I PRINCIPI NUTRITIVI

  I principi nutritivi

Da un punto di vista biologico, il cibo è fonte di materie prime per la costruzione di nuovi tessuti e di energia. Entrambe le funzioni sono garantite dai nutrienti, ossia le sostanze che costituiscono il cibo.

Una volta assorbiti dalle cellule, i nutrienti vengono trasformati attraverso molteplici reazioni chimiche. Alcuni di essi diventano così parte integrante del nostro organismo, mentre altri saranno ulteriormente degradati per fornire energia utile a sostenere tutte le funzioni del nostro corpo.

Esistono sei gruppi diversi di nutrienti: glucidi (anche detti zuccheri o carboidrati), lipidi (o grassi), proteine (o protidi), vitamine, sali minerali e acqua. I nutrienti si possono distinguere in base alla loro natura o in base alla loro abbondanza.

• In base alla loro costituzione chimica si distinguono in organici (glucidi, lipidi, proteine, vitamine) e inorganici (sali minerali e acqua).
• In base alla loro abbondanza all’interno dei tessuti viventi (e al loro fabbisogno) si distinguono in macronutrienti (glucidi, lipidi, proteine) e micronutrienti (vitamine, sali minerali). I macronutrienti sono presenti in quantità maggiori rispetto ai micronutrienti, e all’occorrenza possono essere convertiti in energia chimica.

L’acqua non fornisce energia (come i micronutrienti), ma deve essere assunta in quantità cospicua ed è alla base di tutti i processi metabolici. In passato, l’acqua veniva considerata un micronutriente.

In questa unità esamineremo le caratteristiche chimiche e nutrizionali dei glucidi, dei lipidi e delle proteine, che rappresentano appunto i principi nutritivi macronutrienti.

fissa il concetto

  principi nutritivi e corpo umano

Gli alimenti contengono le stesse sostanze che costituiscono il corpo umano: acqua, proteine, lipidi, sali minerali, glucidi e vitamine.

La presenza percentuale di acqua, proteine, lipidi, sali minerali, glucidi e vitamine nel corpo umano varia leggermente da individuo a individuo e si modifica nel corso della vita.

Come si può notare dalla seguente tabella, che pone a confronto la composizione del corpo di un adulto con quella di un neonato, alcuni valori presentano variazioni anche significative.

  I glucidi

Nel linguaggio comune i termini “▶ glucidi”, “zuccheri” e “carboidrati” sono sinonimi.

Sono soprattutto le piante verdi a produrre glucidi attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana, che converte, sfruttando l’energia solare, anidride carbonica e acqua in glucosio e ossigeno, secondo la reazione:

E proprio il glucosio è il glucide più diffuso in natura. I vegetali stessi lo utilizzano sia come fonte energetica sia come elemento “strutturale”: la cellulosa che costituisce il fusto delle piante è infatti composta da numerose molecole di glucosio legate tra loro.

Negli animali avviene la trasformazione inversa: il glucosio è convertito in anidride carbonica e acqua (grazie all’ossigeno proveniente dalla respirazione) in modo da generare l’energia (ATP) che sostiene le attività e i consumi delle cellule. Questa respirazione aerobia negli animali controbilancia quindi la fotosintesi dei vegetali.

Nonostante i glucidi rappresentino solo l’1% dei costituenti del corpo, in una dieta equilibrata sono i composti che forniscono la maggior parte dell’energia necessaria per l’organismo.

  La composizione chimica e la classificazione dei glucidi

I glucidi sono composti organici di formula bruta generale C_n(H₂O)_n. Essi sono definiti perciò carboidrati, perché numericamente per ogni atomo di carbonio ci sono due atomi di idrogeno e uno di ossigeno.

A seconda del gruppo funzionale che ne caratterizza le molecole, i glucidi vengono differenziati in:

• aldosi, contenenti il gruppo funzionale delle aldeidi (R–CO–H);
• chetosi, contenenti il gruppo dei chetoni (R–CO–R).

