PROTEINA GREGGIA (P.G.)

1. PROTEINA GREGGIA (P.G.) Il contenuto proteico di un alimento è valutato dal suo tenore in azoto, determinato con il metodo Kjeldahl modificato. Il metodo Kjeldahl valuta la maggior parte dell’azoto presente nell’alimento, esclusi i nitrati, i nitriti, e taluni composti azotati ciclici. Il metodo Kjeldahl parte da 2 premesse: -1 tutto l’azoto presente nell’alimento sia sotto forma proteica -2 tutte le proteine alimentari contengano 160 g di N/kg Il contenuto azotato dell’alimento è espresso in termini di proteina greggia: P.G. (g/kg) = g N/kg x 1.000 /160 o più comunemente P.G. (g/kg) = g N/kg x 6,25

2. DETERMINAZIONE DELLA PROTEINA GREGGIAFinalità: valutare la quantità di azoto presente nell’alimentoMetodo ufficiale: Kjeldahl • SCOPO: determinare il contenuto in N degli alimenti ed esprimere il risultato come proteina greggia (N x 6,25); • CAMPO DI APPLICAZIONE: viene determinato N proteico, amminico, ammidico, iminico, ammoniacale ed ureico; non viene determinato l’azoto nitroso e nitrico; • PRINCIPIO DEL METODO: mineralizzazione dell’azoto mediante trattamento a caldo con acido solforico concentrato e successiva distillazione dell’azoto ammoniacale con raccolta su acido borico a titolo noto.

3. DETERMINAZIONE DELLA PROTEINA GREGGIA P.G. = N x 6,256,25 = 100/N proteina

4. NEUTRI prolina serina treonina triptofano tirosina valina asparagina glutammina ACIDI alanina cisteina glicina isoleucina leucina metionina fenilalanina ac. aspartico ac. glutammico BASICI arginina istidina lisina AMINOACIDI (1)

5. RAMIFICATI (e.) Ciclici Solforati isoleucina leucina valina Phenilalanina (e) -> Tirosina Triptofano (e) -> Niacina Istidina Metionina (e.) Cisteina (n.e.) BASICI Arginina (±) Istidina (±) Lisina (e) AMINOACIDI (2)

6. AMINOACIDI ESSENZIALI metionina-cistina fenilalanina-tirosina

7. “LEGGE DEL MINIMO” DI LIEBIG La quantità di proteina potenzialmente sintetizzabile è limitata dall’aminoacido essenziale presente in minore concentrazione AMINOACIDO LIMITANTE O CRITICO

8. AMINOACIDO LIMITANTE COME PUÒ AVVENIRE CHE UNA PARTE DEGLI AMINOACIDI NON VENGA UTILIZZATA? Tale eventualità si verifica o quando gli alimenti apportano eccessive quantità di proteine oppure quando uno degli aminoacidi essenziali si trova in concentrazione troppo bassa rispetto agli altri limitandone la possibilità di impiego.

9. BOTTE DI “LIEBIG” aminoacido limitante primario

10. LIVELLO OTTIMALE DI INTEGRAZIONE RISPOSTE PRODUTTIVE ALL’INTEGRAZIONE DELLA DIETA CON UN AMINOACIDO LIMITANTE. RISPOSTA PRODUTTIVA INTEGRAZIONE AMINOACIDICA DELLA DIETA (1 solo aminoacido)

11. AZOTO INGERITO (proteina greggia) AZOTO FECALE AZOTO ASSORBITO AZOTO URINARIO AZOTO TRATTENUTO

12. VALORE BIOLOGICO (V.B.) Il termine Valore Biologico coniato da Thomas all’inizio del secolo, è stato ripreso intorno agli anni ‘20 da Mitchell e proposto come metodo per l’espressione del valore proteico. VALORE BIOLOGICO (V.B.) Definizione: Rispondenza in termini di equilibrio aminoacidico della proteina alimentare ai fabbisogni dell’animale.

