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El pan, considerado un alimento por excelencia.

El alimento es cualquier sustancia (sólida o líquida) normalmente ingerida por los seres vivos con fines:

0. nutricionales: regulación del metabolismo y mantenimiento de las funciones fisiológicas, como la temperatura corporal.
0. psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes.

Estos dos fines no han de cumplirse simultáneamente para que una sustancia sea considerada alimento. Así, por ejemplo, las bebidas alcohólicas no tienen interés nutricional, pero sí tienen un interés fruitivo. Por ello, son consideradas alimento. Por el contrario, no se consideran alimentos las sustancias que no se ingieren o que, una vez ingeridas, regulan o alteran las funciones metabólicas del organismo. De esa manera, la goma de mascar, el tabaco, los medicamentos y demás drogas no se consideran alimentos.

Los alimentos son el objeto de estudio de diversas disciplinas de la ciencia: la biología, y en especial la ciencia de la nutrición, estudia los mecanismos de digestión y metabolización de los alimentos y, así como la eliminación de los desechos por parte de los organismos; la ecología estudia las cadenas alimentarias; la química de alimentos analiza la composición de los alimentos y los cambios químicos que experimentan cuando se les aplican procesos tecnológicos y, finalmente, la tecnología de los alimentos que estudia la elaboración, producción y manejo de los productos alimenticios destinados al consumo humano.

[editar] Nutrientes

Se define como nutriente a toda aquella sustancia que bioquímicamente es esencial para el sostenimiento de los organismos vivos. En la Tierra se considera que los seres vivos adquieren dos tipos de nutrientes: los simples o micronutrientes, y los complejos o macronutrientes.

[editar] Macronutrientes

En nutrición, los macronutrientes son esos nutrientes que suministran la mayor parte de la energía metabólica del organismo. Los principales son hidratos de carbono, proteínas, y grasas. Otros incluyen alcohol y ácidos orgánicos. Se diferencian de los micronutrientes como las vitaminas y minerales en que estos son necesarios en pequeñas cantidades para mantener la salud pero no para producir energía.

La vida es sostenida por los alimentos, y las substancias contenidas en los alimentos de las cuales depende la vida son los nutrientes. Estos proporcionan la energía y los materiales de construcción para las innumerables sustancias que son esenciales para el crecimiento y la supervivencia de las cosas vivas. Un nutriente es una sustancia usada para el metabolismo del organismo, y la cual debe ser tomada del medio ambiente. Los organismos no autotróficos típicamente adquieren nutrientes a través de los alimentos que ingieren. Los métodos para la ingesta de alimentos son variables, los animales tienen un sistema digestivo interno, mientras que las plantas digieren los nutrientes externamente y luego son ingeridos. Los efectos de los nutrientes dependen de la dosis.

Los nutrientes orgánicos incluyen carbohidratos, grasas y proteínas, así como vitaminas. Los componentes químicos inorgánicos como minerales, agua y oxigeno pueden también ser considerados como nutrientes. Un nutriente es esencial para un organismo cuando este no puede sintetizarlo en cantidades suficientes y debe ser obtenido de una fuente externa. Los nutrientes requeridos en grandes cantidades son llamados macronutrientes y los que son requeridos en cantidades más pequeñas se les conoce como micronutrientes.

[editar] Glúcidos o carbohidratos

Los alimentos que se encuentran dentro del grupo de los carbohidratos (también llamados erróneamente hidratos de carbono) son los derivados de los cereales, los azúcares, las patatas, las legumbres, las verduras, las frutas y los frutos secos.

La mitocondria es el organelo celular eucarionte que sintetiza la glucosa y desarrolla el Ciclo de Krebs

Los carbohidratos son la fuente de energía de los seres vivos, y de todos los carbohidratos existentes en la naturaleza, la glucosa es el más importante a nivel bioquímico. En el caso de los organismos aeróbicos, es imprescindible para la respiración y el correcto funcionamiento del Ciclo de Krebs.

Biológicamente los glúcidos cumplen con dos funciones importantes:

• Estructura: como la quitina, que constituye tejidos celulares y armaduras para crustáceos e insectos; o la celulosa en el caso de las plantas, que constituye los tallos, hojas y frutos.
• Reservas energéticas: los animales vertebrados utilizan el glucógeno, mientras las plantas utilizan el almidón.

