Separazione e caratterizzazione di FOS e fruttani impiegati nella preparazione di alimenti prebiotici e integratori alimentari

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presente lavoro � stato quello di mettere a punto alcuni 
metodi cromatografici ad alta risoluzione (HPLC), in cui il 
processo separativo ed il rivelatore impiegato sono 
altamente specifici e selettivi per la separazione e la 
caratterizzazione di una particolare classe di carboidrati 
impiegata nella formulazione di integratori alimentari o 
come possibili ingredienti di particolari alimenti funzionali. 
Il lavoro della presente tesi sperimentale � stato svolto 
presso l�Istituto di Cromatografia dell�Area della Ricerca di 
Roma nell�ambito di un programma di ricerca di codesto 
Istituto. 
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3 INTRODUZIONE 
�Che il nutrimento sia la tua medicina e la medicina il tuo 
nutrimento� recitava Ippocrate pi� di 2400 anni fa. Che la 
salute cominci nel piatto, dunque, non � certo un�idea 
nuova, ma le nostre abitudini alimentari e i prodotti che 
consumiamo non sono mai cambiati cos� rapidamente 
come negli ultimi anni, tanto che il confine tra alimenti e 
farmaci diventa sempre pi� evanescente. I grandi 
produttori del settore alimentare e farmaceutico sembrano 
soddisfatti di questo ritorno di entusiasmo per 
quell�alimentazione salutistica tanto popolare agli inizi del 
secolo scorso. Il nuovo millennio esige per� un pizzico di 
tecnologia in pi� e oggi si parla di alimenti funzionali, o di 
rivoluzione nutraceutica. La nuova frontiera per 
nutrizionisti, alimentaristi, industriali e politici � infatti l�idea 
che un�alimentazione adeguata possa stimolare le difese 
immunitarie dell�organismo e conseguentemente 
esercitare una azione di contrasto nei confronti di 
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determinate patologie, promuovere la salute e ridurre, per 
quanto possibile, le cure sanitarie. 
Le definizioni scientifiche degli alimenti funzionali sono 
tanto diverse quanto sfuggenti. La pi� lineare rimane 
quella dell�International Life Science Institute (ILSI), che 
riconosce come funzionale �qualsiasi alimento o 
ingrediente di cui sia stata sufficientemente dimostrata la 
capacit� di apportare beneficio a una o pi� funzioni 
dell�organismo, oltre agli adeguati effetti nutrizionali, in 
modo rilevante  o per il miglioramento dello stato di salute 
e di benessere o per una riduzione del rischio di malattia� 
(1). 
I �functional food�, come vengono chiamati negli Stati 
Uniti, vanno oltre i bisogni di base poich� dovrebbero 
essere un genere alimentare e non un derivato in polvere 
o capsule, in modo da essere integrati in una dieta 
convenzionale, intervenendo specificatamente nel 
metabolismo per regolare processi di difesa biologica, 
prevenire malattie, aiutare nel controllo delle condizioni 
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psicofisiche e contrastare i processi di invecchiamento 
cellulare. 
Per molti secoli, c�� stata una radicata credenza che 
alcuni alimenti  ed erbe avessero propriet� curative ed 
effetti benefici sulla salute. NeI ventesimo secolo � 
prevalso nel mondo occidentale un crescente uso ed 
abuso di farmaci, per alleviare o prevenire malattie. 
