I carboidrati, insieme alle proteine e ai grassi, rappresentano uno dei tre macronutrienti di base della dieta. Sono meglio noti come “saccaridi” o “idrati di carbonio”. Questo macronutriente è presente principalmente in cibi di origine vegetale come cereali, legumi, verdura e frutta. I carboidrati, la principale fonte di energia nel corpo, secondo la corrente letteratura scientifica, devono costituire una parte integrante della dieta. Il loro apporto nutrizionale medio copre attorno al 50% dell’energia totale.
La digestione è la trasformazione degli alimenti in substrati assorbibili ed utilizzabili come nutrienti da parte di tutto l’organismo. Ovviamente i processi che portano a ciò sono molti e complessi, tutti regolati tra loro da una fitta rete di biochimismi. Da un punto di vista biochimico si distingue la digestione vera e propria dall’assorbimento.
Come Avviene la Digestione dei Carboidrati?
Andiamo per ordine. 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.
La Digestione in Bocca
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. L'amido viene attaccato dalla ptialina, amilasi della saliva. Sicuramente sarà più semplice lavorare questi piccoli gruppi che lunghe molecole. La sua azione è pH dipendente, ovvero raggiunge la massima attività a pH 5. Arriverà dunque nello stomaco.
Il Ruolo dello Stomaco
L'attività delle α-amilasi salivari si arresta nello stomaco, a causa dell'acidità che caratterizza l'ambiente gastrico.
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La Digestione nell'Intestino Tenue
Solo quando si arriverà nella prima parte dell’intestino tenue, il duodeno, ricomincerà la digestione. La digestione dei carboidrati riprende e si completa nell'intestino tenue, grazie all'azione combinata dei succhi pancreatici ed intestinali. Infatti le cellule α del pancreas secernono l’amilasi pancreatica. Nel tenue agisce sui polisaccaridi anche la potente amilasi pancreatica. 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.
Una volta completata la digestione dei carboidrati nei singoli monosaccaridi che li costituiscono, gli zuccheri sono pronti per essere assorbiti. Per poter essere poi assorbiti, tutti i carboidrati devono essere scomposti in monosaccaridi. Dalla scissione dell’amido si ottiene un’elevata quantità di glucosio.
Assorbimento dei Monosaccaridi
Dopo l’azione enzimatica i prodotti sono generalmente: glucosio, galattosio e fruttosio. 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.
Tipologie di Carboidrati
Quindi, i principali carboidrati della dieta sono polisaccaridi, disaccaridi e monosaccaridi. Esistono diverse tipologie di carboidrati, che si differenziano in base alla lunghezza della loro catena, costituita da molecole singole di monosaccaridi. Un carboidrato è una sorta di cordoncino a cui sono attaccati dei granuli, ognuno dei quali rappresenta un monosaccaride, il mattone di ogni carboidrato.
- Monosaccaridi: o “zuccheri semplici“, la forma base del carboidrato. Ognuno di questi rappresenta l’unica forma di carboidrato che può essere assorbita nell’intestino e poi dal sangue, perché venga utilizzata come fonte di energia. Tutti gli altri carboidrati, perché ciò accada, devono essere scissi in granuli individuali, ovvero in monosaccaridi.
- Glucosio (zucchero d’uva): è un monosaccaride utilizzato come fonte primaria di energia, che circola nel sangue di ogni individuo.
- Fruttosio (zuccheri della frutta): come suggerisce il nome, è naturalmente presente nella frutta così come negli ortaggi a radice e nel miele.
- Galattosio: questo monosaccaride si assomiglia strutturalmente al glucosio, ma ha un sapore meno dolce. Il galattosio costituisce parte del lattosio, lo zucchero del latte. E' costituito da una molecola di galattosio unita a una di glucosio. In natura si trova nella frutta matura e in molti ortaggi.
- Oligosaccaridi: assomigliano a dei cordoncini a cui sono attaccati dai 2 ai 9 granuli. Gli oligosaccaridi a 3-9 granuli, che non contengono fibre, vengono gradualmente scissi mentre attraversano il tratto digestivo, portando alla formazione di disaccaridi e monosaccaridi.
- Saccarosio (zucchero di barbabietola e canna), ovvero il classico zucchero da tavola. È presente in piccole quantità nella frutta e in alcune tipologie di verdura.
- Maltosio (malto d’orzo): questo disaccaride presenta due molecole di glucosio ed è ottenuto dall’idrolisi enzimatica dell’amido.
