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Effetti metabolici e di salute dei carboidrati di origine alimentare: dalla quantità alla qualità

di Sofia Aliverti e Andrea Poli

Nutrition Foundation of Italy, Milano

 

Nell’accezione comune, i carboidrati vengono spesso associati agli alimenti che li apportano, che contribuiscono alla maggior parte della quota calorica giornaliera: pasta, riso, pane (e perché no, pizza) sono infatti i cibi che, in infinite varianti, caratterizzano la tradizione gastronomica del nostro Paese. Insieme a verdure e ortaggi, si collocano alla base della piramide alimentare della Dieta Mediterranea, il modello dietetico “virtuoso” per eccellenza. Non si tratta però solo di fonti di energia; i carboidrati posseggono infatti anche un ruolo strutturale e di regolazione della flora batterica intestinale, e intervengono, con vari meccanismi, nella sintesi di proteine e di acidi grassi, nonché nella modulazione ormonale e dell’attività del sistema immunitario.

La classificazione dei carboidrati di interesse alimentare è classicamente basata sulla loro struttura chimica e sulla loro biodisponibilità (e cioè il maggiore o minore assorbimento dopo il consumo con la dieta). 

Dal punto di vista strutturale si dividono in semplici e complessi: sono carboidrati semplici i monosaccaridi, come il glucosio e il fruttosio, costituiti da un'unica molecola di un singolo zucchero, e i disaccaridi, come il lattosio e il saccarosio (lo zucchero da cucina), ottenuti dall’unione di due monosaccaridi. I carboidrati complessi (o polisaccaridi) sono invece costituiti da catene più o meno lunghe di monosaccaridi; l’amido, uno dei più diffusi, è costituito esclusivamente da lunghissime catene, lineari o ramificate, di molecole di glucosio (Jéquier, 1994).

La classificazione strutturale permette anche di differenziare i carboidrati sulla base della loro velocità di assorbimento a livello intestinale: in linea di massima, zuccheri più semplici strutturalmente, come i monosaccaridi, vengono assorbiti più velocemente rispetto ai disaccaridi e soprattutto ai polisaccaridi, la cui struttura più complessa richiede una digestione (e cioè una scissione enzimatica delle catene di molecole nei monosaccaridi che le compongono) che rallenta il processo di assorbimento. Questa categorizzazione è tuttavia approssimativa. Infatti, per quanto concerne invece la biodisponibilità, e cioè la possibilità che un carboidrato venga assorbito, ciascun gruppo di questi composti si comporta diversamente, a seconda della fase digestiva e della presenza o assenza di specifici enzimi, permettendo una distinzione tra carboidrati “disponibili” e “non disponibili”.

Va ricordato che la maggiore o minore biodisponibilità, e la maggiore o minore velocità di assorbimento, condizionano l’impatto metabolico dei carboidrati: e quindi il diverso effetto sull’aumento della glicemia e sulla conseguente riposta insulinica che rappresentano, come vedremo, gli aspetti principali che ne caratterizzano il metabolismo stesso.

 

Il concetto di indice glicemico

Negli ultimi anni numerosi studi clinici osservazionali e di intervento hanno suggerito che gli effetti nutrizionali e di salute dei diversi carboidrati siano meglio definiti da una diversa classificazione, basata sulla risposta glicemica, in grado di differenziarli in base al rispettivo ruolo funzionale.  L’indice glicemico, in particolare, definisce la qualità dei carboidrati di un alimento in relazione all’incremento delle concentrazioni di glucosio nel sangue misurate dopo il suo consumo in quantità predefinita, rispetto ad uno standard di riferimento (glucosio puro) (Figura). 

La classificazione degli alimenti in base alla risposta glicemica permette di elaborare strategie coadiuvanti nel trattamento di malattie nelle quali il controllo glicemico svolge un ruolo importante, come il diabete e le complicanze ad esso associate, ma anche di prevenzione per le persone sane. La velocità di assorbimento dei carboidrati, definita dall’indice glicemico, ha infatti effetti significativi sulle risposte ormonali e metaboliche post-prandiali.   

