I glucidi o carboidrati sono i costituenti più importanti dei vegetali e le sostanze organiche più diffuse nella biosfera.
Rappresentano solo l'1% del corpo umano ma hanno una notevole importanza nutrizionale costituendo il principale nutriente nell'alimentazione umana e la fonte energetica a più basso costo: forniscono, se disponibili, circa 4 kcal/g.
Si possono suddividere in:

• monosaccaridi o monosi: formati da singole unità monosaccaridiche a catena variabile;
• oligosaccaridi: formati da 2 a 9 unità monosaccaridiche;
• polisaccaridi: composti da 10 a più unità saccaridiche.

Le funzioni dei carboidrati sono fondamentalmente due:

• energetica: nell'uomo, sotto forma di glicogeno, costituiscono una riserva di energia a pronta utilizzazione e sotto forma di glucosio sono fonte di nutrimento per tutte le cellule;
• strutturale: soprattutto nei vegetali, ma anche nell'uomo, entrano nella costituzione delle cellule, della sostanza extracellulare.

Monosaccaridi

I monosaccaridi sono sostanze cristalline, di colore bianco caratterizzate da sapore dolce, sono solubili in acqua ed insolubili nei solventi organici.
In relazione alle funzioni biologiche che svolgono, i più importanti monosi sono il glucosio, il galattosio, il fruttosio ed il mannosio, appartenenti al gruppo degli esosi -a 6 atomi di carbonio- ed il ribosio, il desossiribosio e lo xilosio che appartengono invece al gruppo dei pentosi.

Glucosio

È senza dubbio il glucide maggiormente rappresentato nel mondo animale e nel mondo vegetale. Si trova libero nella frutta e nella verdura e costituisce il principale nutriente, a rapida utilizzazione, per tutte le cellule dell'organismo umano. Le piante lo sintetizzano a partire da acqua e anidride carbonica in presenza di luce solare attraverso il meccanismo di fotosintesi. Gli animali lo utilizzano invece come fonte principale di energia ed anche per la sintesi di molecole complesse.

Fruttosio

È molto diffuso nel mondo vegetale, in particolare nella frutta -soprattutto mele e pere- in concentrazione maggiore rispetto al glucosio. Nel sangue umano è presente solo in tracce dove è gran parte convertito, nelle cellule epatiche ed intestinali, in glucosio. Ha un potere dolcificante nettamente superiore rispetto agli altri zuccheri.

Galattosio

Libero è presente solo in alcuni frutti, ma la sua importanza è come costituente degli oligosaccaridi (lattosio) e polisaccaridi. Nel nostro organismo viene metabolizzato dopo essere stato trasformato in glucosio.

DISACCARIDI
Costituiscono la classe nutrizionalmente più importante.
Tra questi vale la pena ricordare:

Lattosio

È contenuto nel latte dei mammiferi in diverse concentrazioni: nel latte materno al 6%, nal latte vaccino al 4%. È costituito da una molecola di galattosio (ß-D-Galattosio) unita ad una di glucosio (D-Glucosio). È il meno dolce ed il meno solubile di tutti gli zuccheri.

Saccarosio

È lo zucchero maggiormente rappresentato e che viene abitualmente usato come ingredienti in molti prodotti alimentari; si ottiene industrialmente dalla canna da zucchero o dalla barbabietola. In natura si triva nella frutta matura ed in molti ortaggi. Dal punto di vista chimico è costituito da una molecola di a-D-Glucosio unita ad una di ß-D-fruttosio.

POLISACCARIDI
Sono la riserva energetica di piante ed animali e trovano in genere depositati sotto forma di granuli. Tra i più importanti vanno menzionati:

Amido

È la riserva energetica di piante ed è costituito da due polimeri, uno lineare: l'amilosio e l'altro ramificato: l'amilopectina. L'amido viene attaccato dall'amilasi, enzima presente nel nostro apparato digerente che riduce l'amido prima in destrine lineari e successivamente in maltosio (disaccaride formato da due molecole di glucosio) e isomaltosio.

Glicogeno

È il corrispettivo animale dell'amido. L'organismo ne contiene circa 350 gr localizzati principalmente nel fegato e nei muscoli. È un polimero del glucosio ma ha scarsa importanza alimentare poiché viene rapidamente degradato a a glucosio e acido lattico. L'importanza biologica è invece fondamentale poichè rappresenta, nei muscoli, una riserva energetica a rapida utilizzazione e nel fegato un deposito indispensabile per mantenere costante il glucosio nel sangue: la glicemia.

