Vegetali nella dieta

LE PIANTE ALIMENTARI

• Le piante nella nutrizione umana

In natura esistono riserve vaste e inutilizzate di piante che potrebbero contribuire alla diversificazione e quindi all'innovazione delle fonti agricole e conseguentemente delle produzioni per il consumo diretto o per la trasformazione nelle industrie alimentari. All'uopo è sufficiente ricordare i seguenti dati:

• 250.000 sono le specie di piante identificate;
• 80.000 sono considerate eduli;
• 150 sono coltivate;
• 12 provvedono al 90 % dell'energia alimentare nel mondo (tra queste mais, riso e frumento ne assicurano il 60% della fonte alimentare mondiale).

La maggior parte delle calorie introdotte nella dieta vengono dai cereali (grano, riso, mais, orzo, segale e avena), legumi (fava, pisello, cece, fagiolo, lenticchia e soia), tuberi (patata ecc.) e piante oleaginose (olivo, girasole ecc.).
Generalmente i semi hanno una quantità di proteine pari all’8-15% del peso secco, mentre le radici e i tuberi ne hanno una quantità inferiore (1-3%).
La migliore combinazione nutrizionale basata sui vegetali sarebbe, pertanto, una combinazione di cereali (fonte di carboidrati) con legumi (fonti di proteine) e verdure a foglia verde (fonte di vitamine e sali minerali), e con una piccola quantità di lipidi (ad esempio olio di oliva o di semi di girasole).
Oltre alle suddette specie alimentari di rilevante importanza agraria, esistono specie minori o secondarie di interesse locale (es. varietà tradizionali) e numerose specie erbacee spontanee eduli. Queste ultime sono molto rappresentate specialmente nell’ambiente mediterraneo, la cui diversità nel passato ne ha favorito l’impiego nell’alimentazione umana e animale, nella medicina e in veterinaria, nella cosmesi, nella aromatizzazione di cibi e bevande, nella produzione di energia, nell’artigianato, nei riti religiosi e nella composizione dei giardini. All’attualità molte delle suddette esperienze tendono ad essere perdute sotto la spinta delle profonde modifiche della vita moderna.
Appare evidente, quindi, come esista un enorme potenziale di materie prime che potrebbero soddisfare una varietà di esigenze alimentari, per non parlare poi dell'enorme potenziale offerto dalle biotecnologie per il miglioramento genetico delle piante che hanno la possibilità di fornire nuove varietà transgeniche di piante coltivate.
E’ noto che i nutrienti essenziali al buon funzionamento dell’organismo umano sono 51: la mancanza di uno o più di essi crea fenomeni di malnutrizione, sia sotto forma di scarsa nutrizione che di obesità, e conseguenti malattie metaboliche.
Le piante coltivate che noi conosciamo sono in realtà il prodotto di secoli di incroci e selezioni, iniziati agli albori dell’agricoltura, quando i primi uomini da nomadi e cacciatori si trasformarono in coltivatori.
L’agricoltura, infatti, è una delle più importanti innovazioni tecnologiche dell’umanità, avendo favorito lo sviluppo delle civiltà e la trasformazione delle terre incolte in campi e pascoli. L’origine dell’agricoltura, avvenuta circa 10.000 anni fa, in regioni della terra completamente diverse, ha portato alla domesticazione di molte piante (Tab. 1.1), ossia al passaggio di una specie dallo stato selvatico a quello controllato dall’uomo, costituendo un cambiamento nel loro assetto morfologico e rendendo disponibili tipi coltivabili superiori a quelli originari.

Tab. 1.1 – Aree di domesticazione di alcune piante di interesse economico

Dopo la domesticazione, il destino di ciascuna specie coltivata è stato diverso: alcune si sono estinte o quasi, altre sono state sostituite da colture introdotte da aree diverse, infine altre colture sono sopravvissute fino ai nostri giorni.
Le attività agricole hanno contribuito inizialmente ad arricchire la biodiversità vegetale, grazie alla presenza di un mosaico di campi coltivati e alla loro delimitazione con siepi e fossati, in cui hanno trovato rifugio e cibo talune specie di flora, fauna e microflora. Nel tempo l’evoluzione e la crescita della popolazione umana ha reso necessario aumentare la produzione agricola, privilegiando le varietà più produttive che si sono diffuse rapidamente a discapito di quelle autoctone, la cui caratteristica è rappresentata da un’elevata diversità genetica, in grado di fornire una forte adattabilità alle diverse condizioni ambientali. Inoltre, per aumentare le produzioni delle singole colture, particolarmente nel secondo dopoguerra sono state introdotte tecniche agronomiche intensive (irrigazioni, uso massiccio di fertilizzanti, antiparassitari, erbicidi chimici e macchine), comportando una notevole impoverimento della biodiversità naturale, soprattutto nelle zone più vocate (grandi pianure alluvionali), e l’abbandono dell’agricoltura nelle zone più svantaggiate (zone montane e/o di media alta collina).

 

1.2 Piante alimentari come fonte di principi nutritivi
Le piante alimentari sono la fonte principale di cibo per l’uomo in quanto forniscono all’organismo energia e nutrienti i cui principi nutritivi possono essere riuniti in due gruppi: inorganici e organici.
Il valore nutritivo delle piante dipende dalla composizione chimica delle loro parti eduli, in particolare dalla presenza di molecole organiche sintetizzate: carboidrati, proteine, lipidi, vitamine e acidi organici. Gli organismi vegetali contengono inoltre sostanze inorganiche, tra cui l’acqua e i sali minerali, e producono metaboliti secondari, che pur non essendo nutrienti hanno un effetto positivo sulla salute mostrando attività antiossidante, antiradicalica ed estrogena.

