Dalla tavola alla cellula: i carboidrati

Dalla tavola alla cellula: i carboidrati sono la fonte di energia più importante per il funzionamento del nostro organismo.

Amati, demonizzati, dividono nei pareri degli esperti ma una cosa è certa… se ne parla sempre. Sono loro, i carboidrati che insieme a proteine e grassi rappresentano le macromolecole fondamentali per l’organismo umano.

Gli alimenti ricchi in carboidrati sono la principale fonte di energia per nutrire l’umanità e in un’alimentazione equilibrata, forniscono più della metà della quota energetica complessiva della dieta quotidiana. Il loro consumo è sempre stato una costante nella storia delle popolazioni umane.

L’adattamento della specie, nonostante un’iniziale dieta prevalentemente a base di carne, è avvenuto integrando alimenti vegetali come foglie, bacche e radici raccolte nei dintorni dei loro insediamenti. Imparando a domare e a coltivare i cereali e le piante, l’amido ha preso il sopravvento (rispetto alle proteine di origine animale) come fonte prevalente di energia nella dieta.

Tale evoluzione alimentare è evidente se andiamo ad analizzare l’anatomia e la fisiologia del nostro apparato digerente: la forte presenza di enzimi per scindere gli amidi, la lunghezza e l’eccesso di capacità assorbitiva da parte dell’intestino tenue rispetto le necessità dettate dalla dieta contemporanea, la struttura e le funzioni fermentative dell’intestino crasso sono la testimonianza del fatto che gli alimenti a base vegetale ricchi in carboidrati sono sempre stati una costante nell’alimentazione dell’uomo sin dal paleolitico (come raccontato nell’articolo dedicato all’archeologia del cibo).

Una carica di energia

I carboidrati forniscono energia a pronto uso. Sono infatti la prima forma energetica e vengono usati dall’organismo come combustibile per tutti i processi organici; inoltre possono formare macromolecole (mucopolisaccaridi) che, unendosi a proteine (mucoproteine), sono i costituenti della cosiddetta sostanza fondamentale che riempie gli spazi fra una cellula e l’altra e tra le fibre muscolari. La loro funzione può comunque definirsi primariamente energetica, ma anche “modellante”, in quanto partecipano alla formazione di strutture essenziali (DNA, RNA, glicolipidi cerebrali) e strutture di protezione e sostegno.

Per queste loro caratteristiche, i carboidrati sono solitamente la componente principale della dieta (rappresentano dal 50 al 70% delle calorie totali) e devono essere ben distribuiti durante il giorno, per fornire energia di pronto impiego per tutte le attività quotidiane.

Struttura chimica e classificazione dei carboidrati

Analizzando la loro struttura chimica, vediamo che i carboidrati sono costituiti da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno, legati tra loro in diversi modi, per formare catene semplici o complesse in cui l’idrogeno e l’ossigeno sono nello stesso rapporto che caratterizza l’acqua (infatti un tempo erano definiti “idrati di carbonio”).

Esistono diverse classificazioni dei carboidrati, a seconda del numero di unità ripetitive che li compongono. Possono essere suddivisi in:

• monosaccaridi:
  • glucosio: si trova nei cibi, ma può essere prodotto anche a partire dagli aminoacidi, dal glicerolo, dal piruvato e dal lattato (nel fegato) durante un processo definito gluconeogenesi. Una volta assorbito, il glucosio può essere usato a scopo energetico o trasformato in glicogeno epatico e muscolare.
  • fruttosio (levulosio), zucchero della frutta e presente anche nel miele. Viene assorbito nel piccolo intestino e trasportato nel fegato, dove viene trasformato in glucosio.
  • galattosio, che non si trova libero in natura ma solo legato al lattosio.
• disaccaridi e oligosaccaridi:
  • saccarosio: deriva dall’unione di glucosio e fruttosio, si trova nello zucchero di barbabietola, di canna, nello zucchero grezzo, nel miele e nello sciroppo d’acero.
  • lattosio: deriva dall’unione del galattosio col glucosio, è il meno dolce e può essere prodotto artificialmente (lattosio monoidrato) per utilizzarlo come ingrediente nei preparati alimentari e come eccipiente nei farmaci. È presente nel latte e derivati.
  • maltosio: deriva dall’unione di due molecole di glucosio, si trova nella birra, nei cereali e nei germogli.
  • raffinosio e stachiosio: presenti soprattutto nei legumi, sono zuccheri a elevata fermentabilità e risultano praticamente non digeribili dall’uomo.
• polisaccaridi:
  • amido: è la forma più comune di polisaccaride vegetale, presente nei cereali e nei semi. Viene anche definito carboidrato complesso e si trova in due forme:
    • amilosio, come catena rettilinea
    • amilopectina, come catena ramificata, più digeribile e facilmente assimilabile per maggiore esposizione agli enzimi digestivi
  • maltodestrine: altra forma amidacea presente in molti farinacei e comunque facente parte della categoria degli amidi.
  • glicogeno: è lo zucchero organico di scorta che il corpo produce e può immagazzinare nel muscolo e nel fegato. Un’altra possibile classificazione dei carboidrati è tra semplici e complessi.