L’assunzione di alimenti ad elevato indice glicemico comporta un rapido innalzamento della glicemia, e quindi una marcata risposta insulinica; in condizioni fisiologiche, la risposta insulinica induce una progressiva riduzione della glicemia, che può anche tradursi in ipoglicemia (in genere circa due ore dopo il pasto di riferimento), ovvero in valori della glicemia inferiori a quelli rilevabili prima del pasto, con una rapida ricomparsa del senso di appetito, e quindi di uno stimolo al consumo di cibo. Tale cinetica, se ripetuta nel tempo, può indurre la disfunzione (ed il possibile esaurimento) delle cellule beta del pancreas, che producono l’insulina. Nel tempo, questi meccanismi possono portare allo sviluppo di sovrappeso, obesità, diabete mellito di tipo 2 e delle conseguenti malattie cardiache (Augustin et al., 2015).

Per tale motivo l’utilizzo dell’indice glicemico nella valutazione qualitativa degli alimenti sembra favorire numerosi benefici: il consumo preferenziale di carboidrati a basso indice glicemico permette di modulare la risposta del glucosio non solo nei minuti immediatamente successivi al pasto, ma anche nel lungo termine, riducendo il rischio di sviluppo di malattie croniche non trasmissibili e dei fattori di rischio associati. 

 

Indice glicemico: dalla teoria alla pratica

Le variazioni dell’impatto metabolico degli alimenti a base di carboidrati sono tanto più rilevanti quanto maggiori saranno le differenze tra le tecniche produttive e/o gli ingredienti utilizzati: per quanto riguarda il riso, per esempio, l’impatto metabolico sarà quindi minore per quello parboiled rispetto al brillato, nel caso del pane sarà più contenuto per la versione a base di farina integrale (ricca di fibra) rispetto a quella preparata con farina raffinata, ecc.

Un altro esempio emblematico riguarda il confronto tra pane e pasta il cui consumo, a parità di apporto di carboidrati, influenza la glicemia in modo diverso. Infatti, l’assunzione di un piatto di spaghetti, soprattutto se prodotti con semola di grano duro e cotti al dente, produce una curva glicemica e conseguentemente una risposta insulinemica ridotte rispetto a una porzione di pane bianco. Analisi microscopiche della struttura fisica degli alimenti hanno dimostrato come questa contribuisca a determinarne l’indice glicemico: il più alto indice glicemico del pane si deve sostanzialmente al processo di lievitazione dell’impasto base, e quindi alla porosità del prodotto finito, che comporta una maggiore superficie esposta all’attacco degli enzimi amidolitici. Allo stesso modo, l’indice glicemico delle patate lesse è più elevato di quello degli gnocchi che, pur preparati con le stesse patate con l’aggiunta di farina, presentano una struttura molecolare più compatta. 

L’impatto sulla glicemia dei singoli alimenti può essere inoltre ampiamente modulato dai condimenti con i quali vengono consumati e dagli alimenti ai quali vengono abbinati nella preparazione del pasto completo: la curva glicemica (e quindi insulinemica) postprandiale sarà quindi ridotta se, per esempio, allo stesso piatto di pasta viene aggiunto del pomodoro con olio e formaggio grattugiato o alla porzione di pane, oppure di riso, viene abbinato del burro.

Ancora più preciso e più indicativo dell’effetto complessivo dei carboidrati assunti con l’alimentazione è il carico glicemico, che si ottiene moltiplicando l’indice glicemico degli alimenti per la quantità effettiva di carboidrati ingeriti con gli stessi alimenti (espressa in grammi), che quindi tiene conto non solo della qualità dei carboidrati, ma anche della quantità, e che è quindi il parametro che meglio esprime l’impatto complessivo della dieta sulla glicemia (Ludwig, 2002). 

L’indice glicemico e il carico glicemico sono fondamentali per predire l’effetto sulla glicemia di un pasto misto, ossia composto da cibi con indici glicemici molto differenti; la risposta glicemica agli alimenti può tuttavia essere influenzata da ulteriori fattori, come il contenuto nel pasto di proteine e di grassi (che rallentano la velocità di svuotamento dello stomaco, e quindi l’arrivo dei carboidrati nella zona dell’intestino dove vengono digeriti), la presenza di fibra, i processi tecnologici subiti dall’alimento, incluse le modalità e la durata della cottura.

Nel complesso della dieta, il consumo preferenziale di prodotti a base di cereali non raffinati associato a livelli adeguati di assunzione di frutta, verdura, legumi, frutta secca a guscio e oli vegetali insaturi (come l’olio extra-vergine d’oliva) contribuisce a mantenere sotto controllo il carico glicemico.

 

Tabella: Indice glicemico dei principali alimenti in riferimento al glucosio.

