante (generalmente metionina o triptofano).
Alcune combinazioni, come cereali e leguminose (mais e fagioli, soia e riso, fagioli rossi e riso ecc), contengono tutti gli amminoacidi essenziali necessari per l'uomo in quantità adeguate. Tuttavia, l'idea che gli alimenti a base vegetale debbano essere necessariamente combinati all'interno dello stesso pasto per fornire agli umani tutti gli aminoacidi essenziali è stata gradualmente superata.
Mangiando solo cibi vegetali, soprattutto per un lungo periodo di tempo, si può garantire l'apporto di tutti gli amminoacidi essenziali solo variando più possibile la tipologia degli alimenti scelti.
Valore Biologico delle Proteine
Sono stati fatti diversi tentativi per esprimere la "qualità" o il "valore" di vari tipi di proteine. La misura più nota in Italia, come abbiamo detto, è il valore biologico (VB). Ricordiamolo quando si parla di valore biologico delle proteine, senza fare costantemente riferimento alla carne o alle proteine del latte, che sono semplicemente alcune delle tante scelte possibili, non sempre le migliori.
Introdotto dall’Organizzazione Mondiale della Sanità nel 1993, si basa sulla comparazione del profilo aminoacidico della proteina in esame con un profilo aminoacidico di riferimento: il punteggio massimo è 1 e indica che la proteina studiata fornisce il 100% della quantità necessaria dell’aminoacido essenziale considerato.
Misura la quantità di proteine presenti nel cibo consumato che viene assorbita e incorporata nelle proteine del soggetto che consuma quel cibo. È un indicatore complesso da misurare ma molto pratico e ampiamente utilizzato in ambiti diversi. Tuttavia ha dei limiti, è infatti fortemente dipendente dalla composizione in aminoacidi della proteina e soprattutto dalla carenza di aminoacidi essenziali che sono ovviamente fattori limitanti per i processi di sintesi proteica. Inoltre è influenzato anche dalla modalità di cottura e dalla presenza di vitamine e minerali che possono alterare disponibilità e assorbimento degli aminoacidi presenti.
La massima efficienza di utilizzazione metabolica delle proteine e degli AA essenziali sarà ottenuta quando l'amminogramma (quantità relativa dei diversi AA essenziali) assorbito, e nel sangue, sarà il più simile possibile all'amminogramma trattenuto o richiesto dall'animale.
Pertanto, il valore biologico delle proteine assorbite e di ciascun AA essenziale sarà presumibilmente ottimale.
Concetto di Proteina Ideale
Il concetto di Proteina Ideale è stato proposto più di 50 anni fa da Mitchell (1964) ed è ancora valido. La massima efficienza di utilizzazione metabolica delle proteine e degli AA essenziali sarà ottenuta quando l'amminogramma (quantità relativa dei diversi AA essenziali) assorbito, e nel sangue, sarà il più simile possibile all'amminogramma trattenuto o richiesto dall'animale. Pertanto, il valore biologico delle proteine assorbite e di ciascun AA essenziale sarà presumibilmente ottimale. che il contenuto di aminoacidi del mangime sia espresso in AA digeribili, più specificamente in AA digeribili standardizzati nell'ileo (DIS). In queste condizioni, il fabbisogno di AA in termini di proteine ideali è espresso in relazione al fabbisogno di Lys (prendendo il fabbisogno di Lys DIS = 100%).
Amminoacido Limitante e Legge di Liebig
Quando un Amminoacido Essenziale non viene fornito in quantità adeguate nella dieta, la sintesi proteica è limitata alla disponibilità di quell’AA. Un modo per descrivere un Amminoacido Limitante è utilizzare il concetto di "barile di Liebig" basato su una funzione minima di Michaelis-Menten (Figura 1). La proteina è il barile di Liebig e gli amminoacidi sono le singole doghe che compongono il barile. Quando una doga è più corta delle altre, la botte può essere riempita solo fino al livello della doga più corta. In altre parole, quando un amminoacido essenziale è carente, le proteine possono essere sintetizzate solo al livello di disponibilità di quell’Amminoacido Limitante, il primo che limita l’utilizzo del resto.
Figura 1. Esempio grafico del significato di un amminoacido limitante basato sulla legge di Liebig. La proteina è il barile e gli amminoacidi sono le singole doghe che compongono il barile.
Questi concetti sono fondamentali nell'industria dell'allevamento, perché la relativa mancanza di uno o più aminoacidi essenziali nei mangimi animali avrebbe un effetto limitante sulla crescita e quindi sul rapporto di conversione degli alimenti (Feed Conversion Ratio - FCR).
Proteine per Porzione vs. Proteine sul Contenuto Calorico
Il contenuto di proteine negli alimenti è spesso misurato in "proteine per porzione" piuttosto che in "proteine sul contenuto calorico". Per confronto, una porzione di broccoli crudi da 91 g fornisce 3 g di proteine, oppure 96 mg di proteine per 31 kcal. Si può quindi dimostrare che certe fonti vegetali contengano livelli proteici adeguati, e addirittura spesso più proteine in riferimento all'apporto calorico rispetto al riferimento standard (le uova crude intere).
Fabbisogno Giornaliero Raccomandato
L'assunzione giornaliera raccomandata per i bambini di età pari o superiore a 3 anni è superiore del 10% rispetto al 20% degli adulti; quella per i neonati può raggiungere il 150% in più nel primo anno di vita.
Aminoacidi da Fonti Fermentate e Vegane
Da fonti fermentate e vegane: gli aminoacidi possono derivare da numerose fonti solitamente attraverso tre modi: idrolizzazione, sintesi chimica e fermentazione. Uno dei motivi principali per optare per gli amminoacidi provenienti da fonti fermentate e vegane è che gli amminoacidi possono derivare, per così dire, da fonti non desiderabili come il pelo di maiale e le piume d’anatra.
Ruolo degli Aminoacidi Essenziali
Gli amminoacidi essenziali contribuiscono con vari ruoli, alla salute di muscoli, ossa e tessuti e al buon funzionamento del nostro corpo.
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