Dott. Carmine Di Iorio, Biologo, Consulente Nutrizionale

Da sempre i prodotti a base di cereali hanno avuto un ruolo importante nella dieta, in quanto fonte di energia e nutrienti, ma tali prodotti sono spesso ricchi di amido, il principale componente dei cereali, ma molto poveri di fibre alimentari (DF) e importanti composti bioattivi.

Secondo la Commissione del CodexAlimentarius (CAC) per fibra alimentare si fa riferimento a polimeri di carboidrati con almeno 10 unità monomeriche, che non vengono idrolizzati dagli enzimi endogeni dell’intestino tenue dell’uomo [1]. Tuttavia, l’inclusione di oligosaccaridi resistenti contenenti da tre a nove unità monomeriche è lasciata alle autorità nazionali. Pertanto, questi oligosaccaridi sono considerati fibre alimentari dall’Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA) [2], dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense [3], da Health Canada [4] e da FoodStandards Australia e Nuova Zelanda (FSANZ) [5].

La definizione di fibra alimentare riguarda tre tipi di carboidrati: fibre naturali, polimeri di carboidrati ottenuti mediante trattamenti fisici, chimici o enzimatici che isolano i polimeri dalla fibra intrinseca del vegetale e polimeri di carboidrati sintetici. Vengono presi in considerazione anche gli effetti fisiologici benefici, scientificamente provati, come la riduzione del colesterolo, la riduzione del glucosio e l’aumento della sensibilità all’insulina [6]. La maggior parte delle definizioni includono polisaccaridi non amidacei, oligosaccaridi resistenti e amido resistente. Sono incluse anche sostanze associate come la lignina e altri composti non glucuronici legati ai polisaccaridi della parete cellulare [7].

I cereali sono la principale fonte di apporto di fibre umane, fornendo il 50% del contributo di fibre, ma sono anche presenti in verdure (30-40%), frutta (16%) e noci 3% [8]. Tra i cereali, il grano è ricco di questi polisaccaridi non amidacei, presenti soprattutto nella crusca. La crusca di frumento (WB) è un sottoprodotto della macinazione della farina di frumento. È costituito per circa il 50% da fibre alimentari.

Durante la fase di frantumazione o rottura, il germe e la crusca vengono separati dall’endosperma. La frazione crusca viene setacciata per migliorare le proprietà di lavorazione dell’impasto e le qualità sensoriali del prodotto finale. L’aggiunta di WB rende più difficile la lavorazione della farina di frumento e diminuisce le qualità organolettiche, rendendo i prodotti ricchi di fibre meno attraenti per i consumatori [9]. Sebbene la crusca di frumento sia ricca di sostanze fitochimiche, micronutrienti, composti bioattivi e fibre, è raramente valorizzata nell’alimentazione umana e viene utilizzata principalmente per nutrire il bestiame.

È noto che una dieta ricca di fibre apporta notevoli benefici per la salute. Rapporti epidemiologici suggeriscono effetti benefici sul diabete di tipo 2 (T2D), sull’obesità, sulla prevenzione del cancro del colon e sulla riduzione delle malattie cardiovascolari (CVD) con una dieta ricca di fibre [10, 11, 12]. Inoltre, indicazioni nutrizionali come “alto contenuto di fibre” spingono i consumatori a seguire una dieta più sana [13]. Nella WB, questi importanti benefici per la salute sono per lo più attribuiti all’alto contenuto di DF, alla loro struttura e alla biodisponibilità dei composti associati (ad esempio i polifenoli) [7, 14, 15].

Il chicco di grano è composto dal germe e dall’endosperma amidaceo che costituisce la riserva energetica per la germinazione. Sono circondati da una serie di strati dall’aleurone al pericarpo (Figura 1). Nell’industria molitoria, questi strati sono chiamati “crusca di frumento” (WB), e la crusca di frumento commerciale è composta principalmente da questi resti dello strato esterno dell’endosperma amidaceo. La crusca rappresenta dal 14 al 19% il chicco di grano [16]. La sua esatta composizione dipende in gran parte dal processo di macinazione. La crusca di frumento contiene tipicamente dal 43 al 60% (p/p di sostanza secca) di oligosaccaridi non amidacei (NSP), 11–24% di amido, 14–20% di proteine, 3–4% di lipidi e 3–8% di minerali [17, 18, 19].