I carboidrati semplici comprendono i mono- , i di- e gli oligosaccaridi e sono divisibili in:

• semplici disponibili: sono zuccheri utilizzabili direttamente a scopo energetico dal metabolismo cellulare e fra questi ci sono glucosio, fruttosio, saccarosio, maltosio e lattosio. Sono presenti naturalmente in molteplici alimenti primari o, in forma raffinata, sono utilizzati come tali oppure incorporati in alimenti e bevande.
• semplici non disponibili: sono zuccheri non direttamente utilizzabili, perché non digeribili, non assorbibili o non metabolizzabili; fra questi lo xilosio, il lattosio (quando manca il corrispondente enzima) e il raffinosio. In questo gruppo possono essere inseriti anche i polialcoli (alcool, zuccheri o polioli) dove oltre allo xilitolo si trovano anche mannitolo e sorbitolo, usati in grande quantità nei prodotti dietetici ipocalorici, e il lattulosio nel latte sterilizzato (quindi un derivato da trattamento tecnologico).

Anche i carboidrati complessi sono divisi in disponibili e non:

• complessi disponibili: sono gli amidi nelle loro forme native (amilosio e amilopectina) e il glicogeno
• complessi non disponibili: sono le fibre alimentari, dette anche polisaccaridi non amidacei, e possono essere presenti negli alimenti vegetali come materiale strutturale (pareti cellulari), di deposito (come riserva energetica di alcuni semi) o possono derivare da essudati vegetali (gomme naturali), di derivazione marina (carragenina e alginati) e di derivazione batterica (xantani).

Digestione dei carboidrati 

Per poter essere assorbiti dall’organismo, i carboidrati innanzitutto vanno ridotti in singole molecole (unità monosaccaridiche) grazie all’azione di determinati enzimi, le glucosidasi. È stato visto che il tratto superiore dell’apparato digerente umano è dotato di un gruppo di enzimi che “spezza” un numero limitato di legami glucidici, e nello specifico quelli presenti nell’amido, nel saccarosio e nel lattosio. La scomposizione dell’amido inizia nel cavo orale ad opera di un enzima presente nella saliva e continua durante le prime fasi della permanenza gastrica grazie a un altro enzima prodotto dal pancreas; entrambi gli enzimi andranno a rompere solo alcuni legami delle molecole amidacee, portando alla formazione di un mix di maltosio, maltotriosio e altri frammenti molecolari. Questi vengono ulteriormente scomposti in glucosio per azione delle glucosidasi e immobilizzati sui villi intestinali.

Anche il saccarosio e il lattosio vengono disgiunti nelle loro molecole costitutive ad opera rispettivamente della saccarasi e della lattasi presenti anch’esse sui villi intestinali. Se l’azione della saccarasi è molto efficiente, ciò non è sempre vero per la lattasi, perché una percentuale più o meno rilevante della popolazione mondiale a seconda delle etnie, una volta raggiunta l’età adulta può non produrre più questo enzima e quindi scindere il lattosio; la molecola intera raggiunge il colon, dove viene rapidamente fermentata dalla microflora intestinale con conseguente produzione di acidi organici e di gas. Questo può comportare disturbi intestinali (distensione addominale, crampi, flatulenza), sintomatologia riferibile alla sindrome da intolleranza al lattosio o ipolactasia e può essere calmierata eliminando totalmente dalla propria dieta latte e latticini o consumare gli stessi a basso contenuto di lattosio (dove il processo di scissione del lattosio in galattosio e glucosio avviene tramite la tecnologia) oppure quei latticini che sono naturalmente privi di lattosio grazie al processo di stagionatura.

Anche l’amido può avere una percentuale variabile ma limitata che non può essere assimilata (amido resistente). I motivi di questa resistenza alla digestione sono molteplici e dipendono dalla presenza di una parete vegetale secondaria (come nei semi di cereali e leguminose) o di granuli di amido nativo presenti in prodotti acerbi o in prodotti a base di amido cucinati in presenza di acqua insufficiente per la reazione di gelatinizzazione. Un’altra tipologia di amido resistenza è l’amido retrogrado, ovvero la cristallizzazione di parti di amido gelatinizzato per raffreddamento, come per esempio nel pane raffermo. Ci sono anche prodotti alimentari contenenti amidi modificati chimicamente che fungono da addensanti, stabilizzanti ed emulsionanti, che hanno lo scopo di migliorare la resistenza dei cibi alla refrigerazione e al congelamento oppure migliorare la palatabilità di prodotti a basso contenuto calorico.

Conclusione

I carboidrati sono fondamentali per un’alimentazione equilibrata e sana, in quanto oltre a dare energia spendibile nell’immediato sono importanti per le reazioni cellulari che sostengono il nostro organismo nelle sue funzionalità. La limitazione dei carboidrati, per motivi di salute, deve essere concordata con uno specialista in quanto eccessi di altre macronutrienti (proteine e grassi) comportano uno squilibrio che a lungo andare possono mettere in pericolo la salute dell’individuo.