Alimentazione e nutrizione

ALIMENTAZIONE

Nutrienti

Riguardano quelle sostanze che sono necessarie per lo svolgimento dei processi

vitali del nostro organismo (funzione energetica – strutturale).

Glucidi (saccaridi, zuccheri, carboidrati)

Costituiscono le molecole più abbondanti in natura, presenti principalmente nei

vegetali (cereali). Il C è in buona parte presente nei carboidrati.

Carboidrati idrati del carbonio, parola che descrive proprio la loro struttura

chimica.

Formula bruta: (CH2O)n (n=3,8).

Monosaccaridi

Le unità fondamentali dei carboidrati sono i monosaccaridi, molecole costituite da 3

a 8 C a i quali sono annessi gruppi CARBONILI (C=O) – OSSIDRILICI (OH) – H.

I monosaccaridi sono definiti come poliossidrilici e a seconda che sia legato con un

gruppo aldeidico–chetonico formerà rispettivamente: Poliidrossialdeidi o

poliidrossichetoni.

Caratteristica dei monosaccaridi è il fatto di essere isomeri, cioè sono molecole che

possono presentare lo stesso numero di elementi ma con disposizione diversa,

determinando molecole differenti. L’isomeria nei monosaccaridi è determinata

grazie alla capacità del C di costituire una forma tetraedrica costituita da 4 legami

semplici. Il C legato, con i 4 legami semplici, a 4 gruppi funzionali diversi è definito

centro chiralico. La presenza di più centri chiralici nei monosaccaridi da la

possibilità alla molecola di presentarsi in 2 forme diverse ma speculari dette

entantiomeri. Tale isomeria viene definita come ottica, in quanto le molecole

speculari hanno la capacità di ruotare in maniera diversa il piano della luce

polarizzata. In questo caso per differenziare e riconoscere il tipo di isomero, viene

adottata la conversione di Fisher, la quale intende confrontare l’isomero di una

molecole chirale con quella della gliceraldeide, che sarebbe lo zucchero più

semplice, dove a seconda che il carbonio chirale sia legato a destra con un gruppo

ossidrile, viene classificato come D (D,gliceraldeide), mentre se il gruppo ossidrile è

posizionato a sinistra del carbonio chirale, viene classificato come L

(L,gliceraldeide).

I monosaccaridi possono avere più centri chirali e di conseguenza più isomeri e, in

questo caso per riconoscere se lo zucchero appartiene al gruppo D o L, si prende in

considerazione il carbonio chiralico più lontano dal gruppo aldeidico o chetonico.

Altre tipologie di isomeria

Diastereoisomeri: stereoisomeri che non sono enantiomeri,epimeri isomeri che

differiscono per 1 solo centro chirale,anomeri struttura ciclizzata che presenta

isomeria.

Monosaccaridi che in H 0 diventano anomeri: in H2O i monosaccaridi perdono

2

la loro struttura lineare per acquisire quella ciclica. I monosaccaridi con 5 o 6 C, in

soluzione acquosa tendono a dare una reazione di ciclizzazione intramolecolare, che

coinvolge il gruppo aldeidico o chetonico e il gruppo OH legato al C 4 o 5,

formando rispettivamente emicetali eemichetali. Il legame viene stabilito grazie

l’atomo di O e viene definito ponte glicosidico.

Per effetto della ciclizzazione anche il primo atomo di C della catena diventa

asimmetrico perché legato a 4 gruppi diversi: ,O,, ,H, ,OH e il resto della molecola.

Si formano così 2 nuovi isomeri, detti anomeri e indicati come α e β. La differenza

tra l’anomero α e β, sta nella posizione del gruppo ossidrile (,OH) legato al C in

posizione 1.

Per far si che avvenga la ciclizzazione, conta anche la lunghezza della molecola, se

infatti è troppo corta, manca la distanza che consentano alle cariche degli atomi di

non respingersi.

Nell’anomero α OH si trova al di sotto di tale piano, mentre nell’anomero β si trova

al di sopra.

Importanza biologica dell’isomeria: La disposizione degli elementi costituenti

una molecola ha una grande importanza a livello biologico, in quanto una certa

disposizione della molecola può venire ad essere riconosciuta, o meno, dal nostro

metabolismo.

Per quanto riguarda i carboidrati, ad esempio l’esistenza delle due forme

anomeriche α e β del

D,glucosio, è un particolare di grande importanza biologica. Innanzitutto si deve

tenere presente che solo il D,glucosio può essere utilizzato dagli esseri viventi. Poi il

nostro organismo riconosce solo l’anomero α, cioè il costituente dell’amido e del

glicogeno e rappresenta quindi il combustibile più importante da cui gli organismi

(piante comprese) possono trarre energia. L’anomero β è il costituente della

cellulosa e non può essere usato da organismi animali, ad eccezione degli erbivori

che possiedono nel rumine (uno dei 3 pre,stomaci) batteri in grado di trasformarlo

nella forma α.