Le proteine sono le macromolecole più abbondanti e versatili delle cellule viventi di cui rappresentano il 50% del peso secco e costituiscono il 14-19% dell'organismo umano. Sono presenti in tutti i distretti, intracellulari ed extracellulari, entrano nel funzionamento di tutti i fenomeni biologici.
Dal punto di vista chimico sono costituiti da una sequenza di amminoacidi, che è specifica di ogni proteina e geneticamente determinata, a cui conferisce le proprietà di conformazione e chimiche necessarie per esplicare la propria funzione.
In base al numero di amminoacidi presenti si hanno:

• oligopeptidi: catene con meno di 10 amminoacidi;
• polipeptidi: catene con 10-100 amminoacidi.

Gli amminoacidi sono 20 e si distinguono in essenziali e non essenziali a seconda che l'organismo sia in grado o meno di sintetizzarle per proprio conto. Numerosi sono i criteri classificativi delle proteine:

• In base alla forma: proteine fibrose e proteine globulari;
• In base alla composizione chimica: proteine semplici e proteine complesse o coniugate;
• In base alla funzione: proteine strutturali e proteine dotate di una particolare attività biologica -ad es. enzimi, ormoni, anticorpi, ecc.-

La finalità primaria delle proteine alimentari è quella di fornire all'organismo, attraverso gli amminoacidi, gli elementi per la sintesi delle proprie proteine ed è questa finalità che differenzia essenzialmente i protidi dai glucidi e lipidi la cui funzione è fondamentalmente energetica.
Dal punto di vista nutritivo assumono particolare importanza le proteine delle masse muscolari (carne e pesce), e quelle di riserva (latte e uova).
Gli alimenti di origine animale contengono percentuali elevate di proteine ad alto valore biologico e facilmente digeribili; cereali e legumi contengono invece protidi a medio valore biologico e a composizione complementare -ossia mangiati insieme danno una miscela di amminoacidi molto simile a quella fornita dalle proteine animali- e meno digeribili rispetto a quelle animali.
Talvolta gli alimenti possono contenere delle proteine che svolgono un ruolo negativo per il funzionamento dell'organismo:

• fattori antinutrizionali: sono inattivati con la cottura, presenti soprattutto nei legumi e nel bianco d'uovo;
• tossine: sia di origine batterica che contenute originariamente nell'alimento;
• allergeni: responsabili delle manifestazioni allergiche nei soggetti 'atopici' ossia predisposti.

I lipidi costituiscono la principale forma di riserva energetica degli organismi, entrano nella costituzione delle membrane biologiche, svolgono importanti funzioni bioregolatrici.
I lipidi alimentari rappresentano una forma di energia concentrata per il corpo umano. Un grammo di lipidi sprigiona più del doppio dell'energia rispetto alla stessa quantità di glucidi e proteine: 9 kcal ogni grammo di grassi.
Esiste in realtà una certa confusione tra i "grassi" ed i "lipidi". I primi vengono identificati con quelle sostanze untuose che rientrano nella costituzione di alcuni alimenti come burro, margarina, gli oli ed alcune parti delle carni.
Chimicamente i grassi sono dei trigliceridi: esteri della glicerina con acidi grassi variamente miscelati. I grassi depositati nell'organismo sono essenzialmente trigliceridi misti.
I lipidi, invece, comprendono i trigliceridi ma anche i fosfolipidi e gli steroli. Ciò che accomuna i lipidi e i grassi è la loro assoluta insolubilità in acqua e la loro solubilità in solventi organici come etere, cloroformio, benzolo. Fisicamente si presentano solido-pastosi (grassi) o liquidi (oli) a temperatura ambiente.

I lipidi hanno funzioni biologiche molto differenziate:

• lipidi di riserva o di deposito: essenzialmente trigliceridi che si accumulano nel tessuto adiposo;
• lipidi strutturali o di membrana: fosfolipidi, glicolipidi, steroli
• lipidi con attività biologiche specifiche: ormoni, messaggeri intracellulari, trasportatori di elettroni ecc.
• forniscono acidi grassi essenziali
• veicolano le vitamine liposolubili
• conferiscono appetibilità ai cibi e sazietà.

I lipidi circolanti nel sangue o presenti nelle strutture cellulari sono spesso legati ad altre molecole formando delle strutture complesse, quali ad es. le lipoproteine (lipidi+proteine) o glicolipidi (glucidi+lipidi).
Una classificazione utile da un punto di vista nutrizionale è quella che divide i lipidi in lipidi semplici e lipidi complessi: i primi sono presenti soprattutto negli alimenti e nel tessuto adiposo del corpo umano, i secondi sono presenti nel plasma e nelle strutture cellulari sia di origini animali che vegetali.

