I carboidrati, chiamati anche zuccheri sono i composti organici più abbondanti in natura. Hanno numerose funzioni biologiche tra cui quella di riserva energetica e trasporto dell'energia (esempio: amido, glicogeno), sono anche componenti strutturali nelle piante (la cellulosa) e della cartilagine negli animali (proteoglicani). Sono noti anche come saccaridi per il sapore dolce, il nome carboidrati o idrato di carbonio deriva invece dalla formula chimica di questa classe di sostanze Cn(H2O)m, che presenta appunto una catena carboniosa legata a molecole di acqua scomposte in H (idrogeno) e OH (ossidrile).
A livello molecolare i carboidrati sono poliidrossialdeidi o poliidrossichetoni. Le singole unità di carboidrati sono chiamate monosaccaridi. I principali sono il glucosio, il galattosio e il fruttosio. I monosaccaridi possono legarsi tra loro e formare disaccaridi, trisaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi, formati rispettivamente da 2, 3, da 4 a 10 e più di 10 unità. In base al numero di unità possono essere classificati come semplici (monosaccaridi e disaccaridi) o complessi (oligosaccaridi e polisaccaridi).
I monosaccaridi sono classificati in base a tre differenti caratteristiche: la posizione del loro gruppo carbonile (o gruppo carbonilico è costituito da un atomo di carbonio ed uno di ossigeno uniti da doppio legame C=O), il numero di atomi di carbonio che contengono e la loro chiralità. Se il gruppo carbonile è aldeidico, il monosaccaride è un aldoso; se il gruppo carbonilico è chetonico, il monosaccaride è un chetoso. I monosaccaridi con tre atomi di carbonio sono chiamati triosi, con quattro sono chiamati tetrosi, con cinque pentosi, con sei esosi e così via. Questi due sistemi di classificazione sono combinati. Per esempio, il glucosio è un aldoesoso, il ribosio è un aldopentoso e il fruttosio è un chetoesoso.
La classificazione in D o L è fatta in base all'orientamento del carbonio asimmetrico più lontano dal gruppo carbonilico che presenta due enantiomeri (due forme speculari) chiamati appunto D ed L.
I carboidrati sono la più comune fonte di energia negli organismi viventi, queste sostanze vengono metabolizzate attraverso la glicolisi ed il ciclo di Krebs.
I carboidrati complessi non assimilabili, come la cellulosa, l'emicellulosa e la pectina, sono una importante componente della fibra alimentare.
Cervello ed eritrociti ricavano energia solo dall’utilizzo del glucosio, per questo la glicemia (livello di glucosio nel sangue) è regolata in maniera molto precisa, in quanto se scende il cervello non trova più saccaridi per svolgere le sue funzioni e pertanto l’attività cerebrale risulta rallentata fino ad arrivare al coma, se invece sale eccessivamente il glucosio promuove la glicazione e quindi la denaturazione delle proteine processo tossico per l’organismo.
Essendo un’importante fonte di energia i carboidrati vengono venduti anche come integratori alimentari con finalità prinicipalmente energetiche.
I carboidrati all’interno dell’organismo vengono convertiti in glucosio, in quanto questo monosaccaride è quello che viene utilizzato nei processi di produzione di energia. A seconda della velocità con cui i carboidrati ingeriti rilasciano glucosio nel torrente ematico vengono classificati in una scala definita indice glicemico (IG).
L’indice glicemico infatti rappresenta la velocità con cui aumenta la glicemia (la concentrazione di glucosio nel sangue) in seguito all'assunzione di carboidrati. La velocità si esprime in percentuali prendendo il glucosio come punto di riferimento (100%).
Un indice glicemico pari a 50 indica che il saccaride preso in esame innalza la glicemia con una velocità che è la metà di quella del glucosio.