Alcuni monosaccaridi

Differiscono tra loro per la diversa disposizione dei loro elementi:

GLUCOSIO: C6 H12 O6, è un aldoso che si trova in grandi quantità in tutto il

 mondo vivente ed è utilizzato da tutte le cellule animali ed è la fonte

energetica principale del tessuto nervoso – eritrociti.

GALATTOSIO: si diversifica da glucosio per diversa configurazione sul C4,

 può essere prodotto dal glucosio 1,fosfato o andare a costituire il lattosio,

oppure andare a costituire glicolipidi,glicoproteine,fosfolipidi.

FRUTTOSIO: è un cheto esoso, isomero del glucosio. È contenuto in grandi

 quantità nella frutta,miele,sciroppo di granoturco. Il fruttosio rispetto al

saccarosio ha un potere dolcificante maggiore.

DERIVATI MONOSACCARIDI: i derivati sono:

 - AMINOZUCCHERI: contengono un gruppo aminico al posto di un GR.OH,

sono: D,GLUCOSAMMINA – D,MANNOSAMMINA – DGALATTOSAMMINA;

- ALCOL ZUCCHERI.

Altri derivanti degli zuccheri si possono ottenere per ossidazione di un GR.OH,

producendo così un gruppo acido (acidi gluconici o uronici) ad esempio l’acido

ascorbico (vitamina C), sintetizzata dalle piante, molti animali, ma non l’uomo.

Due monosaccaridi, possono reagire per formare un legame covalente tra C

anomerico di un monosaccaride e GR.OH dell’altro, con perdita di 1 H2O. Il legame

che si forma viene definito come: legame glicosidico.

Quando a legarsi sono due monosaccaridi si parla di disaccaride. Quando si legano

da 2 a 8

Monosaccaridi, invece, si parlerà di oligosaccaride. Quando i monosaccaridi sono

maggiori di 8 si parlerà di polisaccaridi.

DISACCARIDI

I più famosi sono:

MALTOSIO da: alfaGLUCOSIO,alfaGLUCOSIO, il legame glicosidico

 formato

si viene a costituire tra C1 di un glucosio e C4 dell’altro. Esso è contenuto

nella birra – cereali – germogli. È anche il prodotto di idrolisi enzimatica

dell’amido.

SACCAROSIO è il più abbondante nel regno vegetale, formato da

 alfa,glucosio e beta,fruttosio. Si trova in: zucchero, barbabietola, canna e

miele.

LATTOSIO formato da beta,galattosio e alfa,glucosio, è presente nel latte,

 ma può essere prodotto anche artificialmente. È il meno dolce dei disaccaridi.

Il lattosio va ad essere scisso nell’intestino grazie alla presenza dell’enzima

lattasi contenuto nei villi intestinali, la sua mancanza provoca intolleranza.

POLISACCARIDI

Si possono dividere in due tipi:

- Omo,polisaccaridi: formati da una serie di monosaccaridi tutti dello

stesso tipo;

- Etero,polisaccaridi: serie di monosaccaridi diversi tra loro.

Le catene di polisaccaridi possono essere sia lineari che ramificate.

I più importanti sono:

AMIDO formato da sequenza di glucosio. Forma di accumulo di glucosio da

 parte delle piante. Si trova in: semi – cereali – legumi – patate – radici. È

costituito da:

- Amilosio: costituito da una sequenza lineare di glucosio, i cui legami tra

unità sono del tipo α,(1,4).

- Amilopectina: costituita da sequenza ramificata di glucosio, i cui legami

sono del tipo α,(1,6). Proprio la sequenza ramificata è responsabiledella

forma granulare. Inoltre l’amilopectina è presenta in quantità maggiore

rispetto all’amilosio. Gli amidi che presentano una concentrazione

maggiore di amilopectina risultano più digeribili e assorbibili, in quanto

l’amilopectina, grazie alle sue ramificazioni, mette a disposizione

dell’amilasi una quantità maggiore di estremità riducenti sulle quali agire.

GLICOGENOrappresenta la forma di immagazzinamento di glucosio nel

 corpo umano, ed è presente con una quantità di: 250g muscolo – 100g fegato.

