Les plantes verdes, i els autòtrofs en general, es fabriquen llurs propis aliments a partir de substàncies pobres en energia (aigua, anhídrid carbònic, sals minerals del sòl), gràcies a l’energia captada de la llum (fotosíntesi), o de reaccions químiques (quimiosíntesi). Els animals i els altres heteròtrofs (fongs, la major part dels bacteris), prenen els aliments de les plantes, d’animals alimentats de plantes, o de restes de tots aquests. Els aliments són, doncs, gairebé tots, d’origen biològic, i són, per tant, composts per principis immediats, en proporcions variables segons la procedència de l’aliment: glúcids o hidrats de carboni i lípids o greixos, principals fonts de l’energia; pròtids, que donaran lloc a les peces actives de la matèria viva; i sals minerals, oligoelements i vitamines que, en petita quantitat, participen decisivament en els processos de la vida. Totes aquestes substàncies solen trobar-se ben disperses en una alta proporció d’aigua, el medi dispersiu de la matèria viva. L’energia aportada pels aliments és feta servir per la seva valoració quantitativa. És mesurada en calories per gram i determinada cremant-ne una quantitat coneguda en un calorímetre. El bon funcionament de l’organisme no depèn solament del total de calories aportades pels aliments, sinó també de la qualitat d’aquests (riquesa en vitamines, sals minerals, àcids grassos i aminoàcids indispensables) i de l’equilibri en les proporcions entre glúcids, lípids i pròtids. En la seva valoració, cal també tenir en compte la digestibilitat, índex del grau d’absorció intestinal dels aliments. Però l’home no es limita a absorbir aliments, sinó que pot obtenir un plaer del que menja. Això (que també importa en zootècnia) introdueix nous aspectes biològics en la valoració dels aliments (sabor, aroma, tast, color, textura), que les indústries d’aliments i de begudes tenen ben en compte (valoració organolèptica).
Composició de diversos aliments
Pràcticament, tots els aliments convencionals actuals provenen d’éssers vius, plantes o animals; molt pocs són minerals (sal comuna). L’home obté de les plantes la major part dels seus aliments, que provenen en primer lloc dels parènquimes de reserva, teixits-rebost on les plantes guarden llurs excedents de matèria orgànica, en previsió d’èpoques de necessitat (germinació, hivernada). Són teixits existents a les llavors (cereals, llegums, nous), principalment riques en midó (blat, moresc, mongetes), però també en greixos (ametlles, cacauets) i en proteïnes (cigrons, soia); en els tubercles, bulbs, arrels, etc (patates, mandioca, bleda-rave, cebes); en els fruits (pomes, tomàquets, olives, cocos, mongetes tendres); en tiges o troncs (canya, erable de sucre), i fins i tot en les inflorescències (coliflor i carxofa). També són aprofitats certs òrgans vegetatius de les plantes: fulles (cols, espinacs), tiges (api). Poca quantitat d’aliments prové, encara, de les plantes inferiors (bolets, algunes algues). Els animals converteixen en carn i greixos, d’alt valor nutritiu, grans i plantes impropis per a l’alimentació humana. La ramaderia i la cria d’aviram en treuen aliments en vida (llet i derivats, ous) o bé un cop sacrificats (carn, greix). Els herbívors són els que donen, i de molt, un rendiment superior. Hom cria gairebé exclusivament vertebrats de sang calenta: ocells (pollastres, indiots), rosegadors (conills), èquids (cavalls) i, sobretot, suids (porcs) i remugants (bestiar boví, oví i cabrú). La participació dels animals salvatges terrestres (caça) és petita, a excepció dels pobles primitius. En canvi, els aquàtics (peixos, crustacis, mol·luscs) aporten un 10% del total de les proteïnes animals.
En un altre pla, hom inclou també entre els aliments l’aliment pres per les persones no amb finalitats nutritives, sinó per a obtenir-ne un plaer (aliments fruïtius). Els aliments animals tenen sobre els vegetals l’avantatge de llur més alt contingut en proteïnes, que són, a més a més, més digestibles i riques en els aminoàcids que l’organisme no pot sintetitzar (lisina, metionina, triptòfan), però presenten l’inconvenient de llur escassesa i preu alt. Un règim pobre en aliments animals origina fàcilment malalties carencials, fam oculta i, en grau més agut, kwashiorkor. Els aliments van, doncs, íntimament lligats a la salut, i fins i tot, a la supervivència de l’espècie humana. Ja des d’antic, l’home ha lluitat contra la degradació dels aliments, per tal de poder emmagatzemar-los i transportar-los lluny, i regular-ne així les variacions en el temps i en l’espai. Això l’ha portat a perfeccionar les tècniques de conservació.
