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GLI ALIMENTI
La storia dell’alimentazione umana è strettamente legata all’evoluzione sociale ed economica dell’uomo, nel tempo, infatti, le caratteristiche della nutrizione umana sono variate. Attualmente l’alimentazione ha assunto un carattere razionale. Essa tende ad una dieta varia che sia sufficiente alla copertura dei fabbisogni nutritivi, diversi in relazione ai diversi periodi della vita dell’uomo e alle diverse tipologie di persone. Oggi le conoscenze sulla nutrizione sono molto precise, quindi è esattamente valutabile la quantità di principi nutritivi deve essere apportata per una dieta sana ed equilibrata. Purtroppo non sempre è possibile alimentarsi in modo equilibrato e corretto: la FAO distingue la “sottoalimentazione” dalla “malnutrizione”. Con la prima si intende un’assunzione squilibrata di calorie e principi nutritivi che, se protratta per lungo tempo può determinare perdita di peso, insufficienze funzionali e squilibri funzionali (nei bambini la sottoalimentazione può provocare uno sviluppo fisico insoddisfacente). La seconda è uno stato patologico e può verificarsi quando la razione alimentare, anche se sufficiente dal punto di vista quantitativo è squilibrata come apporto dei diversi principi nutritivi. La malnutrizione si ritrova anche nei paesi sviluppati, dove spesso c’è un eccessivo apporto di lipidi e di proteine di origine animale. In condizione di sottoalimentazione si trovano invece più di un miliardo di persone nel mondo. Questa situazione è attribuibile più che ad una produzione inadeguata, ad una cattiva distribuzione dei prodotti alimentari. Gli esseri umani, come tutti gli esseri viventi, hanno bisogno di energia e di prodotti chimici per svolgere le funzioni vitali e per la “fabbricazione “delle cellule, delle ossa e della pelle. Le sostanze necessarie alla vita devono essere fornite dagli alimenti.Ma che cosa sono gli alimenti? Gli alimenti sono delle miscele complesse di molecole organiche e inorganiche, di origine vegetale e animale, ma anche minerale. In generale gli alimenti primari, ovvero quelli che sono indispensabili perché apportano i principali nutrienti sono i seguenti. I gruppo Uova, carni e prodotti della pesca II gruppo Latte e derivati III gruppo Cereali e derivati IV gruppo Legumi secchi V gruppo Sostanze grasse VI gruppo Ortaggi e frutta colorati giallo-arancio o verde scuro (spinaci, peperoni) VII gruppo Ortaggi a gemma e frutta acida (cavoli, radicchio, lattuga, agrumi, fragole)
La razione alimentare deve presentare un contenuto di principi nutritivi equilibrato sia dal punto di vista quantitativo che qualitativo in grado, cioè di far fronte ai fabbisogni umani. I fabbisogni fondamentali dell’organismo umano sono quello energetico , coperto essenzialmente dai carboidrati e dai lipidi, quello plastico , coperto dalle proteine e quello di elementi biodinamici , ovvero vitamine e sali minerali. La funzione energetica degli alimenti: la combustione delle molecole organiche che ha luogo nell’organismo umano è simile a quella dei combustibili in una caldaia o in un motore: anche nel corpo umano occorre ossigeno, fornito dall’aria inspirata e trasportato dall’emoglobina del sangue durante il
fenomeno della respirazione. Si formano, così i prodotti della combustione (vapore acqueo e anidride carbonica) che vengono espulsi, espirati, sempre nella respirazione. La principale differenza sta nella temperatura di combustione che nell’uomo è di circa 37° C e l’energia si libera sia sottoforma di calore necessario per mantenere a 37°C la temperatura corporea sia sottoforma d energia chimica per il lavoro muscolare.Già abbiamo detto che la funzione energetica è svolta dai grassi e dai carboidrati, ai quali si può associare un valore energetico (una specie di potere calorifico dei combustibili, ma un po’ più basso, perché non tutta l’energia sprigionata viene utilizzata).
