I composti α-dicarbonilici sono molecole altamente reattive che rappresentano i più importanti intermedi della reazione di Maillard. Questa è una reazione di tipo non enzimatico che deve la sua scoperta a Luise-Camille Maillard che nel 1912 la individuò come la reazione che porta alla formazione di colore bruno (di qui il nome di imbrunimento non enzimatico attribuito alla reazione) in una soluzione di zuccheri e proteine; essa porta anche allo sviluppo di particolare aroma e gusto in alimenti che hanno subito un trattamento termico. Come detto, essa prende avvio in seguito alla reazione tra uno zucchero (riducente) e un amminoacido e porta alla formazione di numerosi intermedi di reazione a diversa reattività che possono essere composti sia a basso peso molecolare che macromolecole.  

Questa reazione, tuttavia, non ha luogo solo negli alimenti, ma avviene anche nel nostro organismo e i composti α-dicarbonilici risultano essere i precursori dei prodotti finali, stabili, della reazione di glicazione, noti con l’acronimo AGEs, la cui elevata concentrazione è ormai nota per essere responsabile dell’aumento del rischio di insorgenza di malattie croniche e degenerative, come ad esempio il diabete di tipo II, fenomeni aterosclerotici e morbo di Alzheimer. 

Quindi, di fatto, i composti α-d dicarbonilici non sono di per sé tossici, ma sono precursori di molecole altamente tossiche a cui danno origine facilmente essendo molecole estremamente reattive [1]. 

Negli alimenti i composti α-dicarbonilici si possono generare oltre che come intermedi della reazione di Maillard, anche in seguito a reazioni enzimatiche ad opera di particolari microrganismi come ad esempio Saccharomyces cerevisiae, come accade negli alimenti fermentati, oppure in seguito a reazione di perossidazione lipidica negli alimenti particolarmente ricchi di grassi o in seguito a reazione di caramellizzazione. Oggi, grazie alle tecniche analitiche di cui disponiamo, possiamo identificare e dosare i differenti composti negli alimenti. I principali composti α-dicarbonilici che ritroviamo negli alimenti sono il gliossale, il metilgliossale e il 3-deossiglucosone e, a tal proposito, in letteratura troviamo moltissimi lavori che riguardano il loro dosaggio in miele, caffè, bevande analcoliche (soft drinks), prodotti da forno, prodotti fermentati come vino, birra e salsa di soia.  

Gli alimenti più ricchi sono il miele di Manuka, frutta essiccata, molassa di mela, sciroppo di zucchero (oltre 200 mg/kg), snack, mentre aceto bianco, olio d’oliva, riso, pasta, patate, frutta fresca, pesce, carne e verdura bollita sono gli alimenti a più basso contenuto con meno di 10 mg/kg [2].  

Ovviamente il contenuto può variare molto in funzione anche del tipo di trattamento tecnologico al quale l’alimento viene sottoposto. Ad esempio, nel caso del caffè dipende molto dal grado di tostatura, mentre nel caso del vino dal processo di vinificazione e dal contenuto di zucchero dell’uva (è maggiore nei vini dolci). Recentemente un lavoro pubblicato sul contenuto di questi composti nel caffè proveniente dal Brasile ha evidenziato come quando si applicano elevate temperature e lunghi tempi di torrefazione, utilizzando polvere di caffè macinata molto finemente, acqua particolarmente ricca di minerali e il metodo di preparazione espresso, si registrano i contenuti più alti di composti dicarbonilici.  

Per quanto riguarda gli snack, la quantità media di gliossale e metilgliossale ritrovata varia da 4-684 μg/100 g e 28-1573 μg/100 g in snack foods, rispettivamente. In particolare, le concentrazioni più alte sono quelle dei prodotti a base di arachidi e formaggio per via del maggior contenuto di grassi che facilita la reazione di perossidazione lipidica che porta alla formazione dei dicarbonilici [3]. 

Nei succhi di frutta e frutta disidratata il composto prevalente è il 3-deossiglucosone che nel dattero disidratato raggiunge la concentrazione di oltre 7 g/kg [4]. Tale composto prevale anche nei biscotti, in particolare in quelli a base di farina di mais colorato e la sua concentrazione tende a ridursi dopo 13 minuti di cottura a 180 °C [5].  

La valutazione dell’assunzione tramite la dieta, effettuata con il “Total diet study like investigation” evidenzia come questa sia particolarmente alta in età pediatrica (0-9 anni). La Commissione per la tossicità delle sostanze chimiche negli alimenti, nei prodotti di consumo e nell'ambiente ha stimato un range medio di assunzione di 1,3-3,9 mg/kg peso corporeo/die nell’adulto e di 7,7-22,8 mg/kg/die nei bambini [6]. 

ADELE PAPETTI

Università degli Studi di Pavia | Italia

Adele Papetti è Professore Associato in Chimica degli Alimenti presso l’Università di Pavia, coordinatore del Master di II livello Nutraceutici e integratori alimentari: dalla materia prima dalla materia prima al marketing e loro impiego in clinica, responsabile del Laboratorio di Analisi Chimico-Tossicologiche di Nutraceutici e Alimenti del Dipartimento di Science del Farmaco. Autore di 82 pubblicazioni su riviste internazionali indicizzate.

Una produzione di questi composti che eccede la capacità da parte del nostro organismo di metabolizzarli insieme ad un aumento delle modifiche a livello delle proteine tissutali porta al cosiddetto stress dicarbonilico, situazione in cui si registra un aumento di AGEs che si accumulano a livello proteico con l’età. In questo modo gli AGEs contribuiscono ad accelerare il graduale declino sia a livello dei tessuti che della funzionalità dei differenti organi. Il meccanismo mediante il quale ciò accade è l’interazione con un particolare recettore denominato RAGE che porta ad accentuare i processi infiammatori e ad accelerare il processo di invecchiamento [7, 8]. 

Le proteine a lunga vita (long lived protein) come l’albumina serica, quelle del cristallino e il collagene sono quelle maggiormente coinvolte nei processi di glicazione e pertanto risultano coinvolte nei processi fisiologici di invecchiamento che facilmente portano a cataratta senile, arteriosclerosi e malattie neurodegenerative come morbo di Alzheimer e Parkinson. In particolare, il morbo di Alzheimer è caratterizzato dalla presenza di placche senili e aggregati neurofibrillari a livello dei quali si accumulano gli AGEs formando addotti che accelerano la polimerizzazione della proteina amiloide beta [9].   

Elevati livelli di glucosio nel sangue portano alla formazione di metilgliossale che risulta essere presente in elevata concentrazione insieme agli AGEs che da esso derivano a livello plasmatico. Di qui il loro coinvolgimento anche nel diabete di tipo II e nella disfunzione microvascolare dei tessuti target della patologia diabetica, cioè renale, oculare e del tessuto nervoso periferico. Inoltre, svolgono anche un importante ruolo nella disfunzione dell’endotelio dei vasi sanguigni, processo alla base dei numerosi eventi cardiovascolari, soprattutto negli anziani [10].   

EDIZIONE SPONSORIZZATA DA

SALUTE MENTALE E COGNITIVA