Gli integratori di carboidrati vengono utilizzati come fonte di zuccheri da utilizzare durante l’allenamento o la competizione. Vengono utilizzati principalmente dagli atleti che praticano sport di endurance dove la lunga durata dell’allenamento determina una deplezione delle riserve glucidiche del corpo. La concentrazione ematica di glucosio è finemente regolata dall’organismo e quando questa si abbassa eccessivamente a causa delle richieste energetiche muscolari l’organismo non è più in grado di soddisfare le esigenze dell’attività. Non avendo più carburante per muovere il motore l’atleta perde le proprie forze e riduce le proprie capacità fino a doversi fermare a causa della mancanza di risorse glucidiche. In seguito a questa deplezione l’atleta riduce le sue capacità di produrre energia e pertanto non riesce a continuare la performance in condizioni ottimali. Per impedire che ciò avvenga vengono utilizzati supplementi a base di carboidrati prima e durante la prestazione in modo che il corpo mantenga una glicemia costante e possa continuare nell’attività.
Secondo le ricerche condotte si considera ottimale un mix di carboidrati a diverso IG per ottenere i migliori risultati in termini di mantenimento costante della glicemia durante l’attività fisica.
Gli integratori di carboidrati vengono utilizzati anche a fine attività per favorire il recupero dall’allenamento. In questo caso sia gli atleti di endurance che quelli di forza hanno benefici in termini di recupero. L’assunzione di carboidrati dopo l’allenamento risulta importante anche per quelle persone che vogliono incrementare la propria massa muscolare, in quanto alla fine dell’allenamento si apre la cosiddetta finestra anabolica ovvero una situazione in cui le cellule muscolari sono particolarmente recettive all’assorbimento dei macronutrienti per ripristinare le riserve consumate durante l’allenamento.
In questa fase i muscoli sono maggiormente sensibili all’azione dell’insulina e pertanto assorbono più glucidi che all’interno delle cellule verranno utilizzati per ripristinare le riserve di glicogeno e per attivare i processi anabolici responsabili della crescita muscolare che necessitano di energia. Inoltre l’assunzione di carboidrati dopo l’allenamento riduce il catabolismo proteico e pertanto preserva la massa muscolare per i motivi sopra citati. In questa fase sono sicuramente più utili carboidrati ad alto indice glicemico per sfruttare al massimo la finestra anabolica e per garantire più rapidamente un rifornimento di zuccheri all’organismo che ha depauperato le proprie scorte.
Il consumo di carboidrati durante l’attività fisica è influenzato da due fattori:
Tra i due fattori quello che incide maggiormente sui fabbisogni di zuccheri da parte dell’atleta è sicuramente la durata in quanto allenamenti particolarmente lunghi ovviamente hanno richieste energetiche più elevate. Per questa ragione gli integratori di carboidrati risultano particolarmente importanti negli sport di endurance. Anche gli atleti praticanti sport ad impegno energetico misto come diversi sport di squadra (calcio, rugby, basket ecc) ottengono dei benefici dall’integrazione di saccaridi durante l’attività.
Secondo gli studi condotti si ottengono reali benefici in termini di incremento di performance in seguito all’ingestione di carboidrati prima della competizione, quando la prova dura almeno 60 minuti. In competizione di durata inferiore i risultati ottenuti in esperimenti scientifici non dimostrano effettivi benefici dalla supplementazione saccaridica.
20/60 gr di carboidrati a diverso IG ogni ora di competizione negli sport di endurance e negli sport ad impegno energetico misto, quando la prova dura oltre i 60 minuti. Il corpo può utilizzare fino ad 1gr di glucosio al minuto durante esercizi prolungati. Per ottenere un migliore risultato è utile associare i saccaridi ad amminoacidi ramificati ed elettroliti.
0,3/1 gr ogni kg di peso corporeo di carboidrati ad alto indice glicemico dopo l’allenamento associati a proteine del siero del latte, amminoacidi ramificati e glutammina per favorire il recupero. Eventualmente aggiungere creatina per promuovere la crescita muscolare.
Il fruttosio (o levulosio) è un monosaccaride chetonico che si trova nella maggior parte dei frutti zuccherini ed in alcuni tipi di miele. Il fruttosio è il più dolce tra tutti gli zuccheri e viene convertito facilmente in glucosio nel fegato.
L'indice glicemico del fruttosio è molto basso (circa 20) soprattutto se confrontato con quello del saccarosio (68) e del glucosio (100).
Il primo impiego del fruttosio come integratore è quello di dolcificante, in quanto viene utilizzato al posto dello zucchero comune (saccarosio) per dolcificare gli alimenti. Il vantaggio del suo impiego riguarda il suo maggiore potere dolcificante pari a circa 1,7 (una dose di fruttosio dolcifica come 1,7 dosi di saccarosio). Tuttavia negli ultimi anni diversi studi hanno evidenziato che il consumo di fruttosio è causa di sindrome metabolica ed insulinoresistenza ed aumenta inoltre i livelli ematici di trigliceridi e di colesterolo LDL, promuovendo anche l’accumolo di tessuto adiposo e l’obesità, pertanto attualmente l’impiego di questo zucchero come sostitutivo del saccarosio non è visto di buon occhio.
Il fruttosio viene generalmente utilizzato dagli atleti di sport di endurance come integratore di carboidrati ad assorbimento lento. Viene preso durante gli allenamenti prolungati per favorire il mantenimento dell’omeostasi del glucosio. Il fruttosio viene convertito in glucosio nel fegato e poi come tale viene riversato nel sangue. Il basso indice glicemico del fruttosio consente di avere un rifornimento glucidico controllato nel tempo, fondamentale per impedire sbalzi di glicemia. Generalmente viene associato ad altri carboidrati con differente IG per graduare nel tempo l’assorbimento di glucosio e diversi studi mostrano come l’associazione di diverse fonti di carboidrati siano le più efficaci per migliorare la performance aerobica.
Il fruttosio viene utilizzato prima della competizione presumendo che ciò garantisca un miglior mantenimento degli zuccheri nel sangue. In realtà gli studi in materia danno risultati contrastanti nel senso che non è effettivamente chiarito se l’assunzione di solo fruttosio prima della prova fisica ne migliori l’esito. Pertanto si preferisce utilizzare miscele di carboidrati a vario IG.
Il fruttosio generalmente non viene utilizzato dopo l’allenamento in quanto saccaride con IG basso e quindi non indicato per creare picchi insulinici utili al recupero muscolare. Alcuni studi mostrano però che favorisce la sintesi epatica di glicogeno.
30/40 % dei carboidrati complessivi assunti durante l’allenamento negli sport di endurance quando la prova è di durata superiore ai 60 minuti.
Il glucosio o destrosio è un monosaccaride aldeidico. Il glucosio è uno zucchero aldoesoso in quanto contiene un gruppo aldeidico (-CHO) ed è composta da sei atomi di carbonio (-esoso).
Attraverso la glicolisi, il glucosio è immediatamente coinvolto nella produzione dell'ATP.
Proprio il rapido assorbimento da parte dell’organismo del glucosio ne fa uno degli zuccheri semplici a più alto indice glicemico, tanto che viene internazionalmente utilizzato come unità di misura di tale indice, e posto a 100.
Questo saccaride riveste un ruolo importante anche nella sintesi delle proteine e nel metabolismo dei lipidi, in quanto favorisce l’assimilazione cellulare degli altri macronutrienti stimolando il rilascio di insulina.
I neuroni utilizzano come principale fonte energetica il glucosio, pertanto la concentrazione ematica di questa sostanza viene mantenuta costante per favorire un adeguato approvvigionamento al cervello. Una volta entrato nel sangue il destrosio che non viene utilizzato direttamente dalle cellule cerebrali, viene depositato nei muscoli e nel fegato sotto la forma di glicogeno.