- Polisaccaridi: Immagina centinaia di migliaia di granuli legati tra loro, che formano i polisaccaridi, anche noti come “carboidrati complessi“. Questi includono un elevato numero di molecole di monosaccaridi. L’amido è il principale polisaccaride dei vegetali, contenuto, ad esempio, in cereali, patate e legumi. Anche i polisaccaridi rivestono una funzione strutturale, in quanto costituiscono le cellule vegetali. Questi carboidrati sono noti come “fibre” e includono, tra i tanti, cellulosa, emicellulosa e pectina.
La Digestione del Lattosio
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. Di fatto dunque agisce come lattosio sintetasi. La lattasi, l’enzima deputato alla demolizione, ha un’espressione che dopo i due anni è costantemente in calo. Nella maggior parte degli europei occidentali e loro discendenti americani l'attività della lattasi intestinale persiste nell'adulto. La mancanza di lattasi caratterizza la condizione di intolleranza al lattosio. In questa condizione patologica, il lattosio non digerito richiama acqua per osmosi all’interno dell’intestino, da cui la classica sintomatologia di feci molli e diarrea. 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.
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La Cellulosa e la Digestione
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. Noi non possiamo digerire la cellulosa in quanto siamo privi di enzimi che possano idrolizzare i legami β-glicosidici.
Il Glicogeno: Riserva Energetica
Sono la riserva energetica di piante e animali e trovano in genere depositati sotto forma di granuli. E' il corrispettivo animale dell'amido.
Indice Glicemico
Il contenuto di zuccheri nel sangue è detto glicemia; carboidrati diversi hanno una diversa capacità di determinare l’aumento della glicemia quando consumati; questa proprietà si esprime con l’indice glicemico. Questi valori sono compresi in un range che va da 1 a 100. Più alto è l’indice, più in fretta la glicemia sale dopo mangiato. In generale, più corte sono le catene di carboidrati, più velocemente questi sono scissi e assorbiti nel sangue.
È importante sapere che i livelli di zuccheri nel sangue dopo mangiato dipendono non solo dalla tipologia di carboidrato, ma anche dal contenuto e dalla quantità consumata. Ad esempio, una fetta di pane bianco, che ha un indice glicemico elevato, potrebbe alzare di poco i livelli di glicemia rispetto a qualche fettina di mela, che ha un indice glicemico inferiore.
Facciamo un esempio. Le mele, che hanno un sapore dolce, contengono zuccheri a rapido assorbimento (mono e disaccaridi). Teoricamente, il loro indice glicemico dovrebbe essere alto, ma, in realtà, è relativamente basso. Infatti, è pari a circa 36. Ciò è dovuto principalmente al contenuto di fibre, che rallenta l’assorbimento degli zuccheri.
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Funzioni dei Carboidrati nell'Organismo
- I carboidrati, soprattutto sotto forma di glucosio, costituiscono la fonte primaria di energia per il corpo. Per alcuni organi e cellule, sono in realtà la fonte predominante se non l’unica a disposizione. I carboidrati sono una fonte di energia primaria per globuli rossi, midollo osseo e cervello; quest’ultimo, in particolare, consuma fino a 130 g di glucosio al giorno. Il glucosio è la principale fonte di energia dei muscoli sotto sforzo, che lo ricevono attraverso il sangue o attingendo alle riserve di glicogeno, l’unico nutriente impiegato dalle cellule per generare energia in assenza di ossigeno.
- Il corpo è in grado di immagazzinare i surplus di glucosio sotto forma di grassi e glicogeno, localizzato nel fegato e nei muscoli in attesa di essere utilizzato. Il fegato, in modo particolare, può conservarne fino a 100 g. Il glicogeno immagazzinato nei muscoli, invece, non è “universale”, ma può essere utilizzato solo dalle cellule muscolari. Questa riserva provvede al rifornimento di energia durante attività o performance sportive ad alta intensità. I muscoli possono immagazzinare fino a 500 g di glicogeno.
- I carboidrati compongono numerosi tessuti e molecole necessarie per il funzionamento dell’organismo. Questi, ad esempio, si trovano nei glicolipidi, fondamentali per la corretta formazione delle membrane cellulari.
- L’organismo può formare il glucosio anche attingendo altrove, qualora necessario. Quando il cervello non ha accesso a riserve sufficienti, ovvero qualora dieta e glicogeno accumulato non soddisfino il suo fabbisogno, questo attinge a fonti alternative che sottopone al processo di gluconeogenesi. Tali fonti includono gli amminoacidi, che costituiscono le proteine da cui si origina la massa muscolare.
- Le fibre rappresentano il carboidrato più importante per il tratto digestivo. Le fibre solubili, invece, si dissolvono parzialmente all’interno dell’intestino. Per questo motivo, si gonfiano e assumono una consistenza gelatinosa che promuove il senso di sazietà e riduce l’assorbimento degli zuccheri nel sangue. Nell’intestino crasso, poi, i carboidrati nutrono i batteri “buoni” che, a loro volta, formano sostanze volte a prendersi cura della salute delle pareti intestinali. Per quanto riguarda le fibre, è bene consumarne almeno 25 g al giorno secondo l’EFSA e 25-35 g secondo le direttive del Dietary Guidelines for America.
Carboidrati Raffinati vs. Non Raffinati
Avrai già sentito parlare di “zuccheri raffinati”; ma sai cosa sono i “carboidrati raffinati”? In genere, si tratta di alimenti ipercalorici ultraprocessati. Durante la loro lavorazione, vengono rimosse fibre, minerali, vitamine e altri composti bioattivi. Lo zucchero raffinato da tavola, ad esempio, si ottiene dalla barbabietola e dalla canna da zucchero, ed è pressoché privo di micronutrienti.
I carboidrati raffinati andrebbero limitati poiché sono poveri di nutrienti. Ciò non significa che debba eliminarli completamente dalla dieta. I carboidrati non raffinati andrebbero consumati regolarmente in quantità. Questa versione “sana” contiene vitamine, minerali, antiossidanti e altri composti bioattivi che migliorano la qualità della dieta.
Il Percorso del Glucosio nel Fegato e nei Muscoli
Durante la digestione, gli zuccheri e gli amidi contenuti negli alimenti vengono scomposti in glucosio che, assorbito dall'intestino, passa nel flusso sanguigno. Il glucosio eccedente viene immagazzinato sotto forma di glicogeno, nel fegato e nei muscoli, per un uso successivo o, se in eccesso, convertito in grasso.
Il glucosio poi entra nelle cellule del fegato e degli altri tessuti (muscolo, tessuto adiposo, ecc.) tramite un processo stimolato dall’insulina. Le cellule del fegato assumono glucosio al loro interno, dove viene utilizzato (ossidato) per produrre energia oppure convertito in glicogeno (la forma tramite la quale il glucosio è immagazzinato) e trigliceridi (quando le calorie introdotte superano il fabbisogno energetico) . Il glucosio quando viene ossidato viene convertito ad anidride carbonica e acqua. Se c’è troppo glucosio per soddisfare i fabbisogni di energia allora esso viene trasformato in glicogeno (ma non illimitatamente, il fegato può contenere fino a 90g di glicogeno). Il glicogeno viene utilizzato nei periodi di digiuno per mantenere normali i livelli di glicemia o durante sport aerobico prolungato.
L’ulteriore eccesso di glucosio, una volta formatasi la quantità limite di glicogeno, viene convertito in acidi grassi e glicerolo dai quali vengono sintetizzati i trigliceridi (i “grassi” comunemente detti). Questi vengono rilasciati dal fegato nel sangue all’interno di speciali trasportatori (lipoproteine) e portati al tessuto adiposo dove verranno immagazzinati.
Le cellule dei muscoli assumono glucosio attraverso un processo stimolato da insulina. Il glucosio è ossidato per fornire ATP usato nella contrazione dei muscoli i quali possono anche immagazzinarlo sotto forma di glicogeno che è utilizzato come scorta prontamente disponibile in un secondo tempo durante la contrazione. Nei muscoli si possono stoccare circa 250-350g di glicogeno.
Tabella Riassuntiva dei Carboidrati
| Tipo di Carboidrato | Struttura | Esempi | Digestione |
|---|---|---|---|
| Monosaccaridi | Singola unità di zucchero | Glucosio, Fruttosio, Galattosio | Assorbimento diretto |
| Disaccaridi | Due unità di zucchero | Saccarosio, Lattosio, Maltosio | Scissione enzimatica rapida |
| Oligosaccaridi | Da 3 a 9 unità di zucchero | Raffinosio, Verbascosio | Scissione graduale |
| Polisaccaridi | Molte unità di zucchero | Amido, Glicogeno, Cellulosa | Scissione enzimatica complessa |
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.
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