I carboidrati sono molecole la cui funzione principale è quella di fornire all’organismo l’energia di cui necessita per vivere. Ovviamente i processi che portano a ciò sono molti e complessi, tutti regolati tra loro da una fitta rete di biochimismi. Il 16 Febbraio 1993 il D.L n.77 assegna un valore energetico di 4 kcal/g per i carboidrati, FAO/WHO hanno in seguito stabilito che per la fibra è 2 kcal/g mentre per i derivati alcolici il valore oscilla tra 0 - 2,3 kcal/g.
Digestione dei Carboidrati: Un Processo Passo Dopo Passo
Per digestione si intende la trasformazione degli alimenti in substrati assorbibili ed utilizzabili come nutrienti da parte di tutto l’organismo. Da un punto di vista biochimico si distingue la digestione vera e propria dall’assorbimento. Sia per la digestione dei carboidrati sia nel caso generale, il cibo viene dunque ingerito dalla bocca, arriva allo stomaco tramite l’esofago e subisce un’ultima lavorazione nell’intestino per poi essere espulso all’esterno. Tale suddivisione non è casuale: ogni area è caratterizzata da enzimi e ,in generale, condizioni chimiche tali da renderle delle zone specifiche di digestione. Dunque ogni componente è in grado di “lavorare” gli alimenti in maniera specifica.
Infatti anche le tempistiche variano: dopo qualche minuto per la masticazione, 1-2 ore nello stomaco, per i carboidrati (le proteine anche fino a 5 ore) e anche tre giorni nell’intestino. Ovviamente il tutto dipende dalle abitudini alimentari e dallo stato di salute del singolo individuo.
Inizio della Digestione: La Bocca e l'Amilasi Salivare
Nel momento in cui introduciamo nella bocca un alimento questo va immediatamente incontro al fenomeno della masticazione. Grazie ai denti esso viene frantumato, rendendo questo più accessibile all’azione degli enzimi salivari. Infatti per le lunghe catene polisaccaridiche la digestione inizia dalla bocca. Sicuramente sarà più semplice lavorare questi piccoli gruppi che lunghe molecole. L'amido viene attaccato dalla ptialina, amilasi della saliva. La sua azione è pH dipendente, ovvero raggiunge la massima attività a pH 5. Arriverà dunque nello stomaco.
Digestione nell'Intestino Tenue
Solo quando si arriverà nella prima parte dell’intestino tenue, il duodeno, ricomincerà la digestione. Infatti le cellule α del pancreas secernono l’amilasi pancreatica. Nel tenue agisce sui polisaccaridi anche la potente amilasi pancreatica. La digestione dei carboidrati riprende e si completa nell'intestino tenue, grazie all'azione combinata dei succhi pancreatici ed intestinali. Nei primi, è presente un enzima α-amilasi analogo a quello salivare, che come tale trasforma l'amido in maltosio, e destrine. Queste non possono essere idrolizzate dalle amilasi pancreatiche e subiscono l'azione di appositi enzimi deramificanti (α-1,6 glicosidasi, α-destrinasi o isomaltasi) presenti nelle cellule epiteliali dell'intestino tenue.
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Dopo l’azione enzimatica i prodotti sono generalmente: glucosio, galattosio e fruttosio. Da questo polimero, tramite vari passaggi, si ottengono come prodotti finali il glucosio, il galattosio e il fruttosio.
Assorbimento dei Monosaccaridi
Una volta completata la digestione dei carboidrati nei singoli monosaccaridi che li costituiscono, gli zuccheri sono pronti per essere assorbiti. L’assorbimento al livello dell’enterocita per il fruttosio prevede un trasporto facilitato, cioè viene internalizzato secondo gradiente di concentrazione con l’ausilio di un trasportatore specifico: GLUT5. Per la fuoriuscita nel torrente ematico, questa è in comune a tutti e tre e prevede il passaggio attraverso GLUT2, quindi un trasporto facilitato secondo gradiente. Quello da tenere a mente è GLUT4, questo infatti è l’unico regolato dall’insulina. GLUT4 dunque è deputato a rimuovere l’ecceddo di glucosio dopop un pasto abbondante.
Quindi, i principali carboidrati della dieta sono polisaccaridi, disaccaridi e monosaccaridi. L'amido costituisce la parte preponderante dei carboidrati complessi assunti in un'alimentazione equilibrata; è costituito da tante unità di glucosio legate tra loro in maniera lineare (amilosio) e ramificata (amilopectina) e viene introdotto principalmente attraverso patate, legumi, cereali e prodotti derivati, quali pasta e pane.