L'estudi dels aliments; elaboració de nous aliments i perspectives en la producció alimentària
L’estudi dels diversos aspectes relacionats amb els aliments s’ha independitzat darrerament en una ciència de l’alimentació. Mirant vers el problemàtic futur dels aliments, hom s’ha girat també cap a l’estudi de nous aliments i de les tècniques per produir-los en quantitat. En aquest sentit han estat fets molts esforços, els resultats dels quals comencen a ésser aplicats al camp de la pràctica. Per tal com el principal problema de subalimentació radica en la insuficiència de proteïnes, hom ha centrat l’atenció en la producció de nous aliments rics en proteïnes equilibrades. Els avenços en aquests camps són fets en dues direccions: extracció de proteïnes més o menys concentrades a partir de productes o subproductes de l’agricultura, pesca, etc, no utilitzats fins ara (aliments semiconvencionals), i producció d’aliments mitjançant mètodes totalment nous (aliments no convencionals). Entre els primers, hom pot citar diverses farines vegetals d’alt contingut proteic, tretes principalment de subproductes de llavors i fruits oleaginosos (soia, cacauet, cotó, gira-sol, coco), que fins ara eren donades al bestiar, amb un contingut d’un 40% a un 50% de proteïnes. Completant aquestes farines (deficients en certs aminoàcids) amb d’altres farines (de cigró, de moresc, de peix) riques en els aminoàcids deficitaris, o bé amb extractes de llevats, vitamines i sals minerals, hom obté aliments barats, molt complets i nutritius.
Però els aliments semiconvencionals en sentit estricte són proteïnes pures, extretes de subproductes agrícoles ja esmentats i, principalment, de la farina de peix, que, altrament, seria poc adequada per a l’alimentació humana. Aquestes proteïnes es presenten en forma de pólvores insípides incorporables a diversos aliments tradicionals (pa, plats regionals, etc), però també poden ésser texturitzades, per dissolució en medi alcalí i filat a pressió en bany àcid, que les coagula (proteïna de soia) en un procés tecnològicament similar a l’obtenció del raió. Amb aquestes proteïnes filades, addicionades de colorants i saboritzants adequats, hom prepara diversos aliments proteics amb l’aspecte, la consistència i el sabor de diverses menes de carn. Entre els no convencionals, l’aspecte més interessant és el conreu de plantes inferiors, principalment unicel·lulars, de creixement ràpid. Com a productors de proteïnes sobresurten les algues (20-60% de riquesa) i els llevats (50-55%). Entre les primeres, són conreades algunes algues superiors com la pòrfira, però hom ha treballat molt amb clorel·les, escenedesms i darrerament amb l’alga blava espirulina. El rendiment d’un conreu de clorel·les (en basses de poca fondària) és deu vegades més alt que el d’un camp de blat d’igual superfície. Diversos llevats (Torulopsis, Candida, Saccharomyces) són cultivats en líquids ensucrats (melasses) i, principalment, en emulsions d’hidrocarburs derivats del petroli. Donen alts rendiments en proteïnes ben equilibrades, barates, que un cop purificades poden ésser texturitzades o afegides, en pols, a qualsevol aliment.
També les aigües residuals, riques en matèria orgànica, han estat emprades per al cultiu conjunt de bacteris i de plantes aquàtiques (algues o plantes lacustres), amb bones perspectives per a la producció de farratge, alhora que és depurada l’aigua. La química aporta també substàncies alimentoses sintètiques. Els greixos i els glúcids sintètics són possibles, però no resulten econòmics i poden provocar trastorns fisiològics. En canvi, la síntesi permet d’obtenir grans quantitats d’aminoàcids i vitamines, a preus progressivament menors. Aquestes substàncies poden ésser afegides als aliments deficients. És també interessant la síntesi química d’aromatitzants, de tanta importància en la saborització dels aliments. Ultra la producció d’aliments semiconvencionals i no convencionals, de cara a satisfer les actuals necessitats, hom ha recorregut també a mirar d’augmentar la producció d’aliments convencionals. Això ha estat perseguit mitjançant diverses mesures: augment de la terra conreada, combat de plagues agrícoles, selecció de noves races i varietats, etc. Actualment, només un 10% de la superfície emergida és conreada.
Augmentar la terra conreada és possible a petita escala a la zona temperada, i a major escala als països freds (URSS, Alaska, Canadà) i als càlids (Brasil, Uruguai, Austràlia, etc), tret en el domini de les laterites. Darrerament, hom ha trobat que és possible de regar amb aigües salades conreus sobre sòls sorrencs en zones semidesèrtiques. Atès que l’aigua és el factor limitant més important a les zones seques, la productivitat pot ésser decisivament augmentada mercès a la irrigació. L’ús de fertilitzants orgànics o químics en sòls empobrits pel conreu pot augmentar les collites en un 50% o més. També han estat emprats per adobar l’aigua dels estanys, però, al mar, hom és encara en una fase experimental (adob d’estuaris tancats). L’ús de llavors seleccionades, de varietats adequades a les condicions de conreu, o de gran rendiment (híbrides), ha estat possible mercès a l’avenç de la genètica. Cal recordar el moresc híbrid (tres vegades més productiu), l’abaratiment del pollastre i dels ous (pollastres, gallines híbrides, 15 vegades més ponedores que les domèstiques), noves races de porcs, etc. Una nova ramaderia intenta d’afegir noves espècies a les trenta escasses que l’home domestica, triant-ne de noves entre les més adaptades a ambients rigorosos, herbívors que aprofiten plantes aquàtiques, etc. Els nombrosos paràsits (virus, bacteris, protozous, criptògames, insectes, etc) que ataquen plantes i animals causen la pèrdua de gairebé una cinquena part de la producció total d’aliments. Les malalties i pestes que ataquen les plantes són combatudes utilitzant una gran varietat de productes químics (pesticides) i, millor encara, amb la lluita biològica, cultivant varietats resitents o emprant els enemics naturals de cada plaga. Amb els animals són utilitzats, a més, amb especial èxit, els baccins i els sèrums.