MJ/kg kcal/kg Kcal/g
Carboidrati 17 4.000 4
Grassi 38 9.000 9
Anche le proteine hanno un loro valore energetico, pari a quello dei carboidrati, ma la loro funzione principale rimane quella plastica. Ogni essere umano ha un suo fabbisogno energetico : per sopravvivere, muoversi, svolgere un lavoro, una persona ha bisogno di introdurre alimenti i cui costituenti siano in grado di fornire bruciando nell’organismo un’energia equivalente a circa 10-12 MJ (2.400-3.000 kcal) al giorno. Chiaramente dipende dal sesso, dall’altezza, dal peso, dalla attività lavorativa.
CARBOIDRATI O GLUCIDI I carboidrati sono sostanze facilmente assimilabili e non necessitano di una digestione laboriosa e forniscono energia subito trasformabile in calore o lavoro, oltre che di costituire depositi di energia a disposizione dell’organismo nei periodi di maggiore attività muscolare e/o di digiuno. I carboidrati o glucidi si formano in seguito alla fotosintesi clorofilliana nei vegetali secondo la reazione : 6CO (^) 2+6H2O+energia solare (2,9 MJ)→C (^) 6H12O (^) 6+6O2. Sono dunque sostanze ternarie, formate da C, H e O e sono largamente rappresentati sia nel mondo vegetale (cellulosa e amido) sia in quello animale (glicogeno). Occorrono cioè 2,9 MJ per avere la formazione di una grammomolecola, pari a 180 g, di glucosio. Dal punto di vista chimico sono sostanze neutre, incolore, solide e cristallizzate di sapore dolce, oppure amorfe, insipide e sono solubili in acqua. I glucidi possono distinguersi in monosaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi. I monosaccaridi sono gli zuccheri semplici, come il glucosio, presente nella frutta verdura e miele, il fruttosio nella frutta e il galattosio nella barbabietola, quest’ultimo viene trasformato in glucosio a livello del fegato per azione di due enzimi. Una deficienza di questo enzima è detta galattosemia, una malattia genetica, in cui il galattosio non può essere convertito in glucosio in quanto manca la molecola che permette di realizzare questa conversione.
Gli oligosaccaridi sono formati dall’unione di due o più molecole di monosaccaridi, come il saccarosio , che si ottiene dall’unione di una molecola di glucosio e una di fruttosio, per eliminazione di una molecola
Tra gli acidi grassi saturi ci sono l’acido butirrico, caprilico e caprinico (burro), l’acido palmitico (oli vegetali e grassi animali), stearico (grassi animali).
PROTIDI o PROTEINE Il termine è stato usato per la prima volta nel 1883 da Muldner. Rappresentano i costituenti chimici più importanti per la vita, in quanto sono necessari per l’accrescimento, per il metabolismo cellulare, per lo svolgimento delle attività enzimatiche, per l’elaborazione degli ormoni. Esistono moltissime proteine differenti l’una dall’altra. Il fabbisogno proteico è coperto dalle proteine ed è di circa 50-70 g di proteine al giorno (di solito si calcola 1g per 1 kg di peso corporeo). La quantità di proteine presente nel nostro organismo è circa del 19%, ma con percentuali che variano dal 45% nei tessuti muscolari, circa il 18% nel tessuto scheletrico e 14% nel tessuto adiposo. Le proteine sono composti quaternari, principalmente formati da C (50-80%), H (6-7%), O (19-24%) e N (15-19%)(ciclo dell’azoto); quasi tutte contengono anche zolfo, mentre alcune possono contenere anche fosforo e ferro. La determinazione dell’azoto negli alimenti che contengono proteine è importante perché permette di risalire al contenuto in proteine. Il contenuto proteico di un alimento è valutato dal suo tenore in azoto, determinato con il metodo Kjeldahl modificato. Il metodo Kjeldahl valuta la maggior parte dell’azoto presente nell’alimento, esclusi i nitrati, i nitriti, e taluni composti azotati ciclici. Il metodo Kjeldahl parte da 2 premesse: -1 tutto l’azoto presente nell’alimento sia sotto forma proteica -2 tutte le proteine alimentari contengano 160 g di N/kg Il contenuto azotato dell’alimento è espresso in termini di proteina greggia: P.G. (g/kg) = g N/kg x 1.000 / o più comunemente P.G. (g/kg) = g N/kg x 6, Basta moltiplicare la % di azoto per il fattore 6,25 o per altro coefficiente specifico (esposto nella seguente tabella). Ad esempio se si adotta il fattore 6,25 si ammette che ad ogni parte di azoto corrispondono 6,25 parti di sostanze proteiche, quindi che le sostanze proteiche contengono il 16% di azoto.
