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L'alimentazione è l'assunzione da parte di un organismo vivente delle sostanze indispensabili per il suo metabolismo e le sue funzioni vitali.

Le sostanze nutritive vengono prelevate dall'ambiente esterno per soddisfare il fabbisogno energetico.

Per fabbisogno energetico umano (o fabbisogno calorico) si intende la quantità di calorie che un essere umano dovrebbe assumere per svolgere le sue tipiche funzioni:

• fisse (quali le attività cardiache, respiratorie, epatiche, intestinali, riparazione dei tessuti, mantenimento del calore interno)
• variabili (quali le attività muscolari, l'accrescimento, la gravidanza).

Il fabbisogno per le attività fisse tende a diminuire con l'avanzare degli anni, ed è in genere minore per le donne.

Secondo degli studi effettuati esistono innumerevoli indicazioni, basate per di più su formule empiriche, che cercano di approssimare il fabbisogno energetico. Tuttavia questi sono spesso contestati in quanto i dati concreti riguardanti il fabbisogno individuale non sono rilevabili per i seguenti motivi:

• Il fabbisogno energetico metabolico di base individuale non è determinabile; esso dipende da troppi fattori (connessi al metabolismo individuale) per essere misurato in modo sufficientemente affidabile.
• Il fabbisogno energetico, durante uno sforzo, non è quantificabile, non solo perché in una giornata si susseguono fasi di sforzi diversificate fra di loro, ma anche per il semplice fatto che ognuno usa il proprio organismo con una economia variabile.

Anche i dati apparentemente "scientifici", concernenti il contenuto energetico di alimenti per il metabolismo umano non sono né affidabili né applicabili all'individuo per i seguenti motivi:

• Il contenuto energetico rilevante di alimenti che serve al metabolismo umano è difficilmente misurabile. Inoltre la composizione di alimenti composti da diverse sostanze più o meno digeribili, è talmente variabile, che è impensabile determinare valori per una normale alimentazione (anche di pochi giorni).
• Non si sa bene quanto, dell'alimento, viene metabolizzato energeticamente e quanta energia lascia il corpo con le feci, esistono poche verifiche in merito.

Il fabbisogno energetico individuale dipende in primo luogo da moltissimi fattori metabolici, di spesa energetica e di alimentazione. Una grossolana approssimazione per il fabbisogno metabolico basale è data con la formula che tiene in considerazione (almeno) il sesso, la statura, il peso corporeo e l'età:

• Per donne: BMR = 655,095 + (9,5634 * Peso in kg) + (1,8496 * Statura in cm) - (4,6756 * Età in anni)
• Per uomini: BMR = 66,473 + (13,7516 * Peso in kg) + (5,0033 * Statura in cm) - (6,775 * Età in anni)
• Per bambini: BMR = 22,10 + (31,05 * Peso in kg) + (1,16 * Statura in cm)

La formula come esempio, da un'idea sulle variazioni della rata metabolica basale BMR, differenziata per sesso ed età: Si nota che la differenza delle medie statistiche tra uomini e donne è del 10... 15% e con la differenza di età (tra 20 e 70 anni) ancora del 15%. Poi la statistica stessa indica che la metà delle persone è al di sopra e l'altra metà al di sotto di questa percentuale. Questo solo per i dati del metabolismo basale, quindi assolutamente rilevato in un ambiente di ca. 20º C.

Ovviamente sarà ancora più difficile proporre una approssimazione attendibile per lo sforzo fisico, il contenuto di alimenti e il rendimento digestivo (energia nelle feci).

Il fabbisogno per lo sforzo fisico è normalmente molto minore. Esistono delle tabelle (di istituti sportivi), che danno un'approssimazione abbastanza fedele. Il problema individuale è dato dal determinare la somma di diversi sforzi in 24 ore e la stima della resa degli sforzi che evidentemente è diversa in persone allenate o meno e tenendo in considerazione l'abbigliamento e le variabili temperature ambientali, qualsiasi stima risulta aleatoria.

In merito al fabbisogno esistenziale umano in stati industrializzati, gruppi di esperti elaborano raccomandazioni che riguardano il fabbisogno di dette sostanze. In Italia è competenza dell'istituto INRAN (Istituto Nazionale di Ricerca per gli Alimenti e la Nutrizione), in Germania della DGE (Deutsche Gesellschaft für Ernährung), negli Stati Uniti il FNIC RDA (Food and Nutrition Information Center RDA) e così via. Questa procedura di consenso di esperti è sociopoliticamente utile, ma ben distante da conoscenze scientifiche.

Le sostanze essenziali sono sostanze indispensabili che il metabolismo umano non riesce a sintetizzare in quantità sufficiente e che devono quindi essere somministrate con il cibo. Si presume che ca. 50 sostanze, contenute nei pasti, siano essenziali per la sopravvivenza a lungo termine dell'essere umano:

• ossigeno dall'aria respirata
• acqua, contenuta in tutti i pasti,
• proteine con ca. 10 amminoacidi essenziali (di ca. 20),
• lipidi con almeno 2 gruppi essenziali di acidi grassi,
• glucidi di diversi tipi (si presume nessuno essenziale),
• ca. 16 minerali / oligoelementi,
• ca. 14 vitamine / provitamine,
• un indefinito numero di altre sostanze che potrebbero essere altrettanto indispensabili.

L'organismo umano si ristruttura continuamente e necessita di energia per le sue varie funzioni (battito cardiaco, respirazione, digestione, movimenti degli arti). Per svolgere questi compiti sono necessari innumerevoli processi biochimici, che a loro volta necessitano di sostanze, ne forniscono, consumano o producono energia.

Inoltre, l'organismo in "tempi buoni" elabora delle scorte che consuma in "tempi meno buoni". Anche questo richiede trasformazioni biochimiche con le relative sostanze. Certe sostanze come p. es. il manganese (Mn) possono essere immagazzinate solo in piccolissime dosi, mentre altre, come p. es. il ferro (Fe), calcio (Ca) o i grassi possono essere immagazzinate in notevoli quantità.

Inoltre, l'organismo per svolgere i suoi compiti deve sintetizzare moltissime sostanze "funzionali" come p. es. enzimi, ormoni, neuro trasmettitori a partire da relative altre sostanze. Tutti questi processi biochimici si raggruppano sotto il nome di metabolismo.