Ogni volta che ci alimentiamo introduciamo nell’organismo una grande quantità di composti chimici diversi. Alcuni di essi, cioè i carboidrati, le proteine e i lipidi (quelli che chiamiamo comunemente grassi) non solo costituiscono le nostre fonti energetiche, ma anche le strutture fondamentali delle cellule e dei tessuti, di cui le vitamine, i minerali e l’acqua garantiscono il buon funzionamento. Meno importanti sono i coloranti e le spezie, utili essenzialmente a rendere il cibo più appetibile.
Gli umani, come tutti gli animali, sono organismi eterotrofi, che debbono cioè ricavare dal cibo (cioè da materiale organico) sia le molecole strutturali che l’energia per le funzioni vitali. La maggior parte delle piante e alcuni batteri sono invece autotrofi, per mezzo della fotosintesi captano l’energia solare e la usano per la sintesi dei nutrienti di cui necessitano partendo da sostanze inorganiche.
L’energia
Le trasformazioni bio-chimiche essenziali nel nostro organismo per la produzione di energia hanno il grande pregio di avvenire con la minima dispersione di calore, che significa spreco: i processi metabolici sono quindi molto efficienti (perché avvengono a temperatura corporea pressoché costante), anche se una resa assoluta del 100 per cento è fisicamente impossibile, perché prima o poi l’energia che viene continuamente trasferita dalle molecole alimentari all’Atp (sigla che sta per adenosina trifosfato, il composto che fornisce la “corrente” capace di far funzionare l’intero metabolismo bio-sintetico: una singola cellula impiega milioni di molecole di Atp al secondo, la cui durata è di circa un minuto; ogni giorno l’organismo ne usa oltre 40 chilogrammi!) viene dispersa nell’ambiente come calore. È il secondo principio della termodinamica: l’energia non può essere creata né distrutta, ma nel convertirsi da una forma a un’altra una parte è indisponibile per compiere lavoro (si chiama entropia).
Dunque è proprio l’energia termica (cioè il calore) che viene adoperata come unità di misura per stimare le richieste energetiche degli organismi e il contenuto di energia, usabile dal metabolismo umano, presente nei cibi.
Le calorie, il fabbisogno
La caloria è definita come la quantità di calore necessaria ad aumentare di un grado centigrado la temperatura di un grammo di acqua. È un valore molto piccolo a confronto delle richieste energetiche della maggior parte degli animali, dunque si ricorre alla kilocaloria (1 kcal = 1000 calorie), più comunemente definita Caloria (con la C maiuscola).
Il tasso metabolico basale è la misura delle fondamentali esigenze metaboliche alle quali un organismo deve far fronte attraverso l’alimentazione e la digestione (è con quest’ultima che i contenuti energetici dei cibi gli vengono resi disponibili). Le componenti basilari sono i lipidi, i carboidrati e le proteine: per mezzo dei processi di ossidazione metabolica l’organismo ottiene 9,5 kcal da ogni grammo di lipidi, 4,2 kcal da ogni grammo di carboidrati, 4,1 kcal da ogni grammo di proteine.
Ovviamente il tasso metabolico basale differisce in rapporto a numerose variabili, tanto da essere definibile con precisione solo a livello pressoché individuale. L’indicazione generale è di 1600-1800 kcal per un soggetto maschile adulto, di 1300-1500 kcal per una donna adulta; intervengono poi la fisiologia, il tipo fisico, l’età, lo stato di salute, la pratica a diversi livelli di intensità di attività fisica quotidiana o estemporanea, il tipo di alimentazione, le frequenze dei pasti, il gusto e le preferenze che molto dipendono dall’etnia, dalla tradizione, dalla cultura, dall’ambiente sociale di riferimento e dalle disponibilità economiche.
A cosa servono
I carboidrati (o glucidi o zuccheri, composti di carbonio, idrogeno, ossigeno) vengono impiegati nel fegato, e immagazzinati sotto forma di glicogeno nelle fibre muscolari (dunque essenziale per ogni forma di locomozione e atto fisico), nelle quali vengono consumati molto rapidamente, quindi da integrare a cadenza poco più che quotidiana.