È un polimero altamente ramificato (più dell’amido), in seguito alla maggior

presenza di legami glicosidici α,(1,6). Il motivo per cui il glucosio è conservato

in glicogeno, invece che in forma libera, è dato dal fatto che in questo modo

viene ad essere mantenuta costante la pressione osmotica intracellulare, che

altrimenti in presenza di glucosio libero, aumenterebbe fino alla lisi della

cellula.

CELLULOSA presente nelle piante con funzione strutturale. È costituito da

 ripetizioni di glucosio con legame β,(1,4) organizzato in struttura lineare a

formare fibre. Tale anomero in configurazione β, non può essere utilizzato dal

nostro organismo in quanto non riconosciuto da nessun enzima. Infatti non

presentiamo l’enzima β,glicosidasi ma solo enzima α,glicosidasi.

Come stabilire il fabbisogno energetico giornaliero?

In generale l’apporto energetico deve mantenere un bilancio corretto: le kcal

introdotte con la dieta devono essere pari alla quantità di energia spesa.

Stabilire il fabbisogno energetico giornaliero di ogni persona non è facile, poiché

ogni soggetti differisce in base a caratteristiche genetiche, metaboliche, stile di vita.

In particolar modo, per poter definire il fabbisogno energetico di un individuo,

bisogna tenere in considerazioni per quali aspetti il nostro organismo utilizza

energia: mantenere metabolismo basale – produzione di calore a partire dal cibo –

attività fisica.

Come stabilire i livelli di nutrienti da assumere: LARN

L’energia può essere ricavata da diversi nutrienti: carboidrati – grassi – proteine. Ma

ogni gruppo di questi nutrienti svolge altre funzioni oltre a quelle energetica e

oltretutto, la funzione energetica viene ad essere svolta maggiormente da un

gruppo di nutrienti rispetto agli altri (45,60% dell’energia totale deriva da

carboidrati ,per il 25% da lipidi e per il 10% da proteine). Di conseguenza la

ripartizione del fabbisogno energetico non è equamente distribuito per ogni

categoria di nutrienti, ma ognuna presenterà un proprio LARN (livello di

assunzione raccomandato di nutriente).

LARN GLUCIDI

I carboidrati rappresentano il nutriente dal quale proviene più energia (45,60%

dell’energia totale). Nonostante rappresenti la fonte principale di energia, le regole

per la sua assunzione non risultano severe come quelle di altri nutrienti, in quanto

l’organismo è in grado di rigenerare glucosio (gluconeogenesi). Tuttavia, una sua

carenza prolungata porta allo sviluppo di condizioni non favorevoli per il nostro

organismo.

- Carenza glucidi: l’assenza di carboidrati e la loro sintesi a partire da altri

precursori (gluconeogenesi), non risulta sufficiente a soddisfare il

fabbisogno energetico quotidiano, per tale motivo il metabolismo

energetico tende a produrre energia a partire da altri nutrienti come

proteine e lipidi.

Le proteine svolgono principalmente un ruolo “strutturale”, di conseguenza

la deplezione di proteine dieta,muscolari comporta una quantità

insufficiente per svolgere la funzione strutturale. L’utilizzo prolungato di

lipidi e la simultanea attivazione del meccanismo gluconeogenetico

(responsabile del rallentamento del ciclo di krebs) comporta un accumulo

di Acetil CoA e l’attivazione di una via metabolica di energia di riserva, la

chetoneogenesi. Tale via converte l’Acetil CoA in corpi chetonici, una

forma molecolare energetica che può essere esportata in altri tessuti e

utilizzata per ricavare energia, evitando così un rallentamento della beta

ossidazione e quindi la possibilità di continuare a ricavare energia da lipidi,

nonostante il rallentamento del ciclo di Krebs, imposto dalla

gluconeogenesi. L’aspetto negativo della produzione di corpi chetonici

riguarda il fatto che, una loro produzione in quantità maggiori rispetto alle

capacità degli organi epertraepatici di utilizzarli, comporta un accumulo nel

sangue (chetosi) ed essendo composti acidi, tendono a liberare H+ con

conseguente abbassamento pH ematico andando incontro ad acidosi.

- Eccesso glucidi: l’eccesso di carboidrati viene ad essere convertito in

acidi grassi ed immagazzinati sottoforma di trigliceridi, determinando come

effetto un aumento dei trigliceridi, un abbassamento di HDL e come

conseguenza un aumento di rischio coronarico. È consigliabile che

l’assunzione di carboidrati sia sottoforma di amido invece che di zuccheri

solubili (glucosio – fruttosio – saccarosio), in quanto quest’ultimi sembrano

essere correlati ad una maggiore insorgenza diabete e carie dentaria.