La sua digestione inizia nella bocca, dove viene aggredito dalle α-amilasi salivari, che liberano maltosio ed isomaltosio (disaccaridi costituiti dall'associazione di due unità di glucosio, rispettivamente unite da legami α-1,4 e α-1,6), maltotriosio (questa volta le molecole di glucosio sono tre) e destrine (7-9 unità di glucosio, con presenza di una ramificazione). L'attività delle α-amilasi salivari si arresta nello stomaco, a causa dell'acidità che caratterizza l'ambiente gastrico.
Digestione di Carboidrati Specifici
La digestione dei carboidrati varia a secondo del tipo di carboidrato analizzato. Degna di nota è sicuramente la digestione del lattosio. Esso infatti è il principale disaccaride del latte che, come sappiamo, si trova in forma liquida. Dunque la sua idrolisi sarà sicuramente più rapida. È secreto dalle cellule della parete intestinale ed idrolizza una molecola di lattosio in una di glucosio ed una di galattosio. Lo studio del funzionamento delle lattasi ha anche permesso, in genetica, la comprensione del meccanismo di regolazione del gene lac in E.coli: quando presenti entrambe le molecole, il batterio utilizzerà fino ad esaurimento il glucosio per non “sprecare” energia nella conversione del galattosio. Di fatto dunque agisce come lattosio sintetasi.
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Intolleranza al Lattosio
La lattasi, l’enzima deputato alla demolizione, ha un’espressione che dopo i due anni è costantemente in calo. Il primo è tipico delle popolazione del Nord Europa, in questo caso l’espressione della lattasi rimane su livelli sufficienti. Nell‘intolleranza al lattosio lo schema è molto semplice. Il disaccaride è fermentato dalla flora intestinale che produce, a sua volta, acidi organici e gas. D’altro canto per effetto osmotico si richiamano liquidi è comune la diarrea.
La Cellulosa
La cellulosa è un polimero del glucosio con funzione di resistenza nelle piante. L’enzima che lo idrolizza è la cellulasi. Ora è pur vero che gli esseri umano si nutrono anche di vegetali, ma tale enzima è presente solo negli erbivori. Oltretutto non sono cellule specializzate a produrlo, ma batteri facenti parte del microbioma intestinale dell’organismo. Gli erbivori che ricavano il glucosio proprio da quest’ultima posseggono appunto microrganismi che se ne occupino. Ne esistono di diversi tipi e sono soprattutto anaerobi e termofili: l’ossigeno è per loro tossico e necessitano di particolari temperature per sopravvivere. Si trovano nel rumine, uno degli stomaci dei ruminanti, o lungo le pareti intestinali degli organismi erbivori.
Tipologie di Glucidi
Ecco alcuni esempi di glucidi:
- Ribosio e desossiribosio: acidi nucleici, ATP, coenzimi (chetopentoso, anello a 5 atomi).
- Glucosio: piante (fotosintesi), sangue, carburante cellule (aldoesoso, anello a 6 atomi).
- Fruttosio: miele, frutta, presente nel saccarosio (chetoesoso, anello a 5 atomi).
- Galattosio: strutture nervose, presente nel lattosio (aldoesoso, anello a 6 atomi).
- Mannosio: frassino della manna, presente in polisaccaridi (aldoesoso, anello a 6 atomi).
Disaccaridi
- Saccarosio: comune zucchero da cucina (glucosio + fruttosio).
- Lattosio: latte (glucosio + galattosio).
- Maltosio: malto di birra (glucosio + glucosio, legame alfa).
- Cellobiosio: degradazione cellulosa (glucosio + glucosio, legame beta).
Considerazioni Finali
Dunque i carboidrati sono molecole davvero complesse non solo da un punto di vista strutturale, ma soprattutto biochimico. Infatti la regolazione dei cicli di digestione, assorbimento e lavorazione sono molto lunghi e dipendenti da numerosi fattori quali pH, abitudini dell’organismo e ambiente circostante. Per quanto detto, gli zuccheri introdotti con la dieta, come il glucosio ed il fruttosio, non necessitano di alcun processo digestivo e vengono assorbiti come tali.
Alcuni vegetali, come i legumi, contengono ad esempio degli oligosaccaridi indigeribili (raffinosio, verbascosio e stachiosio). La digestione di questi carboidrati, invece, è possibile per altri animali, come i ruminanti, e per i batteri presenti nel nostro intestino crasso.
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L'amido viene attaccato dalla ptialina, amilasi della saliva. L'attività delle α-amilasi salivari si arresta nello stomaco, a causa dell'acidità che caratterizza l'ambiente gastrico. Nella maggior parte degli europei occidentali e loro discendenti americani l'attività della lattasi intestinale persiste nell'adulto.
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