1.2.1 Composti inorganici
I principi nutritivi inorganici che non apportano energia sono l’acqua ed elementi minerali. Essi hanno funzione plastica o costruttiva.
L’acqua è il costituente di maggiore quantità degli organismi viventi perché ne costituisce, nella maggior parte dei casi, oltre il 50-60%. Il contenuto, tuttavia, varia tra i diversi prodotti vegetali passando da circa l’80% nei prodotti verdi a circa il 13% nei semi secchi.
Essa è il solvente dei sali minerali, oltre che il mezzo mediante il quale avvengono la soluzione e la sospensione delle molecole organiche.
Gli elementi minerali sono presenti in piccole quantità, generalmente sotto forma di sali. Sono essenziali per la vita degli organismi animali e vegetali e possono essere classificati in macroelementi, oligoelementi e microelementi (presenti in tracce).
Nella tabella 1.2 sono riportati i principali elementi minerali presenti nelle piante, le loro caratteristiche, le concentrazioni medie e il LARN (Livelli di Assunzione Giornaliera di minerali Raccomandata).

Tab. 1.2 - Elementi minerali presenti nelle piante e valori indicativi del contenuto medio e LARN

1.2.2 Molecole Organiche
Nell’alimentazione alcune molecole organiche come carboidrati, lipidi, proteine ed enzimi hanno funzione energetica; le vitamine e i metaboliti secondari hanno funzione bioregolatrice.
L’unità di misura dell’energia, come è noto, può essere espressa in caloria (cal): quantità di calore necessaria per innalzare di 1 °C (da 14° a 15 °C) la temperatura  di 1 g di acqua distillata alla pressione di 1 atmosfera (atm).

Carboidrati
Sono costituiti da carbonio, ossigeno e idrogeno. Si dividono in solubili (monosaccaridi e disaccaridi) e insolubili (polisaccaridi).
I Monosaccaridi sono composti da una sola molecola di zucchero, per esempio il glucosio, il fruttosio, il galattosio ecc. Essi sono presenti nella frutta e nelle verdure.
I Disaccaridi sono composti da due molecole di zuccheri, per esempio il saccarosio (glucosio + fruttosio), il lattosio (glucosio + galattosio), il maltosio (glucosio + glucosio). Negli alimenti sono presenti nello zucchero, melassa e miele.
I Polisaccaridi sono composti da più molecole di zuccheri, per esempio l’amido e le fibre. Sono presenti nei cereali (frumento, riso ecc.) e suoi derivati (pane, pasta ecc.), nei legumi (piselli, fagioli, fave, lenticchie ecc.) e nei tuberi (patata).

Mentre l’amido è degradabile da enzimi delle secrezioni digestive, le fibre alimentari, non essendo degradati dagli enzimi, non sono digeribili dall’uomo e quindi non hanno funzione nutritiva. Esse però hanno funzioni benefiche in quanto svolgono un ruolo importante nella mobilità e nel transito intestinale. In virtù delle differenze delle loro strutture chimiche, le fibre possono essere divise in tre categorie: non idrosolubili, idrosolubili, altre fibre.

Fibre non idrosolubili

• Cellulosa (polimero lineare del glucosio) è presente nei cereali integrali, crusca, legumi e frutta).
• Emicellulose (polisaccaridi a catena ramificata formati da zuccheri pentosi come arabinosio, xilosio ecc., ed esosi come glucosio, galattosio e mannosio) sono presenti in cereali integrali, crusca, legumi, ortaggi e frutta.
• Lignina (materiale no glucosidico, complessi formati da numerosi residui di fenilpropano) è presente in cereali integrali, legumi, verdure e frutta.

Fibre idrosolubili

• Pectine (polimeri dell’acido galatturonico) sono presenti soprattutto nella frutta, patate dolci, carote e fagioli.

Altre fibre

• Gomme, gel mucillagini e galattomannani.

Le fibre accelerano il transito intestinale e riducono l’assorbimento dei glucidi, dei lipidi, del colesterolo e delle proteine, generando un’azione protettiva contro lo sviluppo dei tumori.
Modulano la glicemia e la risposta insulinica nei diabetici (possono prevenire e curare il diabete di tipo II o senile), sono utili nel controllo del peso corporeo.
Le fibre danno un importante contributo al volume del cibo ingerito, provocando un effetto antifame, e quindi il raggiungimento del senso di sazietà.
Le altre fibre (gomme, gel mucillagini e galattomannani) hanno, invece, prevalentemente azione lubrificante, emolliente, antinfiammatoria e regolano le funzioni intestinali.
E’ bene, perciò, consumare giornalmente, alimenti contenenti fibra (cereali e pane, anche integrali, frutta, verdura, ortaggi e legumi. E’ inoltre preferibile ingerire fibra attraverso gli alimenti vegetali che ne sono ricchi, piuttosto che aggiungere alla propria alimentazione fibre preparate come prodotto dietetico.
Fabbisogno alimentare di carboidrati
Nell’alimentazione, i carboidrati disponibili dall’uomo svolgono una funzione energetica generale, favoriscono l’utilizzo dei lipidi e possono essere precursori di aminoacidi. Un grammo di carboidrati espressi come amidi, libera nell’organismo 4 kcal, mentre espressi come glucosio 3.75 kcal. In una dieta fisiologicamente bilanciata i carboidrati devono fornite 55-65% dell’apporto energetico totale, preferibilmente costituto da polisaccaridi.

