Idrolisi (idrolizzato)

L’idrolisi (dal greco “hydro-” per acqua e “lysis” per dissoluzione) è una reazione chimica in cui un legame chimico viene scisso reagendo con l’acqua. In questo processo, una molecola d’acqua viene scissa nei suoi componenti – uno ione idrogeno (H⁺) e uno ione idrossido (OH-) – che vengono poi legati ai frammenti molecolari risultanti. Questa reazione è l’opposto della condensazione, in cui due molecole sono legate tra loro dalla scissione dell’acqua. Il processo di idrolisi avviene anche nel corpo umano in varie forme e quotidianamente. Ad esempio, avviene durante la digestione e l’utilizzo delle proteine. Se le proteine sono già idrolizzate, significa che sono state parzialmente scomposte, il che le rende più facili da digerire.

Le proteine idrolizzate sono proteine che sono state scomposte in peptidi o aminoacidi più piccoli attraverso il processo di idrolisi. Questo avviene tramite reazioni enzimatiche o con l’aggiunta di acidi o basi.

Benefici delle proteine idrolizzate nel corpo umano:

1. Facilmente digeribili: essendo già scomposte in componenti più piccoli, le proteine idrolizzate possono essere assorbite più facilmente e rapidamente dall’apparato digerente. Questo è particolarmente vantaggioso per le persone con problemi digestivi o per il latte artificiale.
2. Prevenzione delle allergie: in alcuni casi, come gli alimenti ipoallergenici per bambini, le proteine vengono idrolizzate per ridurre il rischio di allergie, in quanto i frammenti proteici più piccoli hanno meno probabilità di scatenare una reazione allergica.
3. Assorbimento più rapido dei nutrienti: le proteine idrolizzate possono entrare più velocemente nel flusso sanguigno e favorire la rigenerazione muscolare, soprattutto per gli atleti o per chi ha un fabbisogno proteico elevato.

Le proteine idrolizzate sono particolarmente popolari nell’industria alimentare e nel settore degli integratori alimentari grazie alla loro maggiore biodisponibilità e alla minore allergenicità.

Principio base dell’idrolisi

Durante l’idrolisi, una molecola viene scissa in due o più molecole più piccole dall’azione dell’acqua. La reazione può essere catalizzata da acidi o basi, ma anche gli enzimi possono fungere da catalizzatori. L’idrolisi avviene in molti processi biochimici, dalla digestione degli alimenti alla scomposizione di proteine, grassi e carboidrati nei loro mattoni di base.

L’equazione di reazione generale per l’idrolisi è la seguente:

R1–R2+H2​O→R1–OH+R2–H

R1-R2 sta per la molecola da dividere e H₂O per l’acqua.

Tipi di idrolisi

L’idrolisi può avvenire in diversi contesti chimici e si divide in tre categorie principali:

1. Idrolisi catalizzata dagli acidi:

• Si verifica quando un acido agisce come catalizzatore e lo ione idrogeno (H⁺) favorisce la scissione dei legami nella molecola.
• Esempio: l’idrolisi degli esteri in alcoli e acidi carbossilici sotto l’influenza di un acido.

1. Idrolisi catalizzata da basi:

• Nota anche come saponificazione, è catalizzata dalla presenza di ioni idrossido (OH-). Questa reazione è particolarmente importante per la produzione di saponi.
• Esempio: la saponificazione dei grassi (trigliceridi) in glicerolo e acidi grassi ad opera degli alcali.

1. Idrolisi enzimatica:

• Nei sistemi biologici, l’idrolisi è spesso catalizzata da enzimi che riconoscono e scindono substrati specifici.
• Esempio: l’amilasi idrolizza l’amido in zucchero; la lipasi scompone i grassi in glicerolo e acidi grassi; le proteasi scompongono le proteine in aminoacidi.

