Per fabbisogno sostanziale umano si intendono tutte quelle sostanze ritenute essenziali ed indispensabili alla sopravvivenza e che il metabolismo umano non riesce a sintetizzare in quantità sufficiente, dunque questi elementi devono essere necessariamente assunti attraverso l'alimentazione.

In Italia ad occuparsi di questo tema era l'istituto INRAN (Istituto Nazionale di Ricerca per gli Alimenti e la Nutrizione), ma le procedure di consenso messe in atto da parte di vari esperti spesso non sono ben corroborate da moderni e concordanti protocolli scientifici.

Quali sostanze?

Nonostante i pochi studi scientifici a disposizione sul tema, si presume che circa 50 sostanze, contenute negli alimenti, siano essenziali per la sopravvivenza a lungo termine dell'essere umano, tra le tante ricordiamo:

• ossigeno dall'aria respirata;
• acqua, contenuta in tutti i pasti;
• proteine;
• lipidi con almeno 2 gruppi essenziali di acidi grassi;
• glucidi di diversi tipi (ma si presume nessuno essenziale);
• circa 16 minerali/oligoelementi;
• circa 14 vitamine/provitamine.

Il bilancio sostanziale umano

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, le quali trasformano, consumano o producono energia.

L'organismo per svolgere i suoi compiti deve sintetizzare molte sostanze "funzionali" a partire da altre sostanze. Tutti questi processi biochimici si raggruppano sotto il nome di metabolismo. Tra le diverse sostanze, l'organismo non riesce a sintetizzarne circa 50. Pertanto deve ricorrere all'alimentazione. I residui dei processi, servono in parte per susseguenti elaborazioni metaboliche (strutturali, funzionali o di scorta). Il resto, se contiene ancora energia sfruttabile, viene "bruciato" chimicamente (metabolismo energetico).

Le funzioni

In contrasto con l'opinione pubblica vigente, le sostanze consumate con il cibo non servono principalmente alla produzione energetica, ma alla crescita e allo sviluppo dell'organismo. Il metabolismo energetico fa evidentemente parte di queste funzioni ma non è centrale: alla fine di tutti i processi metabolici strutturali, funzionali e di scorta, le sostanze utilizzabili vengono trasformate in energia.

Proteine

Gli amminoacidi costituenti le proteine di interesse biologico sono circa una ventina. Gli amminoacidi non essenziali di proteine animali e vegetali (circa 10), hanno per lo più funzioni strutturali: sintetizzati con l'aiuto di enzimi (proteine funzionali), formano in gran parte tessuti organici e tessuto connettivo: muscoli, tessuto connettivo, struttura ossea. Si chiamano "non essenziali", perché il corpo li sintetizza anche a partire da altri amminoacidi o sostanze azotate.

Le proteine, rispetto agli amminoacidi essenziali, hanno compiti funzionali nel metabolismo: sono parte di enzimi (proteine funzionali), di alcuni ormoni e di neurotrasmettitori. Si stima che il fabbisogno proteico umano sia compreso tra 0.7-1.5 gr/kg di peso corporeo ed aumenta in fase di crescita, gestazione, allattamento e di rigenerazione organica.

Nell'alimentazione umana, le proteine si trovano per lo più in alimenti animali come carne e pesce, prodotti animali come uova, formaggi, latte, yogurt; alimenti vegetali quali fagioli, piselli, lenticchie, soia, frumento, avena, farro.

Lipidi

I lipidi sono composti da acidi grassi, organizzati in molecole di trigliceridi (tre acidi grassi legati al glicerolo) e fosfolipidi (due acidi grassi legati al fosforo).

I lipidi nutrizionali hanno una composizione eterogenea in acidi grassi, sia saturi che insaturi e molti contengono trigliceridi e fosfolipidi. I fosfolipidi sono nel medesimo tempo ottimi fornitori di fosforo nonché diretto materiale di costruzione per le membrane cellulari. Gli acidi grassi non essenziali (saturi) servono maggiormente per:

• il mantenimento delle guaine mieliniche del sistema nervoso centrale e periferico;
• come ammortizzatori e protettori di ossa;
• come isolatore termico sottocutaneo;
• come solubile delle vitamine liposolubili A, D, E, K;
• per la produzione energetica.

Gli acidi grassi essenziali (insaturi) dei gruppi omega-6 e omega-3 servono per lo più alla sintesi degli ormoni sessuali e di alcuni ormoni tissutali. Il fabbisogno di acidi grassi omega-9 è sconosciuto, mentre per gli omega-6 si stima sia circa di 1.5 gr/dì e per gli omega-3 di circa 0.5 gr/dì.

Si stima che il fabbisogno lipidico umano giornaliero sia situato tra 0.8 - 1.2 gr/kg di peso corporeo. I lipidi rappresentano un'ottima scorta energetica (circa 9 kcal/gr), per cui l'organismo trasforma sostanze energeticamente non direttamente sfruttabili (proteine, glucidi, lipidi, alcool, acidi organici) in "grasso chiaro" (acido palmitico) nelle cellule lipidiche (lipociti). Nell'alimentazione umana, si trovano lipidi un po' ovunque ad eccezione della frutta, della verdura e degli ortaggi bulbosi come patate, carote e funghi.

Glucidi

Nell'intestino, tutti i glucidi (amidi, zuccheri) per poter essere assorbiti, vengono trasformati in monosaccaridi (glucosio, fruttosio, galattosio, mannosio e ribosio). Non si conoscono glucidi essenziali.

I glucidi hanno una funzione strutturale che riguarda la sintetizzazione della matrice basale del tessuto connettivo. Il resto va usato per la produzione energetica nei mitocondri. La scorta di glucidi nell'organismo umano, in forma di glicogene insolubile, è intorno ai 100 grammi, ma anche i liquidi corporei (sangue, linfa, liquido interstiziale) contengono piccole dosi insolute.

L'apporto glucidico deve soddisfare il 45-60% del fabbisogno energetico. I glucidi (carboidrati digeribili) sono contenuti maggiormente in alimenti vegetali: come amidi in ortaggi (patate), graminacee (frumento), leguminacee (fagioli) e come zuccheri in frutta e in certi ortaggi (barbabietole, carote).

Minerali

I minerali alimentari hanno moltissime funzioni metaboliche sia strutturali che funzionali. Minerali come calcio e fosforo formano la struttura ossea e dentaria. Un altro gruppo, come il ferro nell'emoglobina o lo iodio nell'ormone tiroidale, è coinvolto in processi biochimici primordiali: trasporto di ossigeno e regolazione del catabolismo energetico. Gli altri minerali fanno maggiormente parte di specifici enzimi per le più di svariate funzioni metaboliche e immunitarie. Nell'alimentazione umana, i minerali essenziali non sono contenuti in un singolo alimento, ma ripartiti in diversi alimenti sia animali che vegetali. 

Vitamine

Le vitamine sono sostanze molto eterogenee tra di loro. In genere assistono gli enzimi nel sintetizzare o catabolizzare determinate sostanze. Le vitamine sono essenziali per l'essere umano. Il fabbisogno umano delle singole vitamine varia tra milligrammi e microgrammi. Nell'alimentazione umana, la ripartizione delle vitamine è molto ricca in diversi alimenti.