Proteine
Le proteine sono composti quaternari costituiti da carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto; esse sono i costituenti fondamentali delle cellule di tutti gli organismi viventi; sono formate da unità chimiche chiamate amminoacidi (AA), legate tra loro secondo strutture geometriche di forme diverse, tra cui quella globulare (albumine, globuline, enzimi, ormoni ecc.) e quella fibrosa (collagene, fibrina, acidi nucleici, glutine ecc.).
Gli amminoacidi necessari per la costituzione delle proteine nel corpo sono 20, di cui 8 sono amminoacidi essenziali (AAE), in quanto l’organismo umano non è in grado di sintetizzarle e che pertanto devono essere introdotte con gli alimenti (Tab. 1.2.2).

 

Tab. 1.2.2 - Dosi minime raccomandate di amminoacidi essenziali (aae) e contenuto in alcuni alimenti vegetali

La maggior parte delle proteine presenti negli alimenti di origine animale (uova, latte, carne, pesce) contengono tutti gli amminoacidi essenziali (AAE). Nei vegetali le proteine dei legumi (fagioli, piselli, lenticchie, soia ecc.) sono carenti di alcuni AAE, come metionina e cisteina, al contrario, le proteine contenute nei cereali (riso, frumento, orzo, mais ecc.) sono ricchi di metionina e cisteina, ma carenti di lisina e triptofano. Pertanto, quando i legumi vengono consumati con i cereali forniscono una miscela completa di tutti gli AAE, nelle giuste proporzioni al pari delle proteine animali.
Fabbisogno alimentare di proteine
Un grammo di proteine libera nell’organismo 4 kcal. Una dieta fisiologica per un organismo sano richiede un’apporto giornaliero di 0.8-1 g di proteine per chilogrammo di peso corporeo al giorno (g/kg/die), pari a circa il 9-13% dell’introito calorico complessivo.

Enzimi
Sono sostanze proteiche, catalizzatori di origine biologica, capaci di accelerare la velocità delle reazioni biochimiche negli organismi viventi. Si conoscono circa 2.000 sostanze suddivise in 6 classi: idrolasi (catalizzano scissioni idrolitiche e inverse), trasferasi (catalizzano trasferimenti di gruppi da una molecola all’altra), ossidoriduttasi (catalizzano processi ossido-riduttivi), liasi (provocano scissione di legami), sintetasi (provocano formazione di legami), isomerasi (catalizzano fenomeni di isomerizzazione).
La classe delle IDROLASI è quella che più interessa gli alimenti, che come già accennato, scindono molecole organiche introducendo a livello di un legame specifico una molecola di acqua. Appartengono 3 sottoclassi: glusidasi, esterasi e proteasi (Tab. 1.2.3).

Tab. 1.2.3 – Principali enzimi appartenenti all’idrolasi presenti negli alimenti

Lipidi
I lipidi (grassi) sono composti insolubili in acqua. Essi si distinguono in:

• lipidi semplici, costituiti unicamente da carbonio, idrogeno e ossigeno; sono composti da un alcol (di solito glicerolo) che esterificano acidi grassi e formano i gliceridi (mono-, di- o trigliceridi);
• lipidi complessi, oltre a carbonio, idrogeno e ossigeno, contengono in più azoto, fosforo e zolfo. Sono costituiti da glicerolo o da altri alcol, acidi grassi e altre molecole organiche, come acido fosforico, composti azotati basici, glucidi ecc. Esempi di lipidi complessi sono i fosfolipidi, i glicolipidi, le lipoproteine ecc.

I lipidi svolgono una funzione energetica e hanno un ruolo plastico e funzionale, in quanto sono assieme alle proteine, i componenti fondamentali delle membrane cellulari. Come riserva energetica fanno parte dei trigliceridi del tessuto adiposo, da cui possono venire rimossi in caso di necessità.
Gli acidi grassi in natura se ne trovano una quarantina; possono essere classificati in tre gruppi:

• saturi (non hanno doppio legame nella catena carboniosa);
• monoinsaturi (hanno un solo doppio legame nella catena carboniosa);
• polinsaturi (hanno da 2 a 6 doppi legami nella catena carboniosa).

Gli acidi grassi più importanti presenti negli alimenti sono riportati nella tabella 1.2.4.

Tab. 1.2.4 - Acidi grassi più diffusi in natura presenti negli alimenti vegetali

Alcuni acidi grassi sono denominati essenziali (AGE) perché devono essere introdotti con gli alimenti, in quanto l’organismo non è capace di sintetizzarli. Per l’uomo essi sono due: l’acido linoleico (C18:2 ω6) e l’acido linolenico (C18:3 ω3). Da essi derivano, per azione di alcuni enzimi, altri acidi grassi denominati delle serie ω6 e ω3. Gli AGE rivestono importanti ruoli dell’economia dell’organismo: sono componenti strutturali dei fosfolipidi e delle membrane cellulari, abbassano il livello di colesterolo circolante e aumentano il rapporto colesterolo HDL (“buono”) LDL (“cattivo”).
L’ossidazione degli acidi grassi insaturi può provocare la formazione di perossidi o anche la rottura della catena a livello dei doppi legami, liberando così delle aldeidi e degli acidi grassi volatili con odore sgradevole. Si tratta dell’irrancidimento ossidativo che si verifica spontaneamente in un gran numero di sostanze grasse.
L’ossidazione può egualmente verificarsi per effetto del calore e cioè quando la temperatura è eccessiva. A questo riguardo la temperatura critica è di 120 °C per il burro, 140 °C per le margarine e tra 180 e 220 °C per gli oli. Gli oli a tenore elevato di acidi grassi polinsaturi (soia, girasole, colza) non devono essere riscaldati, mentre quelli poveri di acidi grassi saturi (arachide e olivo), sono stabili al calore. La cottura reca un danno trascurabile all’olio di oliva e di arachide.
Fabbisogno alimentare di lipidi
Tenendo conto che i lipidi devono fornire il 25-30% dell’apporto energetico totale, gli acidi grassi saturi non dovrebbero superare il 7-10% delle calorie totali e i monoinsaturi (soprattutto l’oleico) dovrebbero costituire la quota rimanente.
Il metabolismo di 1 g di lipidi libera nell’organismo umano 9 kcal. I lipidi alimentari sono costituiti principalmente da trigliceridi e in minima parte da colesterolo e fosfolipidi.
Nei grassi di origine animale (carne, lardo, latte e derivati, uova, insaccati, pesci, molluschi e crostacei) è presente il colesterolo, mentre è quasi assente nei prodotti vegetali. Il colesterolo viene trasportato dalle lipoproteine, che sono di tre tipi:

• le lipoproteine a bassissima densità (Very Density Proteins – VLDL);
• le lipoproteine a bassa densità (Low Density Proteins – LDL);
• le lipoproteine ad alta densità (Hight Density Proteins – HDL).

Il colesterolo trasportato dalle LDL viene definito “cattivo” perché tende a sedimentare sulle pareti dei vasi arteriosi favorendo l’arterosclerosi.
Il colesterolo HDL, invece, viene considerato “buono” perché non si deposita sulle pareti arteriose, anzi, tende a rimuovere le incrostazioni di colesterolo depositatosi sulle pareti e previene la malattia arterosclerotica. Il colesterolo veicolato dalle VLDL sembrerebbe indifferente.
Gli steroli vegetali (presenti per esempio nella soia) riducono l’assorbimento di colesterolo. Circa l’80% del colesterolo viene rimosso dal corpo dopo la trasformazione in acidi biliari, i quali, una volta riversati nel duodeno e di qui nell’intestino, vengono eliminati con le feci.

Una dieta ricca di carboidrati vegetali e crusca di cereali accelera il transito intestinale.

 

Vitamine
Le piante sono in grado di sintetizzare dei composti vitaminici caratterizzati da un gruppo amminico. Esse sono molecole organiche essenziali per l’alimentazione umana e sono classificate come micronutrienti, ossia composti che devono essere necessariamente assunti con la dieta, quotidianamente e in piccole quantità perché l’organismo umano non è in grado di sintetizzarle.
Le vitamine presenti negli alimenti hanno strutture chimiche molto diverse tra loro, per cui l’unica classificazione valida è quella che le distingue in due gruppi: (Tab. 1.2.5) liposolubili (vitamina A, D, E, F e K) e idrosolubili (vitamina C e del gruppo B e PP).
Le vitamine non sono apportatrici di energia metabolica (calorie) né entrano a far parte dei costituenti strutturali dell’organismo. Alcune di esse, Vit. B2 (glutatione o riboflavina),Vit. B3 (o Vit. PP o acido nicotinico), Vit. B6 (piridossina), Vit. C (acido ascorbico), Vit. E (α-tocoferolo) nell’organismo umano hanno azione antiossidante (come si vedrà successivamente).
Le vitamine idrosolubili, nell’organismo umano, vengono eliminate rapidamente con le urine, per cui difficilmente si accumulano nell’organismo.
Le vitamine liposolubili, al contrario, vengono immagazzinate nel tessuto adiposo, per cui un loro eccesso viene smaltito più lentamente, con la possibilità di fenomeni di tossicità. Ciò spiega il motivo per cui si sconsiglia di ricorrere a dosaggi vitaminici giornalieri elevati e continuati rispetto a quelli ottimali.
L’assunzione di vitamine deve essere costante nel tempo. Il fabbisogno vitaminico varia a seconda dello stato fisiologico e/o patologico dell’individuo: età e sesso, ma anche la gravidanza, l’allattamento ne rendono necessaria una maggiore assunzione.
Le carenze di vitamine e le malattie ad esse associate (pellagra, beriberi, rachitismo) sono un problema importante nei Paesi in via di sviluppo sia per la malnutrizione, sia per alcuni tabù alimentari che possono sussistere presso alcune popolazioni. Nei paesi sviluppati, invece, sussistono altri tipi di problemi, dovuti più che altro a ipervitaminosi determinate da integrazioni eccessive e da ipoavitaminosi dovute a diete sbilanciate e carenti in particolari alimenti.

