I carboidrati, spesso chiamati anche "idrati di carbonio", svolgono ruoli essenziali negli organismi viventi. Sebbene a volte godano di cattiva reputazione, la giusta quantità di carboidrati è tutt'altro che dannosa; anzi, sono una parte importante del cibo che consumiamo quotidianamente. Sono fondamentali per fornire energia, per la struttura cellulare e per il riconoscimento cellulare.
Struttura Chimica dei Carboidrati
I carboidrati sono composti organici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno. In base alla complessità della loro struttura, possono essere suddivisi in carboidrati semplici e carboidrati complessi.
Struttura Molecolare
I carboidrati sono composti da molecole di zuccheri semplici chiamate saccaridi. Un singolo monomero di carboidrati è chiamato monosaccaride. I monosaccaridi possono essere rappresentati da strutture lineari o ad anello.
Carboidrati Semplici
I carboidrati semplici si suddividono in monosaccaridi e disaccaridi e costituiscono piccole molecole composte da una o due molecole di zuccheri. Una delle loro caratteristiche principali è quella di essere solubili in acqua.
Monosaccaridi
I monosaccaridi sono composti da una sola molecola di zucchero, per questo sono i mattoni (monomeri) di molecole più grandi di carboidrati chiamate polisaccaridi (polimeri). Esempi di monosaccaridi sono: glucosio, galattosio, fruttosio, desossiribosio e ribosio.
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- Glucosio: È il substrato energetico primario dell'organismo. Alcuni tessuti sono ad esso vincolati per la sopravvivenza.
- Fruttosio: Tipico della frutta e della verdura, dev'essere prima convertito in glucosio; ha la caratteristica di stimolare meno l'insulina rispetto a quest'ultimo.
Disaccaridi
I disaccaridi sono composti da due molecole di zucchero (di- sta per "due"). Esempi dei disaccaridi più comuni sono: saccarosio, lattosio e maltosio.
- Saccarosio: È composto da una molecola di glucosio e una di fruttosio. In natura si trova nelle piante, dove viene raffinato e utilizzato come zucchero da tavola.
- Lattosio: È composto da una molecola di glucosio e una di galattosio. È uno zucchero presente nel latte. Dopo essere stato digerito ed assorbito, il galattosio dev'essere convertito in glucosio.
- Maltosio: È composto da due molecole di glucosio. È uno zucchero presente nella birra.
Carboidrati Complessi
I carboidrati complessi sono anche definiti polisaccaridi. Come suggerisce il nome, i carboidrati complessi sono costituiti da una catena di molecole di zucchero più lunga rispetto a quella dei carboidrati semplici. Come i carboidrati semplici, anche i carboidrati complessi sono solubili in acqua.
Polisaccaridi
I polisaccaridi (poli- significa "molti") sono grandi molecole composte da molte molecole di glucosio, cioè singoli monosaccaridi. Tre polisaccaridi molto importanti sono l'amido, il glicogeno e la cellulosa.
- Amido: È contenuto soprattutto nei semi dei cereali, relative farine e derivati (pane, pasta, riso), in alcuni tuberi come le patate e in alcuni frutti come le castagne, il frutto dell'albero del pane ecc. Si tratta della riserva energetica di molte piante ed è la "sorgente nutrizionale" primaria di glucosio nella dieta umana.
- Glicogeno: È invece contenuto nel fegato e nei muscoli degli animali appena macellati.
- Cellulosa: un polimero del glucosio, è essenziale per la struttura delle pareti cellulari.
Funzione dei Carboidrati
La funzione principale dei carboidrati è quella di fornire e immagazzinare energia. I carboidrati forniscono energia per importanti processi cellulari, tra cui la respirazione cellulare. Sono immagazzinati sotto forma di amido nelle piante e di glicogeno negli animali e vengono scomposti per produrre ATP (adenosina trifosfato), la molecola che trasporta energia. In aggiunta, i carboidrati hanno altre importanti funzioni:
- Componenti strutturali delle cellule: la cellulosa, un polimero del glucosio, è essenziale per la struttura delle pareti cellulari.
- Costituenti strutturali di macromolecole: i carboidrati sono componenti fondamentali delle macromolecole biologiche, in particolare degli acidi nucleici come il DNA e l'RNA. Gli acidi nucleici hanno come basi i carboidrati semplici desossiribosio e ribosio.
- Riconoscimento cellulare: i carboidrati si attaccano alle proteine e ai lipidi, formando glicoproteine e glicolipidi. Il loro ruolo è quello di facilitare il riconoscimento cellulare, fondamentale quando le cellule si uniscono per formare tessuti e organi.
Test per l'Identificazione dei Carboidrati
Test di Benedict
Il test di Benedict viene utilizzato per i carboidrati semplici e serve a individuare la presenza di zuccheri riducenti. Gli zuccheri riducenti sono chiamati così perché possono trasferire elettroni ad altri composti mediante un processo chiamato riduzione. Tutti i monosaccaridi sono zuccheri riducenti, così come alcuni disaccaridi, tra cui il maltosio e il lattosio.
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Procedimento:
- Introduci 2 cm3 (2 ml) di campione in una provetta.
- Aggiungi la stessa quantità di reagente di Benedict.
- Metti la provetta in bagnomaria e riscalda per cinque minuti.
- Osserva il cambiamento e registra la variazione di colore.
Interpretazione dei risultati:
| Risultato | Interpretazione |
|---|---|
| Nessun cambiamento di colore: la soluzione rimane blu | Non sono presenti zuccheri riducenti |
| La soluzione diventa verde | Sono presenti tracce di zuccheri riducenti |
| La soluzione diventa gialla | Sono presenti quantità minime di zuccheri riducenti |
| La soluzione diventa arancio-marrone | Sono presenti zuccheri riducenti in quantità moderate |
| La soluzione diventa rossa | Sono presenti zuccheri riducenti in quantità elevate |
Test Iodio-Amido
Il test allo iodio analizza l'amido, un carboidrato complesso (polisaccaride). La soluzione utilizzata è chiamata soluzione di ioduro di potassio ed è di colore giallo.
Procedimento:
- Aggiungi 2 cm3 (2 ml) di campione in una provetta.
- Aggiungi alcune gocce di soluzione di ioduro di potassio e agita la provetta.
- Osserva il cambiamento di colore.
Se la soluzione diventa blu-nera, l'amido è presente. Se non si verifica alcun cambiamento e la soluzione rimane gialla, significa che l'amido non è presente.
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Carboidrati nell'Alimentazione
I carboidrati (glucidi) rappresentano, insieme a proteine, grassi (lipidi) e fibre, i principali macronutrienti della nostra alimentazione. Costituiscono la principale fonte di energia immediata per il corpo e sono trasformati in glucosio, che rappresenta il carburante utilizzato in via preferenziale dalle nostre cellule per svolgere tutte le funzioni dell’organismo. Per poter entrare all’interno delle cellule, il glucosio ha bisogno di una “chiave di accesso” rappresentata dall’insulina.
Secondo gli Standard Italiani per la Cura del Diabete Mellito (2018), i carboidrati dovrebbero costituire il 45-60% delle chilocalorie totali introdotte con la dieta, di cui però gli zuccheri semplici (saccarosio e altri zuccheri aggiunti) devono rappresentare meno del 10%.
Si raccomanda, quindi, di consumare carboidrati complessi in ciascun pasto della giornata (pane, pasta, legumi, ecc.) e di limitare a uso occasionale e in modica quantità il consumo di zuccheri semplici, soprattutto di dolci e dolciumi (che sono ricchi sia di zuccheri che di grassi).