Le proteine sono costituite da lunghe catene complesse di amminoacidi, in particolare dall’unione per condensazione di due amminoacidi con la perdita di una molecola di acqua. Le proteine differiscono tra loro, oltre che per la lunghezza delle catene di amminoacidi, anche per i diversi tipi e sequenza degli amminoacidi. Durante il processo di digestione le proteine vengono scisse dai succhi gastrici, pancreatico e intestinale in molecole più semplici, gli amminoacidi, che si ricombinano per formare le proteine umane. Per questo motivo spesso si hanno degli squilibri: alcuni amminoacidi risultano in eccesso e vengono eliminati come scorie attraverso i reni, altri, invece, sono carenti e allora vengono sintetizzati da altre molecole presenti nell’organismo. Esistono una ventina di amminoacidi, una decina di essi sono i cosiddetti amminoacidi
essenziali, ovvero quelli che devono essere necessariamente apportati con la dieta, perché l’organismo non è in grado di sintetizzarli e sono : isoleucina, istidina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, valina. Non tutte le proteine contengono la stessa quantità di amminoacidi essenziali. Da ciò dipende la qualità merceologica delle proteine. Le proteine vegetali, ad esempio, contengono una minore quantità di amminoacidi essenziali, o comunque in proporzioni diverse da quelle richieste per la sintesi proteica umana e ciò ne riduce il valore biologico, ovvero la quantità in grammi di proteine del corpo umano che si può ottenere da 100 g di proteine assunte con gli alimenti. Proprio l’efficienza di utilizzazione delle proteine alimentari si misura con vari indici: uno tra questi è il NPU, un numero che varia da 1 a 0,5. In particolare: Proteine dell’uovo 1 Proteine delle carni 0, Proteine delle leguminose 0, Proteine dei cereali 0, Questo vuol dire che se assumiamo un grammo di proteine di uovo il nostro organismo lo utilizzerà totalmente, cioè al 100%, se, invece, si tratta di proteine di cereali, ne utilizzerà solo il 55%. Nella copertura del fabbisogno proteico devono concorrere per circa 2/3 le proteine di origine animale e per 1/ quelle di origine vegetale proprio a causa del diverso valore biologico. In base a questi calcoli si può dire che il fabbisogno medio proteico giornaliero sarà pari a circa 35-40 g di proteine di riferimento. Basterà, quindi, moltiplicare il peso delle proteine presenti in un alimento per il suo valore NPU per conoscere il peso in proteine di riferimento.
COMPONENTI BIODINAMICI
La presenza di componenti biodinamici (ovvero vitamine e sali minerali) nell’alimentazione giornaliera riveste grande importanza in quanto essi accelerano e favoriscono il complesso tutte le funzioni metaboliche che permettono l’utilizzazione dei principi nutritivi contenuti negli alimenti. Infatti la carenza di componenti biodinamici può portare a gravi alterazioni. VITAMINE
Sono sostanze che necessitano all’organismo in piccolissime dosi in quanto svolgono importanti funzioni ma che quest’ultimo non riesce a sintetizzare. Fra le vitamine alcune sono liposolubili, (A, D, E, K) vengono quindi assorbite dall’intestino insieme ai grassi alimentari. Sono in genere accumulate nel tessuto adiposo e perciò disponibili per l’organismo in depositi spesso cospicui. Altre vitamine sono idrosolubili, quelle del gruppo B(B1, B2, B6, B12), la vitamina C, la vitamina PP. Queste ultime sono facilmente assorbibili dall’intestino e distribuite nell’organismo, ma devono essere apportate quotidianamente, perché non esiste possibilità di riserva, anzi quelle in eccesso vengono eliminate con le urine. Spesso accade che alcuni processi tecnologici influiscano sul contenuto vitaminico degli alimenti in quanto sono sostanze sensibili alle alte temperature, quindi termolabili, all’azione dell’ossigeno e alla luce.