Tab. 1.2.5 – Caratteristiche delle vitamine presenti nei vegetali e animali

Metaboliti secondari delle piante: molecole bioattive ad azione antiossidante
Si stima che nel regno vegetale si producono fino a 200.000 diverse specie chimiche di cui l’uomo ha spesso tratto profitto per la costituzione di prodotti naturali, farmaceutici, erbicidi e insetticidi, fungicidi ecc.
Le piante nel corso della loro evoluzione hanno sviluppato soluzioni strategiche che le consentono di bilanciare la loro crescita, dovuta prevalentemente al metabolismo primario (formando zuccheri, proteine e lipidi), con le necessità legate a molti processi compresa la loro sopravvivenza (difesa dai parassiti, dagli erbivori e da agenti tossici) connessi al cosiddetto metabolismo secondario (formando composti diversi). Quest’ultimo metabolismo nelle piante, in realtà, è destinato non solo alla loro difesa, ma anche ad altre funzioni importanti come: l’attrazione degli impollinatori (dovuta ad antociani e flavonoidi), la difesa dai raggi UV (dovuta a composti fenolici, antociani e flavonoidi), il supporto strutturale (data da lignina e tannini), la riserva temporanea di nutrienti (alcaloidi e glucosidi), la regolazione mediante fitormoni (flavonoidi e altre sostanze fenoliche semplici), la resistenza allo stress idrico, la facilitazione dell’assorbimento di nutrienti, la protezione delle radici da ambienti acidi e riducenti (tannini), la mediazione nei rapporti simbiotici con batteri azoto fissatori (flavonoidi).
Nell’uomo i suddetti metaboliti secondari svolgono, invece, un’attività antiossidante consistente in un’azione benefica per la salute, in quanto proteggono le macromolecole delle cellule umane dall’azione delle sostanze ossidanti (i cosiddetti radicali liberi) responsabili dell’invecchiamento cellulare e di malattie come il cancro, l’arteriosclerosi, l’artrite, il diabete, l’infarto, l’ipertensione, le cataratte e l’obesità.
L’azione distruttiva dei radicali liberi è indirizzata soprattutto sulle cellule, in particolare sui lipidi che ne formano le membrane, sugli zuccheri e sui fosfati, sulle proteine, sul DNA (di cui alterano le informazioni genetiche) e sugli enzimi (di cui modificano la funzionalità).
Come già detto, numerosi sono i composti ad azione antiossidante presenti nei vegetali, specialmente negli ortaggi, tra i quali oltre ad alcune vitamine (provitamina A, β-carotene, le Vit. C, E, B2, B3 e B6), alcuni metaboliti secondari che possono essere classificati in diversi gruppi: carotenoidi polifenoli, composti organo solforici e glucosinolati, come riportato nella tabella 1.2.6.

Tab. 1.2.6 – Principali componenti bioattivi delle piante e loro effetti salutistici  

AO = attività antiossidante; HDL: lipoproteine ad alta densità; LDL: lipoproteine a bassa densità; TC: colesterolo totale; TG: trigliceridi

Vitamine ad azione antiossidante
Come già accennato precedentemente le vitamine ad azione antiossidante (Vit. B2, B3, B6, C ed E) vengono assunte alcune nella loro forma biologicamente utilizzabile, altre, invece, come precursori presenti nelle piante (es. Vit. A, rappresentata da precursori come α e β-carotene, luteina, zeaxantina e licopene, appartenenti alla categoria dei carotenoidi) che vanno sotto il nome di provitamine. Una volta assunti nell’organismo umano, tali composti vengono trasformati da specifici enzimi nella loro forma attiva, ai fini di renderli utilizzabili.

Carotenoidi
I carotenoidi formano un gruppo di circa 700 composti liposolubili sintetizzati principalmente dalle piante superiori; sono generalmente suddivisi in due classi in base alla presenza o assenza di ossigeno nella struttura chimica: se è presente almeno un atomo di ossigeno nella molecola, i composti sono denominati xantofille, altrimenti sono definiti caroteni. Entrambi sono localizzati nei plastidi dei tessuti delle foglie, giovani fusti, radici modificate e frutti.
Le funzioni dei carotenoidi nelle piante, come già accennato precedentemente sono diverse:

• ecologiche, forniscono a fiori e frutti colori e profumi specifici al fine di attirare gli insetti o gli animali che promuovono l’impollinazione e la dispersione dei semi o che agiscono come agenti antagonisti di patogeni e/o fitofagi delle piante;
• fotosintetiche: svolgono un ruolo fondamentale nella fotosintesi sia attraverso la cattura della luce e il trasferimento dell’energia luminosa;
• di sviluppo: sono precursori dell’ormone acido abscissico (ABA) o di sostanze ad attività ormono-simili che agiscono nell’accrescimento delle piante;

Le funzioni dei carotenoidi nell’uomo
I mammiferi non producono carotenoidi e perciò hanno bisogno di assumerli attraverso la dieta. Le fonti alimentari più importanti di carotenoidi, come già detto, sono le verdure e la frutta: nel corso degli anni la ricerca nel campo dell’ingegneria genetica ha cercato di ottenere piante transgeniche caratterizzate da un maggiore accumulo di questi pigmenti, raggiungendo solo in alcuni casi (pomodoro, patata, riso) l’effetto desiderato.
Oltre all’attività antiossidante i carotenoidi hanno anche attività vitaminica la cui carenza di vitamina A (retinolo) impedisce la normale rigenerazione delle mucose, ostacola le funzioni del sistema immunitario e aumenta il tasso di mortalità da malattie infettive e da cecità. La carenza di Vit. A è diffusa soprattutto nei paesi in via di sviluppo, ma si ritrova anche nelle popolazioni più povere nelle aree urbane dei paesi sviluppati, colpendo principalmente gli anziani, gli alcolisti cronici o i fumatori. La dose raccomandata nella dieta per la vitamina A è compresa tra i 600 e 10.000 equivalenti di retinolo al giorno e il fattore conversione del beta-carotene in vitamina A varia da 3:1 a 12:1.

Polifenoli
I polifenoli sono composti caratterizzati da uno o più anelli aromatici contenenti uno o più gruppi ossidrilici, essi hanno una struttura chimica ideale per svolgere azione antiossidante, neutralizzando i radicali liberi.
I polifenoli rappresentano un grande gruppo di molecole con varie funzioni nella crescita, nello sviluppo e nella difesa della pianta. Sono largamente presenti nel regno vegetale e si ritrovano in vari alimenti, come frutta e verdura. Nella maggior parte dei casi i polifenoli sono presenti come esteri o glucosidi; alcuni sono composti semplici, altri (tannini e lignina) sono polimerici.
Sebbene possano avere effetti negativi sulla qualità degli alimenti, in quanto collegati all’imbrunimento di frutta e verdura, oppure a causa del gusto sgradevole che possono manifestare se presenti a concentrazioni elevate, i polifenoli sono oggetto di crescente interesse per i loro potenziali effetti benefici sulla salute dell’uomo per l’azione antiossidante che protegge cellule e tessuti del corpo dall’attacco dei radicali liberi  A differenza di altri antiossidanti, come vitamina C ed E, concentrate rispettivamente in fase acquosa e lipofilica, i polifenoli sono sovente localizzati tra le due fasi grazie alla loro anfipaticità; essi possono reagire con i radicali all’interfaccia delle membrane cellulari, prevenendo, così l’iniziazione e la propagazione della reazione radicalica a catena, neutralizzando cioè, i radicali liberi.

Composti organosolforati
Sono composti contenenti zolfo, il cui contenuto nei tessuti vegetali può dipendere dalle condizioni ambientali. Gli effetti benefici sulla salute umana sono di due tipi: antibatterica, antifungicida e antiparassitaria. Sono presenti nell’aglio e nella cipolla.

Glucosinolati
Anch’essi sono composti contenenti zolfo, presenti nel vegetali appartenenti alla famiglia delle Brassicacee (ad es. broccoletti di Bruxelles, cavoli broccoli, senape e rafano). I prodotti di decomposizione dei glucosinolati (isiotiocianati) sono composti dal caratteristico aroma piccante/amaro ai quali è stata accertata un’attività neoplastica.
Composti bioattivi e Alimenti Funzionali
La maggior parte della popolazione dei paesi industrializzati è oggi a conoscenza che un consumo regolare di frutta e verdura è in grado di proteggere l’uomo dall’insorgenza delle più comuni patologie cronico-degenerative.
Acquisito ormai da anni il concetto che alcuni alimenti possono costituire un “fattore di rischio” per alcune patologie (alimenti troppo ricchi di zuccheri semplici, sale, grassi saturi ecc.), si è via via affermato quello di alimenti “positivi”, ossia di una dieta a carattere preventivo. Non solo la comunità scientifica e le autorità istituzionali, ma anche i consumatori hanno mostrato crescente interesse per questa classe di alimenti, a cui è stata attribuita la denominazione di “alimenti funzionali”, definiti come “alimenti in cui è stata dimostrata la capacità di interagire positivamente con una o più funzioni bersaglio nell’organismo, con effetto superiore a quello della normale nutrizione, in modo da ottenere un significativo miglioramento dello stato di salute e benessere e/o una diminuzione di contrarre patologie croniche.
Gli alimenti funzionali rappresentano un campo di interesse per le industrie alimentari e farmaceutiche, a causa del loro crescente mercato, nonché per gli organismi governativi preposti che vedono gli alimenti funzionali come “tutela della salute”, poiché è assodato che il costo della prevenzione di una patologia è assolutamente inferiore al costo attribuibile alla cura della stessa.
L’alimento funzionale è quindi un alimento potenzialmente salutare; esso si configura come un alimento naturale, il cui effetto positivo per la salute è attribuibile o a componenti intrinsecamente presenti nel cibo stesso o a componenti con cui esso è stato arricchito.
Dagli ultimi anni del secolo scorso si è registrato un notevole incremento sia nel numero sia nella gamma di prodotti destinati a soddisfare le esigenze dei consumatori nel segmento dieta e salute. Il grande interesse verso i composti antiossidanti ha indotto la ricerca a notevoli sforzi finalizzati a massimizzare il loro contenuto nei prodotti alimentari.
La produzione di questi metaboliti nelle piante può essere stimolata oltre che per mezzo dell’ingegneria genetica anche attraverso alcune tecniche colturali (es. livelli di fertilizzazione azotata e solfatica, induzione di stress ecc). Diverse ricerche hanno dimostrato, infatti, che l’alterazione nei rapporti di elementi nutritivi in diverse specie possono determinare un accumulo o una diminuzione di metaboliti antiossidanti. Per esempio, riguardo il bilancio C/N, un’alta disponibilità di azoto andrebbe ad aumentare livelli di composti ricchi di azoto quali proteine, alcaloidi e amminoacidi, mentre nella situazione di carenza di azoto è privilegiata la sintesi di molecole povere di tale elemento quali polifenoli, cellulosa e amidi. Inoltre, con l’apporto di dosi crescenti di azoto, è stato evidenziato un aumento di carotene nella carota, cavolo, pisello e pomodoro.
Anche stress salini e idrici possono provocare aumenti notevoli di svariati composti secondari in numerose specie.
Gli interventi di stimolazione della produzione di metaboliti possono interessare anche i frutti post-raccolta (es. lacerazione meccanica, irradiazione con UV, ozono e basse temperature) ai fini di intervenire in senso attivo, cercando di esaltare caratteristiche di pregio dei prodotti spesso deteriorate dall’accumulo di metaboliti secondari (carotenoidi, fenoli, Vit. C).

 

1.3 Bilancio energetico e Razione alimentare
Gli alimenti introdotti in un organismo vivente subiscono una serie di trasformazioni da materia ad energia (di tipo muscolare, termica ed elettrica).
Il fabbisogno energetico umano viene definito come l’apporto di energia di origine alimentare necessario a compensare il dispendio energetico di individui che mantengano un livello di attività fisica sufficiente per partecipare attivamente alla vita sociale ed economica e che abbiano dimensioni e composizione corporee compatibili con un buono stato di salute a lungo termine.
Il fabbisogno energetico dipende dall’età, dal sesso, dal peso corporeo, dall’attività muscolare e dalla crescita.
I principi nutritivi che forniscono energia sono soprattutto i carboidrati, i lipidi, le proteine e alcuni elementi minerali tra cui il calcio, il fosforo e il magnesio, mentre le vitamine, e i sali minerali e l’acqua non hanno potere energetico, ma solo azione regolatrice; le fibre, invece, pur essendo non considerate energetiche possono contribuire, in modo apprezzabile all’apporto calorica nei casi in cui la flora batterica intestinale svolge un’attività molto intensa.
Per soddisfare i bisogni nutrizionali degli organismi viventi sono stati elaborati standard nutrizionali definiti LARN (livelli di assunzione giornaliera raccomandati di energia e nutrienti). Tali standard mirano proteggere l’organismo umano o animale dal rischio di carenze nutrizionali, a fornire elementi utili per soddisfare l’esigenza alimentare dello stesso.
Una razione alimentare può essere ritenuta equilibrata quando i rapporti tra i diversi componenti sono i seguenti:
Tab. 1.3.1 - Composizione della razione alimentare e presenza di componenti principali in alcuni prodotti alimentari

Componenti della razione alimentare	Composizione			Apporto energetico (%)	Pane	Patata	Fagiolo	Pomodoro
	(g)	(%)	(Calorie)
Protidi	70	9.7	280	8.7	11.56	12.90	27.50	18.73
Lipidi	60	8.3	540	16.9	0.70	1.84	2.20	6.77
Glucidi	595	82.0	2.380	74.4	87.74	85.26	70.30	74.50
Totale	725	100,0	3.200	100.0	100,0	100,0	100,0	100,0

 

1.4 Composti antinutrizionali di alcuni prodotti vegetali
Nei vegetali si possono ritrovare anche sostanze particolarmente tossiche o anti nutrizionali. Solo alcune di esse sono termostabili, mentre la maggioranza sono termolabili, ossia vengono allontanate durante la preparazione, la lavorazione e inattivate dalla cottura. Tra le più importanti ricordiamo:

• Glucosidi cianogenetici: sostanze ad azione enzimatica liberano acido cianidrico, si trovano nelle foglie e nei semi (pisello, fagiolo, cece). Sono resistenti alla cottura. Il contenuto di questi glucosidi è minimo per cui i casi di avvelenamento sono rari.
• Ossalati: presenti in varie verdure (spinaci, sedano, barbabietola, fagioli ecc.), vengono assorbiti pochissimo in quanto insolubili; rari gli avvelenamenti. Possono, però, legare il calcio, limitandone l’assorbimento.
• Antitiroidei: composti con azione gozzigena (tioossazolidoni); sono stati ritrovati nei cavoli, cavolini di Bruxelles, cavoli-rapa, generalmente in basse concentrazioni vengono inattivati dalla cottura.
• Solanina: alcaloide glucosidico presenti nei tuberi inverditi della patata (sotto la buccia e nei germogli); inibisce la colinesterasi. In genere è presente in bassa concentrazione; maggiore il contenuto nelle patate novelle. Cuocendo passa nell’acqua, essendo idrosolubile;
• Allergeni: glicoproteine a basso peso molecolare, assorbiti senza essere digerite, provocando una risposta immunitaria, di tipo antigene-anticorpo, prevalentemente a carico della pelle o del tratto respiratorio. L’intensità della risposta è strettamente collegata alla sensibilità individuale.
• Fattori di flatulenza: (legumi in genere) dovuti a olisaccaridi (raffinosio e stachiosio) che, non attaccati dagli enzimi digestivi, subiscono nell’intestino crasso una fermentazione della flora batterica con produzione di gas fastidiosi (H2, CH4 o CO2). Questo fenomeno, che non ha alcun significato patologico o nutrizionale, limita però il consumo di legumi, specialmente nel fagiolo, e condizionano il gradimento dei consumatori.
• Saponine: glicoside non tossico alle dosi normalmente presenti nei legumi, hanno probabilmente effetti benefici sulla riduzione del tasso ematico di colesterolo. Non è escluso che l’azione ipocolesterolemizzante sia da ricollegarsi anche agli alti livelli di fibra dei legumi. Con ciò si spiega la bassa incidenza delle malattie cardiovascolari nei messicani, abituali consumatori di fagioli
• Agenti del favismo: la fava è coinvolta in una malattia conosciuta come favismo, anemia emolitica, che può risultare letale nei soggetti privi di glucosio-6-fosfato deidrogenasi (G-6PD) nei globuli rossi. I fattori ritenuti responsabili sono la vicina, la convicina, la divicina, l’isouramile e la L-3-4-deidrossi-fenilalanina (L-DOPA).
• Inibitori delle proteinasi (soia, cece, lenticchia, fagiolo, fava, frumento): inibiscono gli enzimi: tripsina e chimotripsina dell’apparato digerente, limitando l’assimilazione delle proteine. Sono parzialmente resistenti alla normale cottura.
• Lectine o emoagglutinine o fitoagglutinine (fagiolo, lenticchia, pisello, fava, soia, frumento): si combinano con le cellule della mucosa intestinale e interferendo con l’assorbimento dei nutrienti possono provocare diarrea o intossicazione. Sono inattivati dalla normale cottura.
• Latirogeni (ac.B-ossalil-L-alfa-bata-diaminopropionico) presente nella cicerchia (Latyrus sativum) determinano il latirismo, che provoca deformazione scheletrica o alterazioni del sistema nervoso. Sono resistenti alla cottura.
• Tannini (fava, lenticchia, fagiolo, orzo): alterano il sapore degli alimenti. Si legano con le proteine formando complessi resistenti alle proteasi e riducendone la utilizzazione. Inibiscono gli enzimi digestivi sono eliminabili rimuovendo il tegumento del seme.
• \Alcaloidi del principio amaro dei lupini (lupanina, idrossilupanina, sparteina e gramina) costituiscono prodotti tossici; sono idrosolubili e perciò eliminabili con l’acqua mediante lisciviazione.
• Acido erucico (presente negli oli di colza e di altre brassicacee), provoca disturbi al sistema cardio-vascolare. E’ stato eliminato con il miglioramento genetico.
• Glucosinolati (colza), possono interferire con la captazione dello iodio nella tiroide e provocare il gozzo.
• Residui o metaboliti di prodotti chimici utilizzati nella coltivazione delle piante, quali anticrittogamici, insetticidi, erbicidi, sostanze di crescita, concimi chimici, azotati in particolare. 
• Sostanze chimiche inquinanti l’ambiente provenienti dalle industrie, quali Sox, Nox, metalli pesanti diversi, da gas di scarico degli autoveicoli, quali i derivati del benzene ed il piombo.
• Particelle radioattive, di cui si è molto parlato a proposito dell’incidente di Chernobil, con gravi rischi in particolare per il latte, gli ortaggi ecc.
• Agenti biologici, da riportare alla presenza di semi tossici nelle granaglie; ad agenti di malattie presenti in acque reflue a utilizzazione non ben controllata; ad alterazioni conseguenti a condizioni di conservazione inidonee, quali sono le micotossine generate da funghi infestanti le derrate.
• Additivi e coadiuvanti di processo ampiamente temuti per i prodotti soggetti a trasformazione e conservazione.
• Nitrati: è un problema che interessa particolarmente gli ortaggi a foglia; questo argomento sarà trattato successivamente nel capitolo degli Ortaggi.

