Sostanze macronutrienti

Le sostanze macronutrienti compongono la maggior parte degli alimenti e forniscono l'energia e le sostanze nutritive essenziali, necessarie per la crescita, il sostentamento e l'attività fisica. I carboidrati, i grassi (compresi gli acidi grassi essenziali), le proteine, i macrominerali e l'acqua sono sostanze macronutrienti. I carboidrati sono convertiti in glucoso e altri monosaccaridi; i grassi, in acidi grassi e glicerolo e le proteine, in peptidi e aminoacidi. Queste sostanze macronutrienti sono intercambiabili come fonti di energia; i grassi forniscono 9 kcal/g; le proteine e i carboidrati forniscono 4 kcal/g. L'etanolo, che di solito non è considerato una sostanza nutriente, fornisce 7 kcal/g.

I carboidrati e i grassi permettono di risparmiare le proteine. Queste, infatti, non vengono usate per il sostentamento dei tessuti, per il loro rinnovamento e per la crescita, a meno che siano indisponibili, dalle fonti alimentari e dai depositi tissutali, sufficienti quantitativi di calorie non proteiche. In questo caso, per ottenere un bilancio azotato positivo, sarà necessario un apporto proteico alimentare considerevolmente superiore alla norma.

Gli aminoacidi essenziali (Essential Amino Acids, EAA) sono i componenti delle proteine che rendono queste ultime essenziali nella dieta. Dei 20 aminoacidi contenuti nelle proteine, 9 sono essenziali, cioè, necessari nella dieta perché non possono essere sintetizzati dall'organismo. Otto EAA sono necessari per tutti gli esseri umani. I lattanti necessitano di un aminoacido in più, che è l'istidina.

L'apporto dietetico raccomandato (Recommended Dietary Allowance, RDA) per le proteine diminuisce da 2,2 g/kg nei bambini di 3 mesi a 1,2 g/kg nei bambini di 5 anni e a 0,8 g/kg negli adulti. La necessità delle proteine alimentari è, infatti, correlata al tasso di crescita che varia nei differenti periodi del ciclo vitale. La necessità delle diverse proteine si riflette nella necessità di EAA (v. Tab. 1-1). La quantità totale di EAA necessaria per i lattanti (715 mg/kg/die) rappresenta il 32% della loro necessità totale di proteine; i 231 mg/kg/die necessari per un bambino di 10-12 anni ne rappresentano il 20% e gli 86 mg/ kg/die necessari per gli adulti ne rappresentano l'11%.

La composizione in aminoacidi delle proteine è molto variabile. Il valore biologico (VB) di una proteina è determinato dalla percentuale della composizione aminoacidica che più si avvicina a quella dei tessuti animali. La migliore corrispondenza è quella della proteina dell'uovo che ha un valore di 100. Le proteine animali contenute nel latte e nella carne hanno un elevato VB (~90), mentre le proteine contenute nei cereali e nei vegetali hanno un basso VB (~40) e alcune proteine derivate, come la gelatina, che non contiene il triptofano e la valina, hanno un VB di 0. La complementarità delle diverse proteine contenute nella dieta determina il suo VB totale. L'RDA per le proteine presuppone che la dieta mista media abbia un VB di 70.

Gli acidi grassi essenziali (Essential Fatty Acids, EFA) sono necessari in quantità pari al 6-10% dei grassi assunti (equivalente a 5-10 g/die). Essi comprendono gli acidi grassi ðw-6 (n-6), l'acido linoleico (acido cis 9,12-ottodecadienoico) e l'acido arachidonico (acido cis-5,8,11,14-eicosatetrenoico), gli acidi grassi ðw-6 (n-3), l'acido linolenico (acido cis- 9,12,15-ottodecatrienoico), l'acido cis- 5,8,11,14,17-eicosapentenoico e l'acido cis- 4,7,10,13,16,19-docosaesenoico. Gli EFA devono essere forniti dalla dieta: gli olii vegetali forniscono l'acido linoleico e l'acido linolenico, mentre gli olii di pesce di mare forniscono l'acido eicosapentenoico e l'acido docosaesenoico. Tuttavia, alcuni EFA possono essere sintetizzati a partire dagli altri. Per esempio, l'organismo può sintetizzare l'acido arachidonico da quello linoleico, mentre l'acido eicosapentenoico e l'acido docosaesenoico possono essere sintetizzati, in parte, dall'acido linoleico, anche se l'olio di pesce ne rappresenta una fonte migliore. Gli EFA sono necessari per la sintesi di numerosi eicosanoidi, tra cui le prostaglandine, i trombossani, le prostacicline e i leucotrieni (v. anche Deficit di acidi grassi essenziali nel Cap. 2). Gli acidi grassi ðw-3 sembrano, poi, svolgere un ruolo fondamentale nel ridurre il rischio di malattie coronariche (v. Modificazioni della dieta nel Cap. 202). Tutti gli EFA sono acidi grassi polinsaturi (Polyunsaturated Fatty Acids, PUFA), ma non tutti i PUFA sono EFA.

Negli esseri umani, i macrominerali (sodio, cloro, potassio, calcio, fosforo e magnesio) sono necessari nell'ordine di grandezza di un grammo al giorno, i (v. Tab. 1-2). Anche l'acqua è considerata un macronutriente in quanto è necessaria nella quantità di 1 ml/kcal di energia spesa o di circa 2500 ml/die (v. Acqua e metabolismo del sodio nel Cap. 12).