Monomeri e polimeri

I glucidi possono essere costituiti da un’unica “molecola base” oppure da più molecole base concatenate l’una all’altra a formare composti più articolati. Le molecole base vengono chiamate monomeri; le unioni di più monomeri vengono chiamate polimeri.

In base al grado di complessità i glucidi possono essere:

• monosaccaridi, che sono costituiti da una sola molecola;
• disaccaridi, formati da due molecole;
• oligosaccaridi, costituiti da un numero di molecole compreso tra 2 e 10;
• polisaccaridi, formati da più di 10 molecole.

I termini oligosaccaride e polisaccaride possono essere preceduti dal prefisso omo- quando tutti i monosaccaridi che li compongono sono uguali, o dal prefisso etero- se sono diversi.

Nei glucidi, l’unione dei monomeri avviene attraverso un processo chiamato condensazione: le due molecole base si uniscono tra loro creando un polimero ed eliminando una molecola di acqua. Il legame che si crea prende il nome di legame glicosidico.

Il processo opposto alla condensazione è l’idrolisi che, attraverso l’addizione di una molecola di acqua, provoca la scissione dei legami che tengono unito un polimero.

Per esempio, la condensazione di due monosaccaridi (la cui formula bruta è C₆H₁₂O₆) porterà alla formazione di un disaccaride (formula bruta C₁₂H₂₂O₁₂) e alla liberazione di una molecola d’acqua.

  I monosaccaridi (o monosi)

I monosaccaridi sono glucidi costituiti da una sola molecola. Si presentano come sostanze cristalline, di colore bianco, hanno sapore dolce e sono solubili in acqua.

In base al numero di atomi di carbonio che compongono la molecola, i monosaccaridi si classificano in: triosi (3 atomi di carbonio), tetrosi (4 atomi di carbonio), pentosi (5 atomi di carbonio), esosi (6 atomi di carbonio) ed eptosi (7 atomi di carbonio).

Per l’organismo umano i glucidi più importanti sono i pentosi e gli esosi. Tra i pentosi troviamo il ribosio e il desossiribosio, costituenti del DNA e dell’RNA, mentre fra gli esosi (formula C₆H₁₂O₆) troviamo i carboidrati di maggior interesse dal punto di vista nutritivo, e in particolare:

• il glucosio;
• il fruttosio;
• il galattosio.

Grazie alla presenza del gruppo aldeidico o chetonico, i glucidi possono andare incontro a reazioni di ciclizzazione, che generano strutture ad anello.

Per questa ragione, parlando di monosaccaridi, possiamo incontrare due tipi di formule:

• la formula (o proiezione) aperta di Fischer, lineare;
• la formula (o proiezione) ciclica di Haworth, ad anello.

il Glucosio (o destrosio)

Come abbiamo visto, il glucosio è il monosaccaride sintetizzato durante la fotosintesi clorofilliana. Si tratta inoltre dell’unico monosaccaride presente nel sangue: tutti gli altri glucidi introdotti nel nostro corpo attraverso l’alimentazione vengono infatti trasformati in glucosio.

In natura troviamo il glucosio sia in forma libera (non unito ad altri monomeri) sia come componente di oligosaccaridi e polisaccaridi, in frutta e vegetali. Per esempio, i datteri, le prugne e i fichi secchi sono tra gli alimenti che ne contengono la maggior percentuale. Le industrie alimentari lo ricavano attraverso idrolisi a partire dall’amido di cereali o delle patate.

Dal punto di vista chimico, il glucosio è un aldoesoso: si tratta cioè di un esoso caratterizzato dal gruppo funzionale delle aldeidi.

il Fruttosio (o levulosio)

Il fruttosio è un monosaccaride presente in abbondanza nel regno vegetale, soprattutto nella frutta, e nel miele. È dotato di un’elevata ▶ igroscopicità e per questa ragione viene aggiunto ai preparati quando si vuole evitarne o ritardarne l’essiccamento. È comunemente utilizzato dalle industrie alimentari per produrre cibi acariogeni.

