Cosa sono i carboidrati? Qual è il ruolo dei carboidrati nella nostra dieta? Quali sono le loro fonti?
Abbiamo già parlato delle proteine e dei grassi (in modo particolare di quelli essenziali), quindi è doveroso completare questa rassegna di macromolecole parlando dei carboidrati.
Questi, infatti, sono considerati macronutrienti e ricoprono un ruolo centrale nella nostra dieta. Chiamati anche glucidi, polisaccaridi, e spesso definiti impropriamente zuccheri, hanno il fine di fornire energia.
Tra le molecole deputate a tale scopo sono sicuramente le più importanti, poiché si stima forniscano circa il 50% del nostro introito energetico giornaliero. I carboidrati sono presenti ovunque in natura e li troviamo rappresentati trasversalmente in tutti gli alimenti vegetali. Ma non tutti i carboidrati sono uguali e le differenti caratteristiche possono comportare differenti interazioni con il nostro organismo.
Carboidrati: classificazione e struttura
Come dice la parola stessa, i carboidrati sono composti da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno. Hanno una struttura polimerica formata da più unità funzionali che ne decreta il termine di polisaccaride.
Una prima classificazione può essere fatta in base al numero di molecole ripetute presenti, che ci permette di discriminare tra monosaccaridi (singola molecola), disaccaridi (due molecole), oligosaccaridi (fino a 8-9 molecole) o polisaccaridi (con un numero maggiore di molecole). Questa classificazione ci fornisce una distinzione tra carboidrati semplici, propriamente detti zuccheri (mono, disaccaridi, oligosaccaridi), e carboidrati complessi.
Possiamo definire il tipo di carboidrati anche in base alle molecole strutturali presenti e ai legami che si formano tra queste. Per esempio, la cellulosa è formata da molecole di glucosio con legami lineari di tipo beta 1,4 glicosidico (che indica la conformazione tridimensionale e gli atomi di carbonio tra molecole adiacenti interessate nel legame stesso). L’amido, anch’esso formato da molecole di glucosio, presenta però nei legami alfa 1,4 e alfa 1,6 glicosidici. Vedremo più avanti che tali caratteristiche sono fondamentali per decretarne la funzione e la nostra capacità di utilizzazione.
Come molecola strutturale, però, conosciamo vari tipi di monosaccaridi che possono formare legami glicosidici. Tra questi, troviamo più frequentemente il fruttosio, il mannosio e il galattosio e il glucosio. Per esempio, il saccarosio, noto anche come zucchero da cucina, è formato da disaccaridi composti dal legame di glucosio e fruttosio mentre il lattosio è un disaccaride formato da glucosio e galattosio.
Fonti nutrizionali di carboidrati
Le fonti di carboidrati nella nostra dieta sono principalmente tutte di origine vegetale. Fa eccezione il latte materno, unico alimento nei primi 6 mesi di vita, che contiene lattosio (ciò suggerisce quanto siano importanti i carboidrati fin dai primi mesi).
Anche il miele è un alimento di derivazione animale composto principalmente da fruttosio e glucosio con uno scopo nutrizionale specifico nell’alveare. Le api raccolgono il nettare dai fiori e lo rigurgitano (più volte) ottenendo così una fonte degradata e disidratata di carboidrati pronta per l’uso, particolarmente utile nel periodo invernale.
I carboidrati complessi che siamo in grado di utilizzare direttamente come fonte energetica sono molto rappresentati in legumi e cereali in forma di amido, mentre i carboidrati semplici sono presenti prevalentemente nella frutta e nella verdura. Inoltre, in tutti gli alimenti vegetali possiamo trovare le fibre, anch’esse considerate carboidrati, che non hanno un ruolo diretto nella funzione energetica per il nostro organismo ma sono ugualmente necessari per la nostra salute.
Le fibre in forma di cellulosa, lignina ma anche frutto-oliogosaccaridi e galatto-oligosaccaridi, costituiscono l’impalcatura delle strutture vegetali e quindi sono presenti nelle verdure, nei funghi e nei tegumenti esterni di cereali e legumi. Nei tuberi amilacei, come tapioca e patate, vediamo elevate concentrazioni di zuccheri complessi, stoccati dalla pianta come fonte di riserva amilacea. Allo stesso modo, l’amido presente nei semi dei cereali e dei legumi rappresenta il nutrimento per lo sviluppo dell’embrione vegetale.
Funzioni e assorbimento
I carboidrati hanno principalmente uno scopo energetico. Tuttavia, c’è ancora molto da dire! Come abbiamo accennato, ne esistono di diversi tipi e ciò implica un comportamento diverso e diverse funzioni.