Alimenti

IG

Glucosio

100

Pomodori

9

Ciliegie

24

Fagioli

30-45

Mele

38

Pasta (spaghetti)

38

Succo di mela

40-44

Miele

45-87

Succo di arancia

46-54

Pasta (maccheroni)

49

Riso bollito

49-69

Soft drinks

50-65

Pizza

55-75

Saccarosio

60-67

Polenta

68-77

Pane bianco

70-75

Corn-flakes

72-87

Patate bollite

80-100

 

Anche altri parametri concorrono alla valutazione qualitativa degli alimenti ricchi in carboidrati, tra cui la loro formulazione, la presenza di cereali raffinati o invece di cereali integrali e infine la presenza di fibra.

Ancora, gli effetti metabolici dei carboidrati sono differenti se vengono assunti sotto forma di alimenti solidi o liquidi: rispetto ai principali alimenti contenenti carboidrati, compresi cereali, ortaggi, frutta e legumi, le bevande zuccherate e i succhi di frutta, assunti in quantità simili, contribuiscono in maniera minore al riempimento gastrico e quindi al senso di sazietà. Prediligere il consumo di carboidrati in forma solida permette da una parte di non incorrere in un consumo eccessivamente elevato di zuccheri semplici e dall’altra di favorire in generale un migliore apporto di micronutrienti e di fibra (Zazpe et al., 2014).

 

Il ruolo della fibra 

Anche il fatto di preferire i cereali integrali piuttosto che i cereali raffinati comporta benefici; oltre alla presenza di fibra è maggiore anche il contenuto in alcuni antiossidanti, minerali, vitamine. Studi di varia natura hanno infatti dimostrato che, a parità di apporto calorico, il consumo di cereali integrali anziché raffinati ha un ruolo anche nel favorire, dove necessario, un calo ponderale e la riduzione della colesterolemia.

Infine, il consumo di alimenti ad elevato tenore di fibra rappresenta un’abitudine salutare in quanto, pur non potendosi considerare un nutriente, essa esercita importanti effetti funzionali e metabolici nell’organismo, a tal punto da renderla un componente indispensabile della dieta, come evidenziano tutte le linee guida nutrizionali. A un contenuto di fibra più elevato corrispondono, oltre a un maggior effetto saziante e a benefici a livello della funzione intestinale, anche una migliore modulazione metabolica, che si riflette nel mantenimento di una più contenuta risposta glicemica e lipidica dopo il pasto.

Sulla base delle sue caratteristiche di solubilità in acqua, la fibra si può classificare come solubile, in genere fermentabile, contenuta in quantità rilevanti in frutta e legumi, che favorisce un rallentamento dello svuotamento gastrico, conferendo un maggior senso di sazietà, e insolubile, in genere non fermentabile, che ha come fonti principali i cereali e la verdura e stimola il transito intestinale, contribuendo alla formazione della massa fecale.

Un apporto adeguato di fibra si associa a una riduzione del rischio di patologie come diabete, malattie cardiovascolari, ipercolesterolemia e tumore del colon-retto (Anderson et al., 2009).

A differenza dei carboidrati in generale, per i quali si suggerisce un apporto compreso tra il 45 e il 60% dell’energia totale, per la fibra, che non ha funzione energetica o plastica, non esiste un fabbisogno in senso stretto. Tuttavia, essendo il suo ruolo importante per la salute, sono stati formulati suggerimenti che ne indicano un apporto raccomandato per la popolazione. La Società Italiana di Nutrizione Umana definisce come adeguato, per gli adulti, un livello di assunzione giornaliero compreso tra 12,6 e 16,7 grammi ogni 1.000 kcal, e di 8,4 grammi, sempre per 1.000 kcal, per l’età evolutiva. Con obiettivi di prevenzione di alcune malattie degenerative, e di mantenimento di uno stato di salute, la SINU fissa inoltre un valore ottimale di consumo di 25 g di fibra al giorno, anche in caso di introiti energetici inferiori alle 2.000 kcal. Il fondo mondiale per la ricerca sul cancro (Word Cancer Research Found), raccomanda invece, con obiettivi di prevenzione oncologica, un apporto non inferiore a 30g di fibra al giorno, mentre la società europea di cardiologia (European Society of Cardiology) ne raccomanda per la prevenzione cardiovascolare una quota compresa tra 40 e 45 grammi.

 

Le raccomandazioni delle linee guida nutrizionali

Oltre alla qualità, anche la quantità di carboidrati che possono essere assunti quotidianamente riveste un ruolo fondamentale nell’ambito di una sana e corretta alimentazione: l’assunzione di quantitativi superiori o inferiori rispetto ai valori indicati dalle linee guida, comporta alcuni rischi, anche se il dibattito al proposito, tra gli esperti, è lungi dal potersi considerare risolto.