semi commestibili, viene ridotto sensibilmente quando vengono lavorati e macinati. Il suo fabbisogno è di 1-2 mg al giorno, ma in gravidanza la dose può essere aumentata. Questa vitamina può venire denaturata con la cottura, mentre il raffreddamento non provoca danni. Inoltre con la cottura una quantità viene eliminata perché è idrosolubile. La vitamina B 2 (riboflavina) si comporta come trasportatore di idrogeno nelle reazioni di ossido- riduzione e viene definita fattore idrosolubile di accrescimento in quanto la sua carenza provoca problemi nell’accrescimento, oltre a dermatiti. E’ fotosensibile e in soluzione alcalina si inattiva. Si trova nel fegato, latte, carne, pesci, uova vegetali verdi (molto negli spinaci), legumi. Il fabbisogno giornaliero è di 10 mg/1000 calore ingerite. La carenza di questa vitamina può causare astenia, disturbi digestivi, stomatite. La vitamina B 6 (piridossina) agisce sull’assimilazione degli amminoacidi.E’ stabile all’ossigeno e al calore ed e presente nel lievito, nel mais , nel grano, uova e pesce. Si presenta in forma cristallina,
La vitamina B 12 (cobalamina). Ha una specifica azione antianemica. E’ molto sensibile agli agenti chimici
ed è presente negli alimenti in concentrazioni molto basse mentre è assente nelle piante. Si trova nel latte, formaggio, nelle uova, nel tessuto muscolare e negli organi animali. Svolge anche importanti funzioni quali quello di mantenere normale la composizione del sangue e presiede allo sviluppo del tessuto nervoso. Il fabbisogno giornaliero viene di solito soddisfatto con gli alimenti. La vitamina PP (niacina). Ha un’importante funzione di eliminazione del colesterolo cattivo. La sua carenza provoca la dermatite, chiamata pellagra, con lesioni all’apparato gastrointestinale e al sistema nervoso. Questa vitamina è stabile al calore, all’ossidazione e agli agenti chimici ed è presente nel germe di grano, nella carne e nel pesce , mentre è quasi assente nei vegetali. Viene assorbita a livello intestinale dove anche la flora batterica è in grado di sintetizzarla. Il fabbisogno giornaliero è di 15-25 mg giorno.
SALI MINERALI
Anche i sali minerali svolgono importanti funzioni, alcuni di essi, calcio, fosforo, sodio, potassio, magnesio, hanno una funzione plastica in quanto entrano a far parte di cellule e tessuti.
concentrazione corporea, se superiori allo 0,005% del peso corporeo o inferiore a tale limite. Alcuni ioni metallici svolgono una funzione di sostegno, come calcio e fosforo, che sotto forma di fosfato di calcio costituiscono le ossa, altri svolgono una funzione osmetica, come il sodio, o funzioni catalitiche come componenti di particolari sistemi enzimatici, come rame e zinco. I più importanti sono: Il calcio partecipa alla costruzione dell’impalcatura ossea (lo scheletro di un uomo ne contiene oltre 1 kg) e dentaria sotto forma di fosfato di calcio (latte, formaggi, uova, ortaggi, cavolo). Durante la crescita la ritenzione media giornaliera è di 130 mg di calcio.La sua carenza può essere causa di osteoporosi, predisposizione alle carie ed altro ancora.