13. N ingerito - (N fecale + N urinario) V.B. = N ingerito - N fecale VALORE BIOLOGICO (V.B.) Come si calcola rapporto fra l’azoto trattenuto e l’azoto assorbito da un animale La formula in realtà esprime un Valore Biologico Apparente, in quanto andrebbe depurato da 2 fonti di N endogene che non hanno direttamente a che fare con la quota digerita e con la quota assorbita dell’azoto alimentare: AZOTO FECALE METABOLICO (N.F.M.) AZOTO URINARIO ENDOGENO (N.U.E.)

14. La carenza di un solo aminoacido rispetto alla quantità richiesta è responsabile del basso valore biologico di una proteina alimentare. AMINOACIDO CRITICO PRIMARIO O LIMITANTE

15. N ingerito - (N fecale - NFM) - (N urinario - NUE) V.B. = N ingerito - (N fecale - NFM) N fecale = N di origine alimentare indigerito + N di costituzione degli enzimi digestivi, degli acidi biliari, degli epiteli di sfaldamento del canale alimentare, delle spoglie della microflora intestinale (N.F.M.). N urinario = N derivante dal catabolismo degli aminoacidi di origine alimentare non utilizzati per la sintesi + N derivante dal catabolismo microbico + N degli aminoacidi e delle basi puriniche che provengono dal ricambio dei tessuti (N.U.E.) NFM = azoto fecale metabolico NUE = azoto urinario endogeno

16. V.B. proteine di origine animale > V.B. proteine di origine vegetale V.B. tanto migliore quanto più si avvicina all’unità; questo si verifica quanto meglio la miscela di aminoacidi ha composizione simile a quella di costituzione delle proteine da sintetizzare. Le proteine di origine animale hanno una composizione molto più simile a quella del corpo animale di quanto non abbiano le proteine vegetali. La carenza di un solo aminoacido rispetto alla quantità richiesta (aminoacido limitante primario) è responsabile del basso valore biologico di una proteina alimentare, valore che può essere migliorato integrando quanto manca.

17. VALORE BIOLOGICO DELLE PROTEINE DI ALIMENTI PER IL MANTENIMENTO E LA CRESCITA DI GIOVANI SUINI LATTE FARINA DI PESCE FARINA DI SOIA FARINA DI SEME DI COTONE FARINA DI SEME DI LINO MAIS ORZO PISELLI 0,95 - 0,97 0,74 - 0,89 0,63 - 0,76 0,63 0,61 0,49 - 0,61 0,57 - 0,71 0,62 - 0,65

18. PROTEINA IDEALE La qualità delle proteine di un alimento è indicata specificando il contenuto di tutti gli aminoacidi essenziali o solo di quelli che più facilmente possono essere limitanti. Il metodo più recente di valutazione delle proteine alimentari destinate agli animali è basato sul concetto di: “PROTEINA IDEALE”. La proteina ideale è quella in grado di apportare gli aminoacidi indispensabili nelle proporzioni corrispondenti ai fabbisogni dell’animale e nella quale esiste un corretto equilibrio fra aminoacidi essenziali e non essenziali.

19. PROTEINA IDEALE EQUILIBRIO FRA AMINOACIDI (g/kg) PROPOSTO PER LA PROTEINA IDEALE NEL SUINO Lisina metionina + cistina treonina triptofano isoleucina leucina istidina fenilalaninna + tirosina valina 70 35 42 10 38 70 23 67 49

20. PROTEINA IDEALE PROTEINA LA CUI COMPOSIZIONE IN AMINOACIDI PIU’ SI AVVICINA ALLE ESIGENZE DI UNA DETERMINATA SPECIE ANIMALE IN UN DETERMINATO STATO FISIOLOGICO. Stabilito così l’equilibrio fra aminoacidi, non è più necessario calcolare la copertura dei fabbisogni in singoli aminoacidi, che viene automaticamente assicurata con la copertura del fabbisogno proteico. Il concetto di proteina ideale non considera la possibilità di fornire qualche aminoacido in eccesso  integrare il concetto di proteina ideale con quello dell’integrazione dei singoli aminoacidi di sintesi

21. PROTEINA IDEALESUINO IN ACCRESCIMENTO(lisina = 100) Aminoacidi LISINA TREONINA TRIPTOFANO METIONINA + CISTINA ARGININA ISOLEUCINA LEUCINA FENILALANINA + TIROSINA VALINA ISTIDINA COLE 1984 100 60 18 50 --- 50 100 100 70 33 - 35 I.N.R.A. 1984 100 60 18 60 29 60 72 100 70 26