Figura 1: struttura del chicco di grano

I carboidrati fibre sono classificati in base alla loro struttura: gli NSP hanno 10 o più unità monomeriche di zucchero (emicellulose, cellulosa, pectina), mentre gli oligosaccaridi resistenti o non digeribili hanno meno di 10 unità come i fruttani. La classificazione delle fibre dipende anche dalla loro solubilità in acqua[20]. Tra gli NSP di crusca di frumento, l’arabinoxilano (AX) è il più rappresentato (70%), la cellulosa rappresenta il 19% e i β-glucani il 6% [21]. Pertanto, la quantità di AX trovata nella crusca di frumento varia dal 5 al 27% della crusca [22, 23].

Le fibre possono avere proprietà fisico-chimiche, di cui la solubilità, la viscosità e le proprietà leganti che influenzano la loro capacità di ridurre l’indice glicemico e il colesterolo.

In base alla solubilità in acqua, le DF potrebbero essere classificate come fibra alimentare solubile (SDF) o fibra alimentare insolubile (IDF). La somma delle quantità di IDF e SDF fornisce il contenuto totale di fibra alimentare (TDF).La crusca di frumento contiene circa il 50% di TDF e oltre il 90% di queste fibre sono insolubili in acqua. WB IDF è costituito da emicellulosa (AX insolubile in acqua), cellulosa, lignina e amido resistente, mentre gli SDF sono oligosaccaridi ed emicellulose solubili: AX idrosolubile, galattomannani e β-glucani. Dal 25 al 50% di AX sono solubili in acqua e differiscono dall’AX insolubile per il loro grado di sostituzione più elevato e una maggiore eterogeneità [11].

La viscosità è un criterio importante ed è influenzato dalla struttura molecolare (conformazione, peso molecolare, distribuzione del peso molecolare) dei polimeri delle DF, dalla loro solubilità e concentrazione [24].Gli AX e i β-glucani, per la loro conformazione altamente asimmetrica, formano una soluzione altamente viscosa [8].

Grazie alla loro struttura e composizione, le fibre hanno proprietà leganti a diverse molecole o modelli, infatti si parla delle capacità leganti di acqua, olio, glucosio, colesterolo e scambio cationico.

A livello molecolare, le variazioni nell’assorbimento d’acqua potrebbero essere spiegate dalle differenze nella struttura degli AX. La conformazione e la dispersione molecolare degli AX nel grano dipendono dalla lunghezza dello scheletro dello xilano, dal rapporto Arabinosio/Xilosio (A/X), dalla polimerizzazione degli xilani, dalla sostituzione e dal modello di distribuzione e dal legame degli acidi ferulici (AF) con altre molecole di AX [25, 26]. Gli AX contenenti un elevato contenuto di FA migliorano la capacità di legare l’acqua, poiché è stato scoperto che queste frazioni di AX formano un ampio sistema di reticolazione, portando a reti di gel ben sviluppate [27].

Le DF sono caratterizzate anche dalla loro Capacità Legante l’Olio (OCB), ovvero la capacità di assorbire e trattenere i grassi e interagire con i lipidi.Gli AX controbilanciano l’ipercolesterolemia indotta da una dieta ricca di grassi perché riducono l’assorbimento del colesterolo, aumentano l’escrezione fecale degli acidi biliari del colesterolo e portano a una maggiore secrezione di propionato determinando quindi un effetto antiobesità [28]. Secondo studi clinici gli AX a basso peso molecolare (AXOS) non provocano effetti sul metabolismo dei lipidi [29, 30, 31]. Come i β-glucani, gli AX della dieta riducono le concentrazioni plasmatiche di colesterolo totale e di colesterolo LDL inibendo l’assorbimento del colesterolo e promuovendo l’escrezione degli acidi biliari [32].

La Capacità di Assorbimento del Glucosio (GAC) può essere attribuito al contenuto totale di fibre alimentari [33, 34, 35]. Tuttavia, è influenzato positivamente dal contenuto di SDF perché l’elevata viscosità dell’SDF ritarda l’assorbimento delle molecole di glucosio nel tratto gastrointestinale [36]. L’SDF mostra una maggiore affinità per il glucosio rispetto all’IDF [37, 38]. Questa affinità migliora con l’aumentare della concentrazione di glucosio. Il GAC è anche influenzato positivamente dai cambiamenti strutturali del DF, come la riduzione della distribuzione granulometrica che è sempre accompagnata da un aumento dell’area superficiale specifica [39].Inoltre, una rete di DF più porosa consentirebbe alle molecole di glucosio di essere incorporate nei loro siti di legame nelle particelle di crusca e probabilmente migliorerebbe l’interazione tra il DF nella crusca e le molecole di glucosio.

Per caratterizzare la capacità del WB di ridurre l’assorbimento del glucosio, viene misurata anche la capacità di inibizione dell’α-amilasi. L’α-amilasi è un enzima chiave nella digestione dell’amido nel corpo umano. Gli SDF con peso molecolare e viscosità inferiori mostrano un effetto inibitorio più forte sull’α-amilasi [40].