Nei primi mesi di vita abbiamo la capacità di scindere il lattosio nelle due componenti di cui è composto. Tale capacità persiste in età adulta solo nelle popolazioni che si sono evolute con la pratica della pastorizia ma è comunque destinata a perdersi lungo l’arco della vita. Infatti, in senescenza è estremamente frequente l’intolleranza al lattosio. Se il lattosio non viene digerito può richiamare liquidi nel lume intestinale per effetto osmotico a causa del mancato assorbimento, comportando i noti fastidi addominali.
Anche il fruttosio, se in eccesso, può presentare lo stesso problema poiché la sua velocità di assorbimento intestinale è minore di quella del glucosio. I carboidrati complessi per noi digeribili, come di fatto l’amido, ci permettono di avere fonti caloriche concentrate. Per questo motivo si consigliano più porzioni al giorno derivate da cereali, inclusi pane e pasta.
La caratteristica di questi carboidrati è di avere un assorbimento moderato, permettendo così il rilascio graduale del glucosio, moneta energetica per il nostro organismo. In seguito alla digestione, il glucosio estratto dai carboidrati complessi potrà essere utilizzato direttamente a scopo energetico per innalzare la glicemia nel sangue oppure può essere trasformato in riserve, sottoforma di glicogeno nel fegato e nei muscoli, o convertito in trigliceridi (liposintesi) e conservato negli adipociti.
Anche gli zuccheri semplici possono seguire questo destino tuttavia, essendo formate da catene più corte o da una singola molecola, hanno una velocità di assorbimento e utilizzazione più rapida. Queste differenze sono spesso sfruttate per la scelta dei carboidrati più adeguati nel caso di diabete o insulinoresistenza o per le fasi di allenamento e gara dello sportivo.
Tali differenze, basate sulla velocità di innalzamento del glucosio nel sangue in seguito a ingestione, non tengono conto di altri aspetti dietetici. Per esempio, la presenza di altri nutrienti nel pasto e soprattutto di fibre capaci di aumentare il transito intestinale e ridurre la velocità di assorbimento.
Carboidrati e sport
Nello sport si usano spesso le maltodestrine: prodotto ottenuto dalla parziale degradazione di amidi attraverso idrolisi e polimerizzazione. Questo comporta caratteristiche intermedie tra carboidrati semplici e carboidrati complessi.
In ogni caso, diverse evidenze scientifiche mostrano come il muscolo in attività prolungata provochi dei meccanismi fisiologici di richiamo passivo di carboidrati indipendente dall’insulina. Inoltre, questo causa una risposta glicemica comparabile per assunzione di carboidrati semplici o complessi. Ciò significa che la scelta specifica della fonte di carboidrati in allenamento o in gara potrebbe essere meno influente di quanto si pensi, a esclusione del fruttosio e dei suoi limiti di assorbimento intrinseci.
Altre funzioni dei carboidrati
Da non sottovalutare che alcuni carboidrati partecipano alla formazione di molecole proteiche (glicoproteine) conferendo particolari caratteristiche di resistenza che ritroviamo sulle membrane cellulari, recettori, anticorpi, tendini e tessuto connettivo in generale e carrier proteici. La mucina che ricopre la parete intestinale è formata da glicoproteine e ha una funzione protettiva. I carboidrati prendono parte anche alla formazione degli acidi nucleici (DNA e RNA).
È interessante notare che in alcuni animali invertebrati, i carboidrati svolgono un ruolo strutturale nella formazione degli esoscheletri attraverso la chitina (una molecola formata da N-acetilgucosammina), polimero polisaccaridico altamente diffuso in natura quasi quanto la cellulosa. Ritroviamo la stessa chitina come costituente dei funghi, associata a chitosano e beta glucani. Questi impieghi non sono strettamente correlati all’alimentazione e quindi non necessitano una trattazione approfondita.
La fibra alimentare
Le fibre sono una parte importante della nostra dieta e dovrebbero essere sempre rappresentate, con piccole e isolate eccezioni e limitazioni. Esse, anche quando formate da glucosio come per la cellulosa, presentano dei legami che non siamo in grado di rompere, ragion per cui non riusciamo a digerirle.
Possiamo classificare la fibra alimentare in fibre insolubili (cellulosa, lignina, ecc.) e fibre solubili (galatto-oligosaccaridi, frutto-oligosaccaridi, inulina, pectine, beta glucani, ecc.).
Le prime svolgono una funzione meccanica e aumentano la massa fecale e il transito intestinale; le seconde possono essere fermentate dalla popolazione microbica intestinale, svolgendo molteplici ruoli sia per la salute dell’intestino (lotta contro i patogeni, nutrimento delle cellule del tratto intestinale) ma anche a livello sistemico, permettendo di ottenere una fonte energetica aggiuntiva e pulita che può essere trasportata fino al fegato (come abbiamo già discusso in occasione dei grassi essenziali).