Attualmente � in atto un sensibile cambio di tendenza: la 
conoscenza e scoperta di sostanze nutrienti e componenti 
privi di interesse nutrizionale, ma con riconosciute 
propriet� salutiste, ha indotto numerosi studiosi ad 
approfondire le conoscenze in merito alle relazioni 
struttura-funzioni biochimiche di innumerevoli sostanze  
che si trovano naturalmente in alimenti  ed i possibili 
effetti sul corpo umano. Questo ha portato in un primo 
momento ad un aumento della popolarit� degli alimenti 
salutari e della medicina olistica (metodo di cura del corpo 
e della mente) che ha avuto inizio negli anni �70 e sembra 
trovare nel nuovo millennio maggiore interesse grazie ad 
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una evidenza scientifica emergente. Uno dei risvolti di 
questo movimento � stato il  cambiamento enfatico 
dall�aspetto negativo degli alimenti con elevati contenuti in 
grassi, sale, colesterolo od additivi artificiali, verso il 
concetto che certi alimenti o loro ingredienti possano 
avere un impatto molto positivo sulla salute umana e, pi� 
in generale, sullo stato di benessere. La consapevolezza 
nell�opinione corrente e quindi da parte dei consumatori, 
che uno stile di vita sano pu� aiutare a ridurre il rischio di 
malattie e promuovere la salute, ha creato un mercato 
lucroso per una grande fetta di nuovi prodotti 
genericamente denominati �alimenti funzionali�. Le attuali 
vendite di questo genere di prodotti ha comportato lauti 
guadagni (nell�ordine di miliardi di dollari), in Giappone, 
negli Stati Uniti e in Europa (2-3). Questa crescente 
apertura dei consumatori a comprare prodotti �salutari� ha 
indotto molte industrie alimentari del mondo occidentale 
ad un crescente interesse, studio e sviluppo di nuovi 
alimenti dietetici come prebiotici, probiotici, alimenti a 
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basso contenuto di colesterolo o arricchiti con vitamine, e 
allo stesso tempo formulati in modo da contenere un  
basso tenore di grassi, di sale od elevato tenore in fibre.  
Il concetto di alimento funzionale � stato favorito da un 
gran numero di fattori: l�incremento delle aspettative di 
vita dei consumatori nei paesi sviluppati, aumenti dei costi 
sanitari a causa di una maggiore insorgenza di patologie 
correlabili ad errate abitudini alimentari, progresso nella 
tecnologia degli alimenti e degli ingredienti, necessit� di 
investimenti pubblici agli istituti di ricerca per divulgare le 
proprie scoperte nonch� la grande rubrica di notizie data 
da queste scoperte e dalle pubblicazioni salutiste in 
generale. 
 Molti consumatori sono incapaci o riluttanti a cambiare le 
loro abitudini dietetiche nella direzione delle linee guida 
previste e si rivolgono agli alimenti di origine industriale 
per la versione salutare del loro prodotto favorito. 
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3.1 Definizioni 
�Alimenti funzionali�, �nutraceutici�, �alimenti progettati�, e 
�farmafood� sono tutti sinonimi per alimenti che possono 
prevenire o trattare alcune malattie anche se il termine 
�alimenti funzionali� � divenuto il pi� comune. Comunque 
a molti responsabili del settore tale termine sembra 
impreciso e privo di significato, in fin dei conti ogni 
alimento � funzionale poich� fornisce proteine, energia, 
fibre o micronutrienti. Chi propone gli alimenti funzionali 
sottolinea che affinch� un alimento possa essere 
considerato funzionale, deve fornire benefici che siano al 
disopra di quelli normalmente richiesti. Quindi Goldberg 
(1994) definisce gli alimenti funzionali come: �qualsiasi 
alimento o ingrediente alimentare che abbia un impatto 
positivo sulla salute dell�individuo, sulle prestazioni fisiche 
o su quelle mentali, oltre al suo valore nutritivo� (4). 
Un�ulteriore difficolt� si presenta con il termine 
�funzionale� che � stato tradizionalmente utilizzato in 
scienza alimentare in riferimento alle propriet� chimico-
fisiche degli ingredienti alimentari (per esempio l�acqua 
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legata, la viscosit�, la spumosit�). In riferimento agli 
�alimenti funzionali� o agli �ingredienti funzionali� ha quindi 
causato confusione. Recentemente � stato proposto un 
termine alternativo: �vitafoods� ( che vuol dire alimento per 
la vitalit�), nel tentativo di aggirare questo problema. I 
vitafood sono definiti come �alimenti o bevande che 
vengono incontro ai bisogni  dei consumatori moderni, 
attenti alla cura del proprio corpo e alla salute mentale, e 
consapevoli che un loro utilizzo aumenta la sensazione di  
benessere e le capacit� di recupero da un prolungato 
esercizio fisico o nel periodo di convalescenza da 
determinate patologie. Tali alimenti possono anche 
migliorare lo stato di salute del consumatore o agire come 
potenziali agenti preventivi nei confronti dell�insorgenza di 
specifiche patologie o rischi salutari� (5).   
3.2 Il concetto di alimento funzionale in Europa 
Per dissertare sugli alimenti funzionali � prima necessario 
comprendere come sia cambiato  il concetto stesso di 
scienza dell�alimentazione. La scienza nutrizionale � 
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progredita da un antecedente concetto di prevenzione 
delle deficienze dietetiche e di consolidamento di un 
bilanciamento dietetico, al successivo  concetto di uno 
stato di benessere, di salute e di riduzione dei rischi di 
malattie, come concetto di alimentazione ottimale. 