Los animales obtienen los carbohidratos de las plantas, mientras que las plantas fabrican esos compuestos. Las bacterias y otros microorganismos sintetizan los carbohidratos de los animales muertos y desechos orgánicos. Mientras que los vegetarianos utilizan los polisacáridos más complejos, como el almidón o la celulosa, los carnívoros y los omnívoros utilizan los carbohidratos más simples, como la lactosa, la sacarosa, la galactosa o la fructosa. Sin embargo, el primer carbohidrato con el que los mamíferos tienen contacto, es la lactosa, compuesto principal de la leche.

Para que los carbohidratos cumplan sus funciones bioquímicas en el organismo, es necesario que sean desdoblados por acciones enzimáticas para que sean más sencillos. Los rumiantes son los mamíferos más adaptados para desdoblar los polisacáridos, mientras que los sistemas digestivos de los demás mamíferos sólo pueden utilizar compuestos sencillos como los piruvatos.

El diagrama muestra el movimiento continuo de los carbohidratos: los vegetales y plantas producen carbohidratos a partir de carbohidratos en la tierra, los herbívoros los sintetizan en sus estómagos, los carnívoros adquieren los carbohidratos sintetizados y desechan los que no ocupan. Las bacterias fijan a la tierra los carbohidratos y proteínas que no emplean durante la descomposición de los cadáveres y desechos; y los que las bacterias hacen más simples pasan a los organismos carroñeros. Todos los seres vivos adquieren energía de los glúcidos.

[editar] Prótidos o proteínas

Véase Proteína y Aminoácido

Imagen tridimensional de una proteína.

Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos unidos químicamente por un enlace peptídico, por lo que se les conoce como polímeros.

Las proteínas que funcionan como nutrimentos son aquellas formadas por uno o más de los veinte aminoácidos conocidos. Para satisfacer las necesidades básicas, cada especie requiere tener los veinte aminoácidos en proporciones determinadas. Las plantas pueden generar sus propios aminoácidos a partir de nitrógeno (N₂) y dióxido de carbono (CO₂) mediante la fotosíntesis. Otras especies pueden sintetizar sólo algunos, y para obtener los demás requieren de consumir plantas o a especies que consuman plantas. El humano, por ejemplo, requiere tener en su dieta siempre estos ocho aminoácidos, que es incapaz de producir: fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptófano y valina; sin embargo, ciertos individuos de una especie pueden carecer de un adecuado metabolismo que impida la asimilación de alguno de los veinte aminoácidos, en el caso de los humanos, hay quienes no asimilan la fenilalanina.

Las proteínas están en alta proporción en los alimentos de origen animal, como las carnes (de mamíferos, aves y peces), en los huevos, en los lácteos, y en menor proporción en algunos vegetales, como la soja.

La cantidad de proteínas a consumir depende del metabolismo de cada organismo y de las funciones que deba realizar. Un humano adulto, debe consumir 0.8g de proteína por cada kilogramo de peso corporal al día; en cambio, los niños requieren de 1.6g por cada Kg de peso corporal y los lactantes 2.4g. Las proteínas más importantes que deben asimilar los animales son de dos tipos: fibrosas y globulares:

• Fibrosas

• Colágeno: forma parte de la piel, pelo, huesos, tendones y cartílagos, siendo esta la proteína más importante en los vertebrados.
• Queratina: complemento estructural de la quitina en algunas células; en el caso de los animales que constituye partes duras como caparazones, cuernos, uñas y garras o pelos.
• Fibrinógeno: responsable de la coagulación sanguínea.
• Miosina y Actina: responsables de la contracción muscular esquelética o el movimiento celular.

• Globulares

• Enzimas: son los catalizadores de las acciones metabólicas de todo organismo.
• Hormonas proteínicas: son segregadas por glándulas endocrinas, cuya función es estimular a ciertos órganos a realizar funciones cuando las condiciones fisiológicas lo requieren. Ejemplos de estas son: la insulina, la tiroxina, los estrógenos, la testosterona, etc.
• Anticuerpos: llamados también inmunoglobulinas; agrupan los miles de proteínas encargadas de destruir a los antígenos (organismos que invaden el cuerpo).

 Lípidos

Véase Lípidos y Ácidos grasos

Al igual que los carbohidratos, los lípidos se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno, la diferencia radica en que la cantidad de hidrógeno es superior a la cantidad de átomos de oxígeno, confiriendo a estos compuestos propiedades químicas distintas.

Las grasas son insolubles en agua y son una fuente de energía muy eficiente, ya que proporciona el doble de la energía de los carbohidratos y las proteínas.

La semejanza entre carbohidratos y lípidos, radica en que estos últimos se transforman dentro de los vegetales como un producto de la glucosa. La importancia biológica de los lípidos radica en ser compuestos que sirven para regular la temperatura corporal y que funcionan como reserva energética.

El término lípido alude a cualquier sustancia sólida o líquida que esté constiuida por C, H y O ya sean simples o conjugados con fosfatos (PO₄^-1), glucosa (C₆H₁₂O₆) o proteínas. En cambio, el término grasa suele referirse a los compuestos en estado sólido a temperatura ambiente, mientras que el término aceite alude a los lípidos en estado líquido.^[1]

Los animales sólo pueden almacenar pequeñas cantidades de carbohidratos, por eso, los que no se pueden almacenar en el hígado en forma de glucógeno, se transforman en grasas y se almacenan en el tejido adiposo. El tejido adiposo actúa como una capa aislante térmica y como sustancia de reserva muy importante en todos los animales, principalmente en los que hibernan. Las grasas y ceras también pueden servir como coberturas superficiales muy comunes en mamíferos, aves, anfibios y algunos reptiles y peces; pueden proteger de los rayos solares, regular la temperatura, nutrir el cabello y pelo, impermeabilizante o fijador de filamentos en plumas.^[1]

Los lípidos se clasifican de dos formas:

• Saponificables:

• Simples:

• Ácidos grasos
• Grasas neutras y ceras

• Compuestos

• Fosfolípidos
• Glucolípidos
• Lipoproteínas

• No Saponificables:

• Vitaminas liposolibles (A, E, K)
• Esteroides:

• Colesterol
• Ácidos biliares
• Hormonas sexuales
• Hormonas de la corteza suprarrenal
• Vitamina D

En forma pura todos los lípidos son triglicéridos, o ésteres de ácidos grasos con glicerol. Los ácidos grasos se definieron como cadenas monocarbóxilicas alifáticas con número par de carbonos, sin embargo, actualmente se conocen 400 ácidos grasos y muchos de ellos son cíclicos, ramificados, hidroxilados, con número par de carbonos, etc. Para su estudio los ácidos grasos se clasifican en saturados e insaturados.

Los ácidos grasos saturados varían en composición de 4 a 26 átomos de carbono, y los ácidos de 4 a 8 carbonos son líquidos a 25 °C, mientras que de 10 en adelante son sólidos. La siguiente tabla muestra los ácidos grasos saturados más comunes en alimentos.

^* Ácidos grasos saturados presentes en la mayoría de los alimentos.

Los ácidos grasos insaturados no poseen una cadena constante de enlaces simples (CH₃-CH₂-CH₂-COOH) sino que poseen dobles ligaduras y números nones de carbonos. Tienen gran actividad química puesto que se hidrolizan y oxidan fácilmente. Los siguientes son los ácidos grasos insaturados más comunes en los alimentos.

[editar] Micronutrientes

Se conoce como micronutrientes a aquellas sustancias que el organismo de los seres vivos necesita en pequeñas dosis. Son indispensables para los diferentes procesos bioquímicos y metabólicos de los organismos vivos y sin ellos moririan. Desempeñan importantes funciones catalizadoras en el metabolismo, al formar parte de la estructura de numerosas enzimas.

En los animales engloba las vitaminas y minerales y estos últimos se dividen en minerales y oligoelementos. Esto ultimos se necesitan en una dosis aún menor.

En plantas son todos minerales. Se han podido estudiar bien en ellas gracias a cultivos sin suelo que puediese alterar los resultados. Se han descuebierto que algunos elementos se necesitan en proporciones tan bajas que un fertilizante que no los contenga en su formulacion, puede aportarlos debido a las impureza que contiene. En algunos caso como el del sodio pueden ser aportados solo por tocar una hoja de una de una planta. El sudor de los dedos contiene suficiente sal y hace el efecto de un abono foliar.

 Sales minerales

Las sales minerales son todos aquellos compuestos denominados como sales neutras, en las que todos los hidrógenos sustituibles son reemplazados por iones metálicos. La sal más importante que se puede obtener en cualquier dieta es el cloruro de sodio (NaCl), o sal de mesa, y es muy común su adición por parte de la mayoría de la población. La sal de mesa se ha asociado mucho con el sabor de las comidas, por lo que muchas personas la consumen en todos sus platillos, tan así, que la comida les llega a saber insípida sin sal. Algunos problemas como la hipertensión arterial o la obesidad están relacionados con la ingesta excesiva de sal, ya que en ocasiones se llega a consumir hasta 15g de sal al día, cuando la dosis recomendada es de 6g. Como alternativas al consumo de sal excesivo, han aparecido en el mercado compuestos como el cloruro de potasio (KCl) o el cloruro amónico (NH₃Cl).