La maggior parte del fruttosio che assumiamo viene convertita in glucosio a livello epatico, e ciò richiede del tempo. Per tale ragione il fruttosio non provoca gli stessi picchi nella glicemia del glucosio, cosa che lo rende adatto a produrre alimenti per diabetici.

Dal punto di vista chimico, il fruttosio è un chetoesoso, presenta cioè sei atomi di carbonio e il gruppo funzionale dei chetoni. Di conseguenza, quando ciclizza non assume una forma esagonale ma pentagonale (furanosica).

il Galattosio

Il galattosio è un aldoesoso presente in piccole quantità nel nostro organismo. È presente soprattutto nella guaina mielinica, una membrana che avvolge e protegge i neuroni. L’unica fonte alimentare di questo glucide è il latte, dove lo si trova combinato al glucosio a formare il disaccaride lattosio. Per poter essere metabolizzato dall’organismo, deve essere convertito prima in glucosio.

  I disaccaridi

I disaccaridi si presentano come sostanze solide, di colore bianco e solubili in acqua. Hanno una rilevanza notevole nell’alimentazione, e i principali tra essi sono saccarosio, lattosio e maltosio. Hanno formula generale C₁₂H₂₂O₁₁ e si formano per condensazione di due soli monosaccaridi, le cui molecole sono unite dal legame glicosidico.

Quando assumiamo i disaccaridi attraverso l’alimentazione, il legame glicosidico viene scisso a opera di diversi enzimi, liberando le molecole semplici dei due monosaccaridi.

Il saccarosio

Il saccarosio è il comune zucchero da tavola ed è formato dall’unione di una molecola di glucosio e una di fruttosio. Questo legame può essere idrolizzato dall’enzima saccarasi (definito anche invertasi).

Il saccarosio si trova nel miele, nella frutta, nella linfa di tutte le piante, dove spesso viene accumulato come riserva di energia al posto dell’amido. Le industrie alimentari lo impiegano ampiamente come edulcorante, estraendolo dalla barbabietola (nei paesi europei) oppure dalla canna da zucchero (nel resto del mondo).

Quando il saccarosio in soluzione viene scisso (con acidi o enzimi), si trasforma in una miscela composta in parti uguali da glucosio e fruttosio: la sostanza così ottenuta prende il nome di zucchero invertito. Nell’industria alimentare lo zucchero invertito è impiegato soprattutto in pasticceria e in gelateria per ottenere in modo combinato i già citati effetti del glucosio e del fruttosio; più precisamente, presenta le seguenti caratteristiche:

• abbassa il punto di congelamento, dando al gelato morbidezza;
• ha una maggiore affinità per l’acqua rispetto al saccarosio, quindi mantiene più umidi i prodotti;
• è anti-cristallizzante, cioè si presta a produrre glasse e coperture;
• ha potere dolcificante superiore al saccarosio (1,25-1,30); se ne possono dunque utilizzare quantità inferiori per ottenere lo stesso livello di dolcezza.

Il lattosio

Il lattosio è l’unico disaccaride di origine animale. Si trova esclusivamente nel latte, essendo prodotto dalla ghiandola mammaria dei mammiferi.

Sotto il profilo chimico, questo glucide è formato da una molecola di galattosio e una di glucosio.

Nel nostro organismo, l’enzima lattasi scinde il lattosio in glucosio e galattosio, rendendolo assimilabile. La mancanza di questo enzima è responsabile dell’intolleranza al lattosio, un disturbo (lieve) che interessa la maggior parte degli adulti.

il maltosio

Il maltosio viene prodotto per idrolisi dell’amido grazie all’enzima maltasi ed è un componente fondamentale del ▶ malto. È un disaccaride formato da due molecole di glucosio unite da legame glicosidico, comunemente utilizzato nella produzione di birra e pane.

Nella birrificazione, il malto rappresenta la materia prima fermentata da lieviti del genere Saccharomyces, con conseguente produzione di alcol e anidride carbonica, mentre nella panificazione il malto viene addizionato all’impasto per esaltare alcune caratteristiche finali del pane, come la doratura, la fragranza e la dimensione degli alveoli (i “buchi” della mollica).