Alcuni studi prospettici di coorte  hanno permesso di osservare l’esistenza di una correlazione tra l’esposizione ai carboidrati e il rischio di malattie cardiometaboliche solo nel caso degli estremi dell’assunzione: sia diete con livelli di assunzione di carboidrati inferiori al 40% del fabbisogno energetico, che diete ad elevato contenuto di carboidrati, superiore al 70% delle calorie, costituirebbero, secondo questa interpretazione, un rischio per la salute, rispetto a regimi dietetici in cui l’apporto di carboidrati sia compreso tra il 45 e il 60% dell’energia totale. Inoltre, va considerato che la limitazione nel consumo di una categoria di macronutrienti come i carboidrati comporta, come conseguenza, un consumo maggiore, che può quindi essere eccessivo, di grassi e proteine, così come, al contrario, una dieta caratterizzata da un eccesso di carboidrati comporterà uno sbilanciamento a discapito dell’assunzione di grassi e proteine e, possibilmente, anche di vitamine e minerali. 

Entrambe queste condizioni possono, così, portare a un aumento del rischio di patologie cardiovascolari e di mortalità ad esse associata (Zazpe et al., 2014), ma anche di malattie metaboliche. Tra queste, il sovrappeso e l’obesità, nonché la loro principale conseguenza, il diabete di tipo 2, sono le più comuni. 

 

Conclusioni

In conclusione, alla luce delle evidenze scientifiche, il corretto apporto di carboidrati è indispensabile per il corretto funzionamento del nostro organismo e per garantire un buono stato di salute: quantitativamente la loro assunzione non deve andare incontro a carenze o eccessi in quanto questo rischierebbe di rompere l’equilibrio nei livelli di assunzione anche di proteine e grassi, e parallelamente anche dei micronutrienti; qualitativamente è invece importante assicurare un intake di carboidrati prevalentemente ricchi in fibra, a basso indice glicemico e in forma solida. Questo approccio, così come seguire un’alimentazione di tipo mediterraneo – caratterizzata principalmente da varietà, equilibrio, sostenibilità e facilità di adesione – rappresenta una valida forma di prevenzione e di controllo nei confronti dello sviluppo di malattie metaboliche, cardiovascolari e obesità e nel favorire uno stile di vita più sano e longevo.

 

 

Bibliografia

 

Anderson JW, Baird P, Davis RH Jr, Ferreri S, Knudtson M, Koraym A, Waters V, Williams CL. Health benefits of dietary fiber. Nutr Rev. 2009 Apr;67(4):188-205. doi: 10.1111/j.1753-4887.2009.00189.x. PMID: 19335713.

Augustin LS, Kendall CW, Jenkins DJ, Willett WC, Astrup A, Barclay AW, Björck I, Brand-Miller JC, Brighenti F, Buyken AE, Ceriello A, La Vecchia C, Livesey G, Liu S, Riccardi G, Rizkalla SW, Sievenpiper JL, Trichopoulou A, Wolever TM, Baer-Sinnott S, Poli A. Glycemic index, glycemic load and glycemic response: An International Scientific Consensus Summit from the International Carbohydrate Quality Consortium (ICQC). Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2015 Sep;25(9):795-815. doi: 10.1016/j.numecd.2015.05.005. Epub 2015 May 16. PMID: 26160327.

Jéquier E. Carbohydrates as a source of energy. Am J Clin Nutr. 1994 Mar;59(3 Suppl):682S-685S. doi: 10.1093/ajcn/59.3.682S. PMID: 8116550.

Ludwig DS. The glycemic index: physiological mechanisms relating to obesity, diabetes, and cardiovascular disease. JAMA. 2002 May 8;287(18):2414-23. doi: 10.1001/jama.287.18.2414. PMID: 11988062.

Zazpe I, Sánchez-Taínta A, Santiago S, de la Fuente-Arrillaga C, Bes-Rastrollo M, Martínez JA, Martínez-González MÁ; SUN Project Investigators. Association between dietary carbohydrate intake quality and micronutrient intake adequacy in a Mediterranean cohort: the SUN (Seguimiento Universidad de Navarra) Project. Br J Nutr. 2014 Jun 14;111(11):2000-9. doi: 10.1017/S0007114513004364. Epub 2014 Mar 25. PMID: 24666554.