Le vitamine, che sono classificate in idro e liposolubili, e gli elementi oligominerali sono sostanze micronutrienti (v. Tab. 1-2). Le vitamine idrosolubili sono rappresentate dalla vitamina C (acido ascorbico) e dagli otto componenti del complesso vitaminico B, tiamina (vitamina B₁), riboflavina (vitamina B₂), niacina, piridossina (vitamina B₆), acido folico, cobalamina (vitamina B₁₂), biotina e acido pantotenico. Le vitamine liposolubili comprendono il retinolo (vitamina A), il colecalciferolo e l'ergocalciferolo (vitamina D), l'ða-tocoferolo (vitamina E) e il fillochinone e il menachinone (vitamina K). Solo le vitamine A, E e B₁₂ sono immagazzinate in quantità significative nell'organismo.

Gli elementi oligominerali essenziali comprendono il ferro, lo iodio, il fluoro, lo zinco, il cromo, il selenio, il manganese, il molibdeno e il rame. A eccezione del fluoro e del cromo, ciascuno di questi minerali viene incorporato negli enzimi o negli ormoni necessari per il metabolismo. Il fluoro forma un composto con il calcio (CaF₂), che stabilizza la matrice minerale dell'osso e dei denti e previene la carie dentaria. Nei paesi industrializzati, le carenze dei microminerali, ad eccezione di ferro e zinco, non vengono osservate di frequente nella pratica clinica (v. Cap. 3 e 4).

Altri elementi oligominerali implicati nella nutrizione animale (cioè, l'alluminio, l'arsenico, il boro, il cobalto, il nichel, il silicio e il vanadio) non sono considerati necessari per gli esseri umani. Tutti gli oligoelementi minerali sono tossici in quantità elevate e alcuni (l'arsenico, il nichel e il cromo) sono stati implicati tra le cause del cancro. Nell'organismo, il piombo, il cadmio, il bario e lo stronzio sono tossici, mentre l'oro e l'argento, in quanto componenti dei denti, sono inerti.

Altre sostanze alimentari

La dieta giornaliera dell'uomo contiene più di 100000 sostanze chimiche (p. es., una tazza di caffè ne contiene 1000). Di queste, solo 300 possono essere classificate come sostanze nutritive e 45 come sostanze nutritive essenziali. Tuttavia, molte delle altre sostanze sono utili. Per esempio, gli additivi alimentari (p. es., i conservanti, gli emulsionanti, gli antiossidanti e gli stabilizzanti) migliorano la produzione, la lavorazione, l'immagazzinamento e il confezionamento dei cibi. Gli elementi in tracce (p. es., le spezie, gli aromi, gli odori, i coloranti, le sostanze fitochimiche e molti altri prodotti naturali) migliorano l'aspetto, il gusto e la stabilità del cibo.

Anche le fibre, che sono presenti sotto varie forme (p. es., cellulosa, emicellulosa, pectina e resine), sono utili. I diversi componenti delle fibre alimentari agiscono in modo differente, a seconda della loro struttura e solubilità. Le fibre migliorano la motilità GI e aiutano nella prevenzione della stipsi e nel trattamento della malattia diverticolare (v. Cap. 27 e 33). I cibi ricchi di fibre solubili riducono l'aumento postprandiale della glicemia e sono a volte utilizzati nel trattamento del diabete mellito (v. Cap. 13). La frutta e i vegetali ricchi di resine di guar e di pectina tendono a ridurre il colesterolo plasmatico, stimolando la conversione epatica del colesterolo in acidi biliari. Si pensa che le fibre aumentino l'eliminazione delle sostanze cancerogene prodotte dai batteri nell'intestino crasso. Evidenze epidemiologiche supportano con forza l'associazione tra il cancro del colon e la bassa assunzione di fibre e l'effetto benefico delle fibre sulle patologie funzionali dell'intestino, sull'appendicite, sul morbo di Crohn, sull'obesità, sulle vene varicose e sulle emorroidi, anche se il meccanismo è poco chiaro.

La tipica dieta occidentale è povera in fibre (circa 12 g/die) a causa di un'elevata assunzione di farina di grano altamente raffinata e una scarsa assunzione di frutta e vegetali. Una maggiore assunzione di fibre, fino a 30 g/die, attraverso un aumentato consumo di cereali, vegetali e frutta, è generalmente raccomandata.

Le diete per le donne in gravidanza sono trattate nella Terapia prenatale nel Cap. 249 e le diete per i neonati nella Nutrizione neonatale nel Cap. 256.

Originariamente, l’USDA propose i Basic Four Food Groups (prodotti caseari, carne e vegetali ricchi di proteine, cereali e pane, frutta e vegetali) come guida per una dieta bilanciata. Nel 1992, l’USDA ha proposto come guida migliore la Food Guide Pyramid (v.Fig. 1-1). Rispetto a prima, nella piramide è stata aumentata l’assunzione dei cereali (da 4 a 6-11 porzioni), la frutta e i vegetali sono stati divisi in 2 gruppi (rispettivamente, con 2-4 e 3-5 porzioni), è rimasta stabile l’assunzione dei derivati del latte e dei prodotti carnei (2-3 porzioni), mentre è stato creato un gruppo di grassi, olii e dolci (che deve essere usato "con moderazione"). Il numero delle porzioni raccomandate è basato sulle necessità energetiche della persona che possono variare da 1600 a > 2400 calorie/die.

La nuova guida alimentare raccomanda di ridurre l’assunzione dei grassi a circa il 30% delle calorie e di aumentare l’assunzione della frutta, dei vegetali e dei cereali. Il suo proposito è quello di fornire le sostanze nutritive essenziali nell’ambito di una dieta salutare. A questo fine, il Department of Health e l’Human Science of the USDA hanno sviluppato delle linee guida nutrizionali generali che completano la Food Guide Pyramid.