Las sales minerales de cualquier tipo, son importantes en su consumo debido a que mantienen un correcto equilibrio metabólico al estar junto a los azúcares. Además de que ayuda a retener agua en el cuerpo para evitar la deshidratación en caso de que haya escasez del líquido o que el cuerpo presente diarrea.

[editar] Vitaminas

Véase Vitamina

Las vitaminas son compuestos químicos en general muy complejos, de distinta naturaleza, pero que tienen en común que cantidades asombrosamente pequeñas son imprescindibles para el funcionamiento del organismo. La ausencia de algunas vitaminas causa enfermedades que pueden ser graves, y la ingesta de pequeñísimas cantidades (miligramos) puede subsanar este problema. Las cáscaras de las frutas son una fuente importante de algunas vitaminas.

• Liposolubles: se disuelven en grasa y se encuentran en alimentos donde la hay. Al poder almacenarse en grasa se conserva en el cuerpo, por lo que su consumo no tiene que ser diario. El consumo excesivo de este tipo de vitaminas es diverso y depende del tipo de vitamina, teniendo como constante la intoxicación vitamínica.
• Hidrosolubles: se disuelven en agua y el cuerpo requiere de su consumo constantemente. La vitamina B₁₂ es la más compleja; sin embargo estas vitaminas (todas las del grupo B y la vitamina C) son frágiles y son expulsadas del organismo fácilmente por lo que no representan como las hidrosolubles.

Si bien, existe la creencia popular de que las vitaminas pueden curar todo, desde resfriados hasta cáncer, actualmente se sabe que se eliminan fácilmente y el cuerpo no las absorbe, y que algunas vitaminas liposolubles cancelan a las vitaminas hidrosolubles.

 Compuestos inorgánicos

De acuerdo a la manera en la que un alimento surge en la naturaleza, la presencia de ciertos compuestos inorgánicos como los minerales o elementos químicos es inherente en ellos. Los organismos son incapaces de producir los compuestos inorgánicos (compuestos cuya estructura básica no es el carbono). Dentro de los compuestos inorgánicos tenemos a los minerales, y se clasifican también, en un grupo aparte, al agua (H₂O), dióxido de carbono (CO₂), el nitrógeno (N₂), el fósforo (PO₄^-3) y el azufre (S₂).

 Minerales

Véase Minerales

Los minerales inorgánicos son necesarios para la reconstrucción de tejidos, reacciones enzimáticas, contracción muscular, reacciones nerviosas y coagulación sanguínea. Los minerales deben ser suministrados en la dieta mediante diversos alimentos, siendo los principales proveedores de minerales las plantas. Estos se dividen en dos clases:

• Macroelementos: Son de extrema abundancia en los alimentos y son requeridos por los organismos toda la vida.

• Calcio (Ca): es esencial para desarrollar los huesos y mantener la rigidez de los mismos; así mismo sirve para la reconstrucción del citoesqueleto y mejorar la excitabilidad nerviosa. Las dotaciones de calcio que el cuerpo tiene al nacer se metabolizan rápidamente, por lo que el consumo de este es importante toda la vida. La principal fuente de calcio para los mamíferos son la leche y sus derivados.
• Magnesio (Mg): en particular, el metabolismo humano requiere de este mineral para que la función del organismo sea la adecuada. Sin embargo, su función en cualquier otro ser vivo radica en la actividad que tiene en el sistema nervioso, ya que ayuda a mantener el potencial eléctrico de las células nerviosas y fibrosas musculares (como las del corazón). La deficiencia de magnesio es inevitable en los que son alcohólicos o que utilizan drogas con efectos similares al opio, que pueden presentar temblores y convulsiones. El magnesio se obtiene de la carne y los cereales.
• Sodio (Na): el sodio está presente de manera natural en cualquier alimento, y los humanos lo obtenemos de manera rápida en las comidas saladas. El sodio tiene un papel regulador en el fluido extracelular, cuyo exceso puede producir edemas. Finalmente, el exceso de sodio puede generar una tensión arterial alta.
• Yodo (I): casi todos los vertebrados poseen glándulas tiroides, localizada en la parte anterior y a cada lado de la tráquea, y para que la glándula sintetiza adecuadamente las hormonas se requiere de la acción del yodo. La insuficiencia de yodo en el transcurso de la vida genera bocio y su insuficiencia durante el embarazo genera deficiencia mental en el niño.
• Hierro (Fe): se requiere para la formación de hemoglobina y, por consiguiente, el adecuado transporte del oxígeno. A pesar de su indispensabilidad para el organismo, el sistema digestivo es incapaz de asimilarlo de manera eficiente. En el caso de los mamíferos,