Importanza dell’idrolisi in biologia

L’idrolisi è un meccanismo centrale nel metabolismo degli organismi viventi, soprattutto nella digestione:

• Proteine: le proteine vengono scomposte nei loro aminoacidi tramite idrolisi. Enzimi come la pepsina e la tripsina catalizzano la scissione dei legami peptidici tra gli aminoacidi.
• Carboidrati: i carboidrati come l’amido o il glicogeno vengono convertiti in zuccheri semplici (ad esempio il glucosio) tramite idrolisi. Enzimi come le amilasi e le disaccaridasi catalizzano queste reazioni.
• Grassi: i grassi vengono scomposti in glicerolo e acidi grassi tramite idrolisi. Questo avviene grazie alle lipasi presenti nel tratto gastrointestinale.

Applicazioni tecniche dell’idrolisi

• Produzione industriale: nell’industria chimica, l’idrolisi viene utilizzata per produrre saponi (saponificazione), plastica e vari intermedi chimici. La scissione della cellulosa in glucosio è un esempio di idrolisi industriale per la produzione di zucchero.
• Riciclaggio: l’idrolisi viene utilizzata anche nella gestione dei rifiuti per scomporre i polimeri biodegradabili o i rifiuti plastici nei loro monomeri, che possono poi essere riutilizzati o ulteriormente lavorati.
• Applicazioni farmaceutiche: Nell’industria farmaceutica, l’idrolisi viene utilizzata per sintetizzare i farmaci o scomporli nei loro componenti attivi.

Differenze biologiche e chimiche

Mentre l’idrolisi chimica è spesso catalizzata da acidi o basi, l’idrolisi enzimatica ha luogo in condizioni blande ed è altamente specifica. Enzimi come l’amilasi, la lipasi e la proteasi sono in grado di riconoscere e scomporre substrati specifici, cosa difficile da ottenere nell’idrolisi chimica.

Esempi di idrolisi

1. Idrolisi degli esteri: RCOOR’+H2O→RCOOH+R’OHPolylang
   • In questa reazione, un estere viene scisso in un acido carbossilico e un alcool sotto l’azione dell’acqua.
2. Idrolisi dell’ATP
   • L’ATP (adenosina trifosfato) viene scisso nell’organismo tramite idrolisi in ADP (adenosina difosfato) e fosfato inorganico, con conseguente rilascio di energia. Questa energia viene utilizzata nei processi cellulari.
   • ATP+H2​O→ADP+Pi​
3. Saponificazione
   • I trigliceridi, grassi e oli presenti negli alimenti, vengono scomposti mediante idrolisi sotto l’azione di una base (ad es. NaOH) in glicerina e acidi grassi, che formano poi i saponi.
   • Trigliceride+3NaOH→Glicerina+3anioni di acidi grassi (saponi)

Conclusione

L’idrolisi è una reazione chimica fondamentale che svolge un ruolo in molte aree della chimica, della biologia e dell’industria. È fondamentale per la digestione degli alimenti, la produzione di saponi e plastiche e per i processi biologici come il rilascio di energia dall’ATP. Scindendo i legami sotto l’influenza dell’acqua, l’idrolisi permette di comprendere e controllare un’ampia gamma di processi chimici e biologici.

Vantaggi degli aminoacidi idrolizzati

Le proteine intere sono solitamente molecole di grandi dimensioni che non possono essere facilmente utilizzate dall’organismo. Le molecole proteiche complesse devono prima essere scomposte dall’organismo in molecole più piccole per poter essere utilizzate sotto forma di aminoacidi liberi o di- o tripeptidi. Senza questa scomposizione, non sarebbero in grado di attraversare la parete intestinale, entrare nel flusso sanguigno e infine raggiungere le cellule muscolari e gli organi. Il vantaggio delle proteine idrolizzate è quindi che l’organismo non richiede quasi alcuno sforzo digestivo e i nutrienti entrano nel flusso sanguigno rapidamente e senza deviazioni. Questi aminoacidi liberi possono essere assorbiti meglio dall’organismo e sono disponibili più rapidamente, il che è molto apprezzato dagli atleti, tra gli altri.