Per la risposta glicemica, Ouet al., (2001) hanno riportato tre modi per abbassare i livelli di glucosio nel siero postprandiale: (i) la viscosità nell’intestino tenue ostacola la diffusione del glucosio nel plasma, (ii) il legame del glucosio, che limita l’assorbimento del glucosio, e (iii) l’inibizione dell’attività dell’α-amilasi, posticipando il rilascio di glucosio dall’amido, incapsulando l’amido e l’enzima [41]. Se l’attività dell’α-amilasi viene inibita, si ridurrà la conversione dei carboidrati in glucosio [37].

La viscosità delle SDF (AX e β-glucani) agisce da barriera fisica ritardando l’assorbimento del glucosio e limita l’accesso degli enzimi all’amido. La fibra alimentare può, quindi, inibire la digestione dell’amido incapsulandolo, limitando la gelatinizzazione e mantenendo la cristallinità e la struttura [42]. i polifenoli riducono la lipogenesi, aumentano la lipolisi e inibiscono l’adipogenesi in vivo negli studi preclinici. Gli effetti anti-obesità dei polifenoli sono stati studiati e confermati negli esseri umani [43]. Ciò limiterà l’accumulo di lipidi e ridurrà le malattie cardiovascolari.

In sintesi, il β-glucano, l’AX e i polifenoli associati sembrano avere effetti sinergici sui parametri biologici. Gli AX hanno effetti sul metabolismo del glucosio e del colesterolo, sul sistema immunitario e un effetto prebiotico. Gli effetti biologici sono più caratterizzati in particolare per l’effetto prebiotico, che non è stato ben identificato per il β-glucano.

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, l’apporto raccomandato in DF è di almeno 25 g di fibre totali al giorno per la popolazione media [7]. Dichiarazioni nutrizionali come “alto contenuto di fibre” e“fonte di fibre” possono essere utilizzate ogni volta che il contenuto di fibre raggiunge almeno il 6% o il 3%, rispettivamente [44].La Commissione Europea (CE) ha autorizzato tre indicazioni sulla salute per i prodotti a base di crusca di frumento a seguito della valutazione da parte dell’Associazione europea per la sicurezza alimentare (EFSA). Sono legati alle proprietà di idratazione delle fibre e i loro effetti sono “l’aumento della massa fecale”, la “riduzione del tempo di transito intestinale” e l’effetto degli AX sulla “riduzione della risposta glicemica postprandiale”.

Un’assunzione eccessiva di DF può portare a effetti negativi: riduzione dell’assorbimento di vitamine, minerali, proteine ​​ed energia, diarrea, flatulenza, gonfiore, disturbi addominali [45]. È noto che le DF aumentano il peso delle feci e riducono il tempo di transito nel colon [46], ma l’aumento del consumo di IDF può portare a dolore addominale e stitichezza [47], a differenza delle SDF. Inoltre, ridurre o interrompere l’assunzione di IDF può migliorare la stitichezza e i sintomi associati.

La fibra può essere ingerita come parte degli ingredienti, ad esempio incorporando la crusca di frumento nel pane (pane integrale) o come fibra isolata. L’incorporazione di fibre nel pane ne riduce l’indice glicemico [49]. Ma l’aggiunta di WB nel pane provoca effetti non desiderati sulle proprietà dell’impasto che possono rendere il processo più difficile, soprattutto a causa dell’IDF. Possono verificarsi cambiamenti nel volume, nel colore, nella consistenza e nel gusto del pane e al consumatore finale questo non potrebbe piacere[50].Per migliorare il valore nutrizionale dei prodotti senza alterarne le caratteristiche reologiche e olfattive basta intervenire semplicemente migliorando il contenuto di SDF. L’EFSA infatti ha autorizzato il claim secondo cui l’Arabinoxilano, assunto ai pasti, contribuisce a ridurre l’aumento del glucosio nel sangue A tal proposito. la fibra solubile JAXplus® emerge come una soluzione ideale. JAXplus®, ricca in arabinoxilani, è estratta attraverso un processo di idrolisi enzimatica brevettato e ciò consente la sua integrazione nelle ricette tradizionali senza dover apportare modifiche sostanziali. In questo modo, è possibile ottenere un prodotto finale con un ridotto indice glicemico, preservando appieno le qualità organolettiche e la familiarità delle preparazioni culinarie. La versatilità di JAXplus rappresenta dunque un vantaggio significativo nell’arricchire il contenuto di fibre solubili senza compromettere le caratteristiche sensoriali dei prodotti alimentari.

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