Il sodio si trova soprattutto nei liquidi extracellulari, ed anche nelle ossa (40%), la sua funzione è connessa alla regolazione della pressione osmotica con l’idratazione dei tessuti (sale comune, quasi tutti gli alimenti, tranne la frutta). Una sua carenza può causare perdita di peso. Il fosforo è presente sottoforma di fosfolipidi, abbondanti nel tessuto nervoso e nel cervello, in tutte le cellule animali e vegetali, e nel tessuto osseo (latte, formaggio, carne, pollame, noci). Ha un ruolo importante nel metabolismo enzimatico cellulare. Il potassio si trova all’interno delle cellule e svolge delle importanti reazioni a livello enzimatico (carne, frutta, cereali, pomodori, patate). Il ferro è essenziale per la formazione dell’emoglobina nel sangue. Una volta ingerito la sua assimilazione inizia nello stomaco e prosegue attraverso l’intestino tenue, ma non tutto il ferro ingerito viene assorbito. Il suo apporto deve essere di 7-9 mg al giorno e la sua carenza genera anemia. Altri sali minerali, microelementi, sono lo iodio, il magnesio, il rame, lo zinco, il fluoro ed altri (tuorlo d’uovo, fegato, carni). Lo iodio regola e attiva il metabolismo energetico e la crescita. E’ presente nei pesci, nei legumi e l’apporto giornaliero è di 0,14 mg. Il fluoro è presente nei denti e nelle ossa e l’apporto giornaliero è di 1-2 mg. Lo zinco è un fattore importante per il metabolismo glucidico e proteico. L’apporto giornaliero è di 2, mg.
La parte edibile rappresenta il 100% Contenuto (g/kg di pane) Valore energetico (MJ/kg pane)
Acqua 350 zero
Carboidrati (amido) 570 9,
Grassi trascurabile trascurabile
Proteine 70 zero
Sostanze inorganiche 10 zero
L’indice NPU della proteine del grano è di 0,55. Il contenuto di proteine di un kg di pane quindi 70x0,55=38 g di proteine di riferimento. Ciò significa che 1 kg di pane, dal punto di vista nutritivo, vale 9,7 MJ e 38 g di proteine di riferimento. La misura del valore nutritivo, che è anche il valore merceologico, è importante perché consente di confrontare, sulla base di grandezze fisiche, non solo il prezzo degli alimenti, e quindi la convenienza a consumare certi alimenti piuttosto che altri, ma anche la resa n sostanze energetiche e proteiche delle varie colture agricole. TABELLE
LA CONSERVAZIONE DEGLI ALIMENTI Lo scopo principale della conservazione è quello di evitare le alterazioni degli alimenti nel tempo. Alcuni prodotti naturali sono disponibili come alimenti soltanto per brevi periodi dell’anno, altri sono disponibili in località lontane dai luoghi di consumo, inoltre tutti gli alimenti sono più o meno deteriorabili. Da qui la necessità di trovare dei sistemi di conservazione, che tra l’altro non facciano perdere agli alimenti il sapore, l’aspetto(qualità organolettiche) o il valore nutritivo. Le principali cause del deterioramento sono dovute: -all’ azione di microrganismi interni o esterni all’alimento;
- all’azione di microrganismi (larve, insetti)
- all’azione di enzimi contenuti negli stessi alimenti,
- alle condizioni ambientali di luce, temperature, umidità, ossigeno. La necessità di conservare gli alimenti si è presentata migliaia di anni fa. I primissimi metodi di conservazione sono stati l’ essiccazione al sole ,o il sale o la cottura, dovuti all’osservazione che il processo di degradazione è dovuto alla presenza di acqua allo stato liquido negli alimenti mentre risulta rallentato o fermato quando gli alimenti sono essiccati o ghiacciati. I metodi di conservazione utilizzano metodi: fisici, chimici, combinati o biologici. Quelli fisici comprendono il calore a basse ed alte temperature, il freddo, e le radiazioni ionizzanti. Tra i primi uno dei più importanti è la pastorizzazione , inventata da Luigi Pasteur , consistente nel riscaldare un alimento (prevalentemente latte, burro, birra) a 60-65°C per 30 minuti circa (pastorizzazione bassa , ormai poco utilizzata), oppure a 80-90 °C per 3 minuti circa (pastorizzazione alta). Con la pastorizzazione si ha la distruzione dei germi patogeni e la riduzione della carica microbica, ma non delle spore presenti che, dopo breve tempo possono generare nuovamente microrganismi, ecco