Il meccanismo è molto simile a quello che si manifesta negli animali ruminanti, anche se con dinamiche diverse. Le fibre vegetali vengono fermentate da una popolazione microbica presente nello stomaco in modo da rendere disponibili i carboidrati per l’assorbimento intestinale. Ovviamente, avendo luogo nel primo tratto intestinale, si tratta di un meccanismo fisiologico massivo di estrazione calorica molto diverso da quello che avviene nel nostro corpo.
Tuttavia, anche se in misura minore, può avere una rilevanza nutrizionale a scopo energetico, per questo motivo la fibra viene considerata con una resa calorica di 2 Kcal per grammo, rispetto alle 4 Kcal convenzionali dei carboidrati.
Le fibre solubili possono essere anche definite prebiotici perché stimolano la popolazione microbica intestinale. Tra queste, annoveriamo anche l’amido resistente. Noi siamo in grado di scindere il legame alfa 1,4 glicosidico che forma delle strutture lineari simili a quelle del glicogeno corporeo (amilosio), ma il legame alfa 1,6 delle diramazioni delle molecole di amido facilita la formazione di ammassi compatti poco accessibili agli enzimi digestivi (amilopectina).
È proprio questa la ragione che decreta la necessità di cuocere gli alimenti che contengono amido, allentando la struttura di quest’ultimo e permettendo così l’accesso dei nostri enzimi ai legami glicosidici che siamo in grado di scindere.
Tuttavia, permangono comunque delle strutture che non riusciamo ugualmente a digerire: l’amido resistente che giunge al colon e può così essere degradato dal microbiota intestinale e fungere da prebiotico. L’effetto prebiotico può essere riscontrato in tutte le occasioni in cui un carboidrato fermentabile non digeribile arriva al colon.
Carobidrati e cavo orale
Alcuni dolcificanti acalorici composti da sorbitolo, mannitolo, xilitolo ecc. possono avere un effetto lassativo se consumati in eccesso. Una interessante curiosità deriva dall’utilizzo di questi composti per la produzione di caramelle e gomme da masticare con effetto acariogeno.
Infatti, sostituendo lo zucchero, stimolano in misura ridotta la formazione della placca dentale, formata soprattutto da batteri saccarolitici. L’effetto rinfrescante che si avverte quando si consumano questi prodotti è spesso ottenuto dalla presenza di carboidrati (chiamati polioli) impiegati in un processo endotermico (assorbono calore) in seguito a discioglimento nella saliva. Tale meccanismo, chiamato effetto cooling, dà un senso di freschezza… che freschezza reale non è!
Trasformazioni
Abbiamo già visto come la trasformazione delle fonti nutrizionali è decisiva per l’estrazione calorica dai carboidrati. I ruminanti li estraggono dalle fibre vegetali mediante fermentazione batterica, noi riusciamo in parte a farlo sia da alcune fibre che da vari tipi di fonti vegetali e sempre grazie all’azione del microbiota.
Abbiamo accennato alle maltodestrine e alla loro produzione destinata all’ambito sportivo (mediante destrinizzazione). Abbiamo anche visto come in cottura l’amido può essere reso più biodisponibile tramite l’allentamento delle maglie delle strutture resistenti (gelatinizzazione).
Esistono diverse trasformazioni che possono essere sfruttate per cambiare la consistenza degli alimenti e la resa nutrizionale.
Per esempio, la parboilizzazione è utilizzata sul riso prima della sua lavorazione. Questo permette una maggiore conservazione del cereale e la migrazione di alcune sostanze benefiche, come vitamine e minerali, dai tegumenti esterni del riso grezzo verso l’interno amilaceo (come si nota dal caratteristico colore bruno). Nello stesso tempo, la superficie esterna aumenta la sua resistenza alle temperature, migliorando anche la tenuta in cottura.
Esiste un altro fenomeno che può essere considerato una parziale inversione della gelatinizzazione. Si tratta della retrogradazione che avviene quando si raffredda un alimento contenente amido dopo la cottura. È il caso delle patate bollite e raffreddate, in cui l’amido ricristallizza e si riduce nuovamente l’accessibilità agli enzimi digestivi, scongiurando così il problema dell’indice glicemico elevato delle patate (per quanto entrambi i fenomeni non rappresentino un’influenza decisiva in una dieta variegata).
Spesso troviamo la dicitura “amido modificato” tra gli ingredienti degli alimenti. Tali processi, simili alla destrinizzazione, cambiano la consistenza dell’amido aggiungendo caratteristiche utili come la capacità emulsionante (che aumenta la miscibilità di grassi e fase acquosa) e la capacità addensante. In alcuni casi si tratta di processi chimici che portano all’aggiunta di gruppi sostitutivi (acetato o fosfato).