22. Phenylalanine Systematic name: 2-Amino-3-phenyl-propanoic acid Abbreviations: Phe Chemical formula: C9H11NO2 Molecular mass 165.19 g mol-1 Melting point 283 °C Density 1.29 g cm-3 Isoelectric point 5.5 pKa2.20 9.09 PubChem994CAS number [673-06-3] (D) [63-91-2] (L) [150-30-1] (D/L or racemic)

23. Phenylalanine Phenylalanine is an essential alpha-amino acid. It exists in two forms, a D and an L form, which are enantiomers (mirror-image molecules) of each other. It has a benzylside chain. Its name comes from its chemical structures consisting of a phenyl group substituted for one of the hydrogens in the side chain of alanine. Because of its phenyl group, phenylalanine is an aromatic compound. At room temperature, it is a white, powdery solid.

24. Phenylalanine Forms • L-phenylalanine • D-phenylalanine • DL-phenylalanine

25. L-phenylalanine L-Phenylalanine (LPA) is an electrically-neutral amino acid, one of the twenty common amino acids used to biochemically form proteins, coded for by DNA. L-phenylalanine is used in living organisms, including the human body, where it is an essential amino acid. L-phenylalanine can also be converted into L-tyrosine, another one of the twenty protein-forming amino acids. L-tyrosine is converted into L-DOPA, which is further converted into dopamine, norepinephrine (noradrenaline), and epinephrine (adrenaline) (the latter three are known as the catecholamines).

26. D-phenylalanine D-phenylalanine (DPA), can be synthesized artificially. D-phenylalanine can be converted only into phenylethylamine. D-phenylalanine is a non-protein amino acid, meaning that it does not participate in protein biosynthesis. D-phenylalanine and other D-amino acids are, however, found in proteins, in small amounts, particularly aged proteins and food proteins that have been processed. The biological functions of D-amino acids remain unclear. Some D-amino acids, such as D-phenylalanine, may have pharmacologic activity.

27. DL-phenylalanine DL-phenylalanine is a racemic mixture of phenylalanine - it contains 50 % each of D and L enantiomers. DL-Phenylalanine is marketed as a nutritional supplement for its putative analgesic and antidepressant activities. The putative analgesic activity of DL-phenylalanine may be explained by the possible blockage by D- phenylalanine of enkephalin degradation by the enzyme carboxypeptidase A. The mechanism of DL- phenylalanine's putative antidepressant activity may be accounted for by the precursor role of L- phenylalanine in the synthesis of the neurotransmitters norepinephrine and dopamine. Elevated brain norepinephrine and dopamine levels are thought to be associated with antidepressant effects.

28. Biological aspects The genetic codon for phenylalanine was the first to be discovered. Marshall W. Nirenberg discovered that, when he inserted m-RNA made up of multiple uracil repeats into E. coli, the bacterium produced a new protein, made up solely of repeated phenylalanine amino acids. Phenylalanine uses the same active transport channel as tryptophan to cross the blood-brain barrier, and, in large quantities, interferes with the production of serotonin. Phenylalanine is contained in most protein rich foods, but especially good sources are dairy products (curd, milk, cottage cheese), avocados, pulses and legumes (particularly peanuts and lima beans), nuts (pistachios, almonds), seeds (piyal seeds), leafy vegetables, whole grains, poultry, fish and other seafoods.

29. DL-phenylalanine The genetic codon for phenylalanine was the first to be discovered. Marshall W. Nirenberg discovered that, when he inserted m-RNA made up of multiple uracil repeats into E. coli, the bacterium produced a new protein, made up solely of repeated phenylalanine amino acids. Phenylalanine uses the same active transport channel as tryptophan to cross the blood-brain barrier, and, in large quantities, interferes with the production of serotonin. Phenylalanine is contained in most protein rich foods, but especially good sources are dairy products (curd, milk, cottage cheese), avocados, pulses and legumes (particularly peanuts and lima beans), nuts (pistachios, almonds), seeds (piyal seeds), leafy vegetables, whole grains, poultry, fish and other seafoods.