perché l’alimento pastorizzato deve essere conservato con la refrigerazione. Le sue proprietà organolettiche non vengono modificate. Ultimamente viene usata la stassanizzazione consiste nello scaldare la soluzione da conservare dapprima a 75°C per 15 secondi, poi a 80°C per 3 secondi. Oggi spesso si utilizza la pastorizzazione rapida ( Uperizzazione o U.H.T ., Ultra High Temperature), consistente nel riscaldare l’alimento con iniezione diretta di vapore surriscaldato a 72-85°C per pochi secondi per poi portarlo fino a oltre 100°C. L’alimento subisce la distruzione dei microrganismi e delle spore e può essere conservato anche per 5 o 6 mesi senza refrigerazione, anche se le sue proprietà organolettiche vengono parzialmente modificate. La sterilizzazione a caldo consiste nel portare l’alimento, chiuso in confezione a chiusura ermetica ad una temperatura fra 100 e 120°C. Questo metodo consente di distruggere i microrganismi e le spore , ma la temperatura molto elevata inattiva le vitamine e provoca altre alterazioni. La concentrazione consiste nella eliminazione di parte dell’acqua costitutiva dei prodotti alimentari liquidi senza giungere alla completa disidratazione. Può essere attuata a freddo e a caldo. Con la prima si elimina l’acqua con l’evaporazione, con la seconda mediante crioconcentrazione, cioè l’ekiminazione avviene mediante la formazione dei cristalli di ghiaccio. L’ essiccamento si ha la sottrazione di acqua per evaporazione. E’uno dei metodi più antichi di conservazione. Questo processo modifica l’apetto organolettico degli alimenti e provoca l’indurimento delle proteine e perdita delle vitamine. La liofilizzazione associa le tecniche del freddo e del caldo (essiccazione a bassa temperatura). Consiste in un veloce congelamento, viene poi praticato il vuoto spinto e l’acqua sublima (evapora) senza danneggiare le membrane cellulari, lasciando un residuo solido, polverizzabile che può essere nuovamente sciolto. Il metodo di conservazione con radiazioni ionizzanti utilizza radiazioni, come i raggi ultravioletti, poco penetranti e diffusi, e altri tipi di radiazioni che inibiscono la capacità riproduttiva dei microrganismi, che finiscono per morire. L’azione irradiante può provocare fenomeni indesiderati, come la formazione di isotopi radioattivi di alcuni metalli, come il piombo. Un altro tipo di trattamento di conservazione è l’atmosfera controllata che consiste nel trattare il prodotto con speciali confezioni chiuse ermeticamente, all’interno delle quali l’aria viene sostituita da gas quali l’anidride carbonica e l’azoto che non permettono la sopravvivenza di microrganismi e insetti. Di solito si usa per la conservazione di pasta ripiena e di ortaggi, come i pomodori. I sistemi di conservazione che utilizzano il freddo sono la refrigerazione,congelamento e surgelazione. La prima è la più semplice e consiste nel porre gli alimenti a temperature di 1 o 2 gradi. In queste condizioni gli alimenti si conservano solo per un periodo di tempo limitato, in quanto i fenomeni biologici non si arrestano, ma rallentano. Le caratteristiche organolettiche e quelle nutritive rimangono inalterate. Il congelamento si effettua a temperatura tra –5e –25°C, cosiccchè l’acqua contenuta negli alimenti si trasforma in ghiaccio, tanto da formare all’interno delle cellule dei grandi cristalli (macrocristalli) che provocano la rottura delle pareti cellulari con relativa alterazione dei tessuti, denaturazione delle proteine e perdita delle sostanze nutritive idrosolubili al momento dello scongelamento. Questo metodo blocca