La parte più variabile dei lipidi è la catena degli acidi grassi che possono differire per: lunghezza della catena carboniosa, tipo di legame carbonioso, posizione spaziale del doppio legame.
Gli acidi grassi possono anche essere classificati in:

• saturi: quando presentano tutti legami semplici;
• monoinsaturi: quando nella catena è presente un solo doppio legame;
• polinsaturi: quando i doppi legami sono due o più.

Quasi tutte le molecole lipidiche dell'organismo sono prodotte per sintesi endogena, tranne gli "acidi grassi essenziali" che il nostro corpo non è in grado di sintetizzare e che devono essere quindi introdotti con la dieta -i più importanti sono l'acido linoleico e l'acido linolenico.

La fibra alimentare può essere definita come quella frazione degli alimenti vegetale che non può essere digerita dagli enzimi digestivi presenti nel nostro organismo.
Chimicamente è composta da due frazioni:

• una parte insolubile o fibra idrofila: cellulosa, lignina, emicellulosa
• una parte solubile o fibra gelificante: pectine, gomme, mucillagini.

La fibra alimentare è costituita in gran parte da polisaccaridi non cellulosici. Nella crusca dei cereali è presente soprattutto fibra idrofila, nei legumi e nella frutta si trova in percentuali abbastanza elevate anche la fibra gelificante. Nonostante il concetto di fibra sia di recente acquisizione, essa ha una notevole importanza nutrizionale poiché:

• previene l'iperalimentazione e quindi l'obesità con le patologie ad essa correlate;
• regola le funzioni intestinali;
• modula l'assorbimento dei nutrienti e i processi metabolici.

Il meccanismo d'azione della fibra è da ricollegarsi alla sua capacità di legare l'acqua e di formare una massa viscosa. Assorbendo l'acqua, a livello dello stomaco, si ha un aumento del bolo alimentare consentendo di raggiungere il senso di sazietà più rapidamente. La frazione gelificante rallenta lo svuotamento dello stomaco e quindi anche la digestione e l'assorbimento nell'intestino, dove si avranno feci più voluminose, meno consistenti, diminuendo la pressione sul colon ed accelerando il transito intestinale. La fibra, grazie alle sue proprietà chimico-fisiche, esplica un'azione disintossicante e anticancerogena, legando le sostanze tossiche impedendone quindi l'assorbimento.

Le vitamine sono un gruppo di sostanze organiche presenti negli alimenti, molto varie da un punto di vista chimico, non sintetizzabili dall'organismo ed essenziali affinché il metabolismo cellulare si svolga in modo regolare. Questi composti devono quindi essere introdotti dall'esterno, con gli alimenti tuttavia non c'è nessun alimento che le contenga tutte.
Tra le caratteristiche, che accomunano queste sostanze così eterogenee tra loro, c'è quella di agire a piccole dosi -venivano chiamate micronutrienti- e di non avere importanza da un punto di vista energetico. Ogni vitamina ha un ruolo ben preciso ed insostituibile.
Al giorno d'oggi la razione vitaminica tende, specialmente in alcuni Paesi, ad essere insufficiente. Ad esempio la razione di vitamine idrosolubili diminuisce in seguito ai processi di trasformazione e conservazione degli alimenti e alla raccolta anticipata della frutta, l'apporto via via più frequente di alimenti "magri" ha determinato una diminuzione dell'apporto di vitamine liposolubili. D'altro canto si nota anche un aumento delle necessità di tali sostanze, svolgendo, le vitamine, un'importante funzione protettiva del nostro organismo contro alcune patologie e rafforzando il sistema immunitario proteggendo le cellule dall'aggressione di un gran numero di sostanze estranee.
Le vitamine si classificano in idrosolubili e liposolubili a seconda che siano solubili rispettivamente in acqua o nei grassi.
Idrosolubili: Tiamina o Vit. B1, la Riboflavina o Vit. B2, la Piridossina o Vit. B6, la Cobalamina o Vit. B12, la Niacina o Vit. PP, l'Acido Pantotenico, la Biotina, l'Acido Folico, l'Acido Ascorbico o Vit. C.
Queste devono essere introdotte nell'organismo giornalmente poiché non esistono dei sistemi di accumulo e, se in eccesso, sono eliminate attraverso le urine.
Liposolubili: Vitamina A, Vitamina D, Vitamina E, Vitamina K.
Questo gruppo di vitamine invece si accumula nel fegato e nel tessuto adiposo e le carenze si instaurano lentamente. Un eccesso di vitamina A ed D potrebbe essere tossico.