Cibi ricchi di amido: pane – pasta – cereali – legumi;

Cibi che contengono quantità rilevanti di zuccheri solubili: dolci – frutta

(banane, uva, fichi) – alcune bevande.

Indice glicemico

L’aumento del glucosio ematico è diverso a seconda dell’alimento che viene

introdotto.

La capacità che ogni alimento ha di poter aumentare la glicemia a parità di

contenuto glicemico, viene definita indice glicemico (IG): (risposta glicemica singolo

elemento/risposta glicemica alimento di riferimento) per 100.

A seconda dell’IG si effettua una classificazione degli alimenti:

- Alimenti ad alto IG: causano un aumento rapido della glicemia subito dopo

l’assorbimento, ma è seguito da un repentino calo;

- Alimenti basso IG: causano un aumento graduale della glicemia, dando un

senso di sazietà per un periodo più lungo.

L’IG (quindi la capacità di ogni alimento di poter aumentare la glicemia), varia a

seconda:

Dimensioni particelle

 Forma

 Grado di cottura

 L’alimento in questione viene assunto isolatamente oppure durante un pasto

 insieme ad altri alimenti (ad esempio frutta e verdura, contenenti fibre sono

in grado di abbassare la glicemia e quindi ritardare lo svuotamento gastrico).

A tal proposito, dobbiamo menzionare anche la variazione dell’IG in seguito al

rapporto lipidi/proteine.

Latticini, legumi e frutta: IG basso

Pane e riso: IG sia alto che basso

Patate: IG più elevata rispetto alla pasta e ai legumi.

Diete caratterizzati da cibi a basso IG:sembrano avere effetti benefici su varie

condizioni patologiche e ciò ha indotto a proporre diete costituite da cibi a basso IG.

Tale metodologia è stata messa in discussione, in seguito alle variazione che l’IG

può subire in conseguenza a interferenze con altri alimenti. Perciò i nutrizionisti

tendono a consigliare una valutazione dell’IG riferita ad un pasto intero e non quindi

del solo alimento.

Importanza dei glucidi nell’esercizio fisico

All’interno del muscolo è presente glucosio immagazzinato sottoforma di glicogeno

muscolare. Tale riserva può essere immagazzinata con una limitata quantità (non

come gli acidi grassi). Nello svolgimento di tutte le attività fisiche il glucosio

rappresenta il combustibile d’eccellenza per ricavare energia, la cui deplezione può

variare a seconda del tipo di attività, ed essere sostituito in parte dall’utilizzo di

lipidi: per attività intense e di breve durata (attività anaerobiche): indispensabile

utilizzo glucosio – per attività aerobiche intense: 40,50% lipidi– 60,50% glucosio.

Una volta che il glicogeno muscolare si è esaurito (ciò può avvenire anche nel giro

di 60 secondi) si ha l’impedimento nel continuare l’attività svolta a quella intensità.

Il corpo ha bisogno di recupero per poter ristabilire le proprie riserve di glicogeno. Le

piene riserve vanno ad essere ristabilite dopo almeno 24 ore. Dunque, in un

soggetto che compie attività fisica, per permettere la ristabilizzazione del glicogeno

muscolare sarà importante una elevata quantità di carboidrati.

Carboidrati non disponibili

Vengono definiti come carboidrati non disponibili, quei carboidrati della dieta

resistenti all’azione degli enzimi digestivi che, pur non contribuendo in modo

apprezzabile all’apporto energetico giornaliero, possono modulare importanti

funzioni dell’organismo e contribuire al mantenimento di uno stato di buona salute.

I carboidrati non disponibili possono essere idrolizzati parzialmente o totalmente

dalla microflora intestinale presente nella porzione dell’intestino crasso. I prodotti di

questa idrolisi sono: acqua – anidride carbonica – metano – acido butirrico – acido

proprionico – acido acetico – etanolo, e vanno ad essere riassorbiti nel colon. Invece

che utilizzare il termine “non disponibili”, sarebbe più corretto il termine “non

glicemici”.

Questi composti possono essere presenti naturalmente nell’alimento, oppure

possono essere prodotti. Molti di questi composti (ma non tutti) appartengono alla

categoria delle come le fibre alimentari.

Fibra alimentare

Non è ancora presente una definizione ampia del termine. Un aspetto in comune è

quello di non essere idrolizzabile per gli enzimi digestivi umani. I composti che

appartengono alla categoria della fibra, possono svolgere funzioni fisiologiche molto

diversificate e mentre per alcuni di essi è stato dimostrato un ruolo positivo per la

salute, per altri non vi è alcuna evidenza circa eventuali