Questa sostanza è un polimero pluriramificato di molecole di glucosio, la sua utilità per il corpo consiste nel fatto di essere una riserva energetica di rapido utilizzo per eventuale lavoro fisico nel caso del glicogeno muscolare, oppure per regolare la glicemia se scende nel caso del glicogeno epatico.
Completata la produzione dl glicogeno il glucosio in eccesso viene convertito in grassi e depositato nelle cellule adipose. Essendo limitata la capacità del corpo di costituire riserve di glicogeno, lo zucchero che non può essere immagazzinato come tale viene convertito in trigliceridi e depositato come grasso. Per questa ragione un eccessivo consumo di destrosio e di carboidrati in genere, soprattutto se ad alto IG porta facilmente ad ingrassare.
Uteriore caratteristica del glucosio è la sua scarsa reattività con le proteine. Al contrario di altri saccaridi il glucosio nei fluidi biologici ha scarsa propensione a reagire con i gruppi amminici proteici, di conseguenza in condizioni fisiologiche non comporta glicazione delle proteine. Tale reazione porterebbe a denaturare e disattivare gli enzimi, di conseguenza è un processo pericoloso per la sopravvivenza cellulare. Il glucosio reagisce con le proteine solo quando la sua concentrazione sale eccessivamente, per questo la glicemia viene finemente regolata attraverso l’ormone insulina, permettendo così di evitare questo pericoloso processo.
Il glucosio viene utilizzato dall’organismo per produrre energia sia nel metabolismo anaerobico che in quello aerobico. Nella glicolisi anaerobica una molecola di glucosio produce un guadagno netto di 2 molecole di ATP. nel ciclo di Krebs responsabile del metabolismo aerobico una molecola di glucosio porta complessivamente alla formazione di 32 molecole di ATP.
Il glucosio viene utilizzato in campo sportivo con diverse finalità.
Viene assunto insieme a creatina e proteine per favorirne l’assimilazione da quegli atleti che necessitano di aumentare la propria forza e massa muscolare. Viene utilizzato a fine allenamento per migliorare il recupero e ridurre il danno cellulare indotto dall’allenamento stesso. Inoltre viene utilizzato dagli atleti di endurance durante le competizioni e gli allenamenti per mantenere costante i livelli glicemici e migliorare le performance.
Grazie al suo elevato indice glicemico il glucosio stimola il rilascio di insulina favorendo così l’assimilazione delle sostanze nutritive da parte delle cellule muscolari. Questo effetto viene sfruttato dagli atleti per favorire il recupero dopo l’attività fisica, per aumentare l’assorbimento di proteine, amminoacidi e creatina da parte delle cellule muscolari.
Per favorire l’assimilazione di creatina le ricerche considerano che 20:1 sia il rapporto ottimale tra glucosio/creatina, tuttavia con questo carico glicemico molti atleti tendono ad ingrassare e pertanto è prassi utilizzare proporzioni tra le due sostanze in questione che variano da 3 a 20 volte in base alle esperienze personali di ogni singolo utilizzatore.
L’associazione di glucosio a proteine viene utilizzata soprattutto dopo gli allenamenti da parte degli atleti di forze e dei body builder, in questo caso il rapporto più indicato per massimizzare l’assorbimento delle proteine sembra compreso tra 1:1 e 2:1 a favore del glucosio. Anche gli atleti di endurance in realtà possono trarre benefici in termini di recupero da questa associazione inserendo anche elettroliti, ramificati e glutammina.
L’utilizzo di supplementi contenenti glucosio è indicato durante la pratica di attività di endurance qualora la durata di tale attività superi i 60 minuti. In questo caso l’apporto ottimale di glucosio deve essere il 20/30% del contenuto totale di saccaridi.
20/30 % dei carboidrati complessivi assunti durante l’allenamento negli sport di endurance quando la prova è di durata superiore ai 60 minuti.
0,3/1 gr ogni kg di peso corporeo dopo l’allenamento associati a proteine del siero del latte, amminoacidi ramificati e glutammina per favorire il recupero e la crescita muscolare.