 

1.5 Ruolo dei vegetali nella dieta
Svariati studi epidemiologici hanno evidenziato come il regolare consumo di alimenti di origine vegetale come frutta e verdura in aderenza allo “Stile di vita Mediterraneo” (alimentazione frugale ed attività fisica) siano direttamente correlati all’abbassamento del tasso di mortalità e ad elevati livelli plasmatici di capacità antiossidante e quindi una diminuzione del rischio associato all’insorgenza delle già accennate patologie da stress ossidativo. Gli effetti benefici determinati dal consumo di prodotti vegetali sono imputabili non solo all’alto contenuto degli antiossidanti naturali, ma anche al ridotto apporto di grasso (in particolare i grassi saturi).
Sulla base delle conoscenze scientifiche esistenti sono state elaborate le raccomandazioni per indicare la quantità di nutrienti ed energia che deve essere assunta giornalmente (in relazione, ovviamente, all’età, al sesso e allo stato fisiologico) per fare fronte a tutte le necessità dell’organismo per le sue varie funzioni ed evitare situazioni di carenza o di eccesso. Queste raccomandazioni sono state tradotte in “Linee guida” per una sana alimentazione italiana.
Di particolare interesse in questo contesto è il consiglio “più cereali, legumi, ortaggi”, in considerazione del loro significativo apporto in amido, fibra e nutrienti con particolari effetti protettivi sulla salute. Per facilitare la traduzione di questa indicazione nella dieta di tutti i giorni i diversi alimenti sono stati divisi in gruppi secondo le loro caratteristiche principali: (cereali e tuberi, frutta e ortaggi, latte e derivati, carne, pesce, legumi secchi, grassi da condimento) e per realizzare una dieta completa e adeguata sarà sufficiente fare in modo che nell’alimentazione quotidiano ogni gruppo sia rappresentato almeno da una porzione degli alimenti che ne fanno parte, avendo cura di variare le scelte nell’ambito di ciascun singolo gruppo.
Gli alimenti più salutari, per i quali è consigliato un consumo maggiore, sono anche quelli con un minor impatto sull’ambiente e la salute. Immaginando una piramide alimentare (Fig. 1.4.1) in cima ad essa tra i cibi out per l’ambiente e la salute troviamo la carne rossa, seguita a ruota dai formaggi e dal pesce. Al terzo posto troviamo la carne bianca e i dolci. In basso, a ridotto impatto ambientale e con un maggior impatto positivo sulla salute c’è la frutta, seguita da ortaggi, pane e patate. Al centro della piramide troviamo i legumi, la pasta, i biscotti, l’olio d’oliva, il latte, lo yogurt, il riso e le uova. Un ruolo fondamentale è svolto dai legumi nelle diete vegetariane in cui la presenza di questo gruppo di alimenti nella dieta consente un apporto adeguato di proteine, sia come quantità che qualità, di amido e fibra, di vitamine del gruppo B e folati e, aspetto particolarmente importante, di ferro e di calcio. Infatti la bassa biodisponibilità di questi elementi nei legumi è compensata dal loro elevato contenuto, pertanto, è possibile far fronte alle necessità dell’organismo, solo comunque nell’età adulta, consentendo un’adeguatezza della dieta, anche con una dieta vegetariana.