Le proteine non sono utilizzate come riserva energetica, se non in casi particolari di necessità contingente. Gli elementi costitutivi delle proteine sono gli amminoacidi: con la digestione (argomento di un prossimo articolo) le proteine contenute nel cibo vengono smantellate nei loro singoli amminoacidi, che vengono poi riassemblati, in base all’informazione genetica del Dna, nelle proteine utili all’organismo. I due processi si chiamano rispettivamente catabolismo e anabolismo, cui necessitano differenti apporti di energia. Sono otto gli amminoacidi essenziali, così detti perché assunti soltanto dal cibo: leucina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, valina, triptofano. Una corretta ed equilibrata alimentazione ne garantisce la completa assunzione, senza quei deficit nutrizionali che sino alle più aggiornate ricerche venivano imputati alle scelte vegetariane dei singoli o addirittura di intere popolazioni.
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Le molecole che costituiscono la riserva energetica più lunga sono i lipidi (fra cui trigliceridi, fosfolipidi e colesterolo i più importanti); sono composti come i carboidrati da carbonio, idrogeno e ossigeno ma in diverso rapporto fra loro; sono apportatori calorici più efficienti a parità di quantità ma meno efficienti a parità di ossigeno consumato; vengono assimilati in forma compatta con risparmio di peso e volume.
Nemmeno le vitamine possono essere sintetizzate “in proprio” dall’organismo degli animali, e vengono fornite dal cibo. Sono 13 quelle indispensabili alla dieta umana, divise in idrosolubili (quelle del complesso B e la vitamina C) e liposolubili (la A, la D, la E, la K): ciò spiega perché per esempio la B si assuma con l’acqua e la D su un pezzetto di pane. Svolgono principalmente funzione di coenzimi, cooperano cioè con gli enzimi nell’attivare, garantire e molto spesso velocizzare le reazioni chimiche rendendole più efficaci e stabili. Ne occorrono quantità infinitesimali a confronto di amminoacidi e acidi grassi.
In rapporto alla quantità richiesta per le funzioni vitali, gli elementi minerali necessari al nostro organismo si dividono in macronutrienti (calcio, cloro, magnesio, fosforo, potassio, sodio, zolfo) e micronutrienti (cromo, cobalto, rame, fluoro, iodio, ferro, manganese, molibdeno, selenio, zinco). È raro che si verifichino carenze, poiché l’apporto di questi elementi è in quantità davvero piccola, eppure tale da essere decisiva in cruciali strutture e meccanismi bio-chimici: si pensi al calcio e al fosforo nei tessuti delle ossa e dei denti; al potassio e al sodio nella conduzione degli impulsi nervosi; al ferro e al rame nella fissazione dell’ossigeno all’emoglobina nel sangue e alla mioglobina nel tessuto muscolare; a magnesio, zinco e cobalto presenti nelle reazioni enzimatiche; al sodio nella gestione del bilancio idrico; al cloro nell’ambiente digestivo.
Quando è troppo
Al fabbisogno calorico indicato dalle kilocalorie si è aggiunto il calcolo della massa grassa, che misura il totale dei lipidi presenti nel corpo: la formula più semplice consiste nel rapportare la statura a tre-quattro circonferenze corporee. Ma i lipidi sono sia risorsa che rischio: il grasso primario è essenziale per una buona fisiologia, il grasso di deposito presente nel tessuto adiposo è la fonte primaria di energia, purché non ecceda il 24 per cento della massa corporea totale, valore medio che ovviamente risente delle variabili già indicate riguardo alle calorie.
Buon cibo e giusta attenzione ai nutrienti, dunque, purché non si ecceda, pena la formazione di tessuto adiposo in sovrabbondanza, sedimentato e “invecchiato” tanto da rendere difficile il loro reimpiego come fonte di energia. Da notare che non soltanto i lipidi, ma anche carboidrati e proteine possono concorrere, dopo conversione, alla formazione di adipe: ciò avviene in tutti i casi di sovralimentazione, cioè il consumo di cibo reiterato e prolungato in misura eccedente il fabbisogno energetico. L’obesità che ne deriva è diventata in Occidente una vera e propria piaga sociale, dai costi economici e sanitari, oltre ai danni psicologici individuali e familiari, sempre più ingenti. Né costituisce magico rimedio affidarsi al rigore di una delle mille diete che impongono perdite di peso velocissime con drastiche conversioni alimentari che squilibrano ancor più organismi già sbilanciati.
Crediti: Calibrare le calorie, Carboidrati, Proteine, Quando il cibo è troppo Immagine di copertina: Scoiattolo che si nutre dei semi di girasole, Ragazza mangia le patatine fritte