L'acqua è il composto più diffuso in natura ed è il principale costituente degli organismi di cui rappresenta in media il 70% del peso.

L'acqua negli alimenti

Gli alimenti, tranne rare eccezioni, contengono quantità più o meno rilevanti di acqua e la sua presenza è importante sia a fini strutturali, organolettici e nutrizionali, sia nei riguardi della loro conservazione. Non si trova mai allo stato puro, ma sempre in soluzioni più o meno concentrate ed è proprio la presenza di soluti che conferisce proprietà alle soluzioni. Secondo una teoria classica l'acqua negli alimenti si divide in due categorie:

• acqua legata con ponti idrogeno alle molecole organiche, soprattutto alle proteine e ai sali, organizzata in strati sovrapposti, non congelabile e non utilizzabile dai microrganismi
• acqua libera, che è la maggior parte dell'acqua contenuta negli alimenti, trattenuta da forze fisiche, che congela a temperature inferiori rispetto all'acqua pura ed in relazione ai soluti disciolti, ed utilizzabile dai microrganismi.

Una teoria più recente sostiene che l'acqua contenuta negli alimenti sarebbe più o meno disponibile, ossia libera, a seconda della sua mobilità. In soluzioni molto concentrate, caratterizzate da un alto grado di viscosità, la mobilità e quindi la disponibilità dell'acqua risulta inibita: è questo lo stato vetroso; si parla invece di stato gommoso quando, aumentando l'umidità, la viscosità è più ridotta e la mobilità dell'acqua maggiore.

L'acqua nell'organismo umano

Come ormai è noto, l'apporto di acqua indispensabile alla vita; mentre si può sopravvivere anche 10 settimane senza mangiare, la morte sopraggiunge solo dopo pochi giorni se il digiuno è totale. L'acqua costituisce il 60% circa del peso dell'adulto ed il 75% del neonato. L'acqua corporea si trova così distribuita:

• acqua intracellulare, che si trova all'interno delle cellule e rappresenta il 40% circa del peso corporeo
• acqua extracellulare, in totale circa il 20%
• acqua plasmatica, rapidamente scambiabile
• acqua interstiziale e linfa, con un ricambio più lento
• acqua del tessuto connettivo e osseo
• liquidi transcellulari, prodotti dalle ghiandole esocrine e dalle mucose dell'apparato respiratorio, gastroenterico e riproduttivo.

L'acqua non è ugualmente distribuita in tutti i tessuti. Con l'avanzare dell'età il tenore idrico dell'organismo diminuisce a causa della minore capacità di ritenzione dei tessuti stessi: l'invecchiamento determina un'alterazione delle strutture proteiche che legano l'acqua.
Il volume dei liquidi varia anche al contenuto dei grassi: gli obesi hanno un minor contenuto d'acqua rispetto ai magri; per lo stesso motivo, l'organismo femminile, che accumula più lipidi, ne contiene meno rispetto a quello maschile.

Funzioni e fabbisogno

Numerose sono le funzioni dell'acqua:

• è solvente di gas, elettroliti e colloidi;
• trasporta alle cellule le sostanze nutritive ed allontana quelle di rifiuto;
• partecipa ai processi di termoregolazione;
• costituisce il mezzo in cui avvengono le reazioni metaboliche e digestive;
• è il costituente fondamentale delle secrezioni;
• svolge una funzione plasmatica, conferendo turgore alle cellule.

In condizioni normali, ogni giorno l'organismo ricambia il 6% del suo patrimonio idrico, in media circa 2000-25000 ml. L'acqua prodotta dal metabolismo è insufficiente a coprirne il fabbisogno per cui diventa essenziale il suo apporto il suo apporto esogeno (bevande ed alimenti).
Il bisogno idrico giornaliero è circa 1,5 ml/kcal/die nell'adulto sano.
Per mantenere costante la quantità totale di acqua, ossia l'equilibrio idrico, è necessario che la quantità di acqua introdotta, addizionata a quella endogena, sia uguale a quella eliminata. Le vie di eliminazione sono rappresentate da urine, feci, il sudore e l'aria espirata. Se l'equilibrio è alterato si manifestano i sintomi di un'intossicazione da acqua, se le entrate superano le uscite, o di una disidratazione nel caso opposto. L'intossicazione è caratterizzata da: disfunzioni gastrointestinali, debolezza muscolare, irregolarità del battito cardiaco, disorientamento anche fino al coma.
Più grave e più comune è invece la disidratazione i cui sintomi sono: secchezza orale, aumento dell'emoconcentrazione, astenia, cefalea, irritabilità, insonnia, difficoltà di concentrazione per arrivare ad ipertermia, astenia profonda e collasso.