Durante il ventesimo secolo la scienza nutrizionale ha 
scoperto i nutrienti essenziali e ne ha stabilito quelli 
standard, le direttive dietetiche e ha indirizzato verso il 
consumo di determinati alimenti, soprattutto, se non 
esclusivamente, con l�intenzione di prevenire deficienze e 
sostenere la crescita, il mantenimento e lo sviluppo 
corporeo. Pi� recentemente sono state fornite 
raccomandazioni con lo scopo di evitare l�eccessivo 
consumo di alcuni nutrienti dopo aver scoperto un loro 
potenziale ruolo nell�eziologia di svariate malattie (la 
maggior parte croniche). Attraverso questi sviluppi, uno 
dei maggiori contributi all�alimentazione del ventesimo 
secolo � stato il concetto di dieta bilanciata: �un� adeguata 
miscela di alimenti che fornisca, le quantit� minime 
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richieste di nutrienti ed i componenti alimentari necessari 
a garantire la crescita e il mantenimento del peso 
corporeo, � in grado di prevenire lo sviluppo di malattie da 
deficienze e di ridurre il rischio di malattie associate ad 
eccessi deleteri� (6). Al volgere del ventunesimo secolo, 
�nella societ� opulenta�, che caratterizza la maggior parte 
del mondo occidentale, industrializzato, si � affermato un 
nuovo concetto di alimentazione, finalizzata ad 
assicurarne benessere e salute e, allo stesso tempo, 
conferire un rischio minimo di malattie per tutto il decorso 
della vita (7).
 
3.3 Probiotici  
Secondo solo al tratto respiratorio, il tratto 
gastrointestinale (GI), con un�area di 300-400 m
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, � la pi� 
vasta superficie che connette l�organismo con il mondo 
esterno. Con un consumo 1,5-2,0 Kg di cibo ogni giorno 
esso diviene luogo di ingestione di sostanze tossiche e 
organismi patogeni in contemporanea con una enorme 
variet� di antigeni innocui che si presentano al sistema 
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immunitario dell�intestino. Il tratto GI deve essere in grado 
di digerire gli alimenti nei suoi componenti essenziali e di 
assorbirne i nutrienti di potenziale beneficio al corpo e allo 
stesso tempo eliminare quei componenti potenzialmente 
dannosi. Una gran parte del sistema immunitario del 
nostro organismo � localizzato lungo la parete del tratto 
GI e nei linfonodi mesenterici. Le secrezioni 
gastrointestinali sono ricche di fattori antimicrobici come la 
lattoferrina, il lisozima e molti altri. La mucosa intestinale � 
normalmente ricoperta da uno strato uniforme protettivo, 
colonizzato dalla microflora la quale adempie al ruolo 
chiave di regolazione delle infiammazioni intestinali e di 
immunit�, principalmente attraverso un meccanismo di 
competizione. Le cellule dell�epitelio gastrointestinale 
sono sostituite ogni 3-4 giorni, un individuo in buona 
salute perde circa 0,33 Kg di cellule della mucosa ogni 
giorno ed � stato calcolato che circa 55 milioni di cellule 
vengono rinnovate ogni minuto (8). Le cellule epiteliali e la 
maggior parte dei loro componenti, come amminoacidi e 
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acidi grassi, sono spesso riutilizzati come risulta dalla 
capacit� digestiva della normale flora intestinale. In 
questo modo la mucosa gastrointestinale rappresenta un 
originale �deposito� per immagazzinare gli elementi chiave 
per la crescita e la rigenerazione, che sono utilizzati in 
quasi tutti i distretti corporei. Un esempio importante sono 
i lipidi di membrana, costituiti da elevate quantit� di acidi 
grassi a catena lunga e poliinsaturi, che solitamente sono 
presenti in quantit� limitata nella dieta. La mucosa funge 
anche da matrice per accogliere la flora protettiva 
indigena. L�intestino contiene circa 1 Kg di batteri 
probiotici, vale a dire 10 volte la quantit� di cellule 
eucariotiche contenute nell�intero corpo umano. I 
probiotici sono stati definiti in parecchi modi in base alle 
conoscenze che di volta in volta si avevano sul 
meccanismo di azione e del loro effetto sulla salute e il 
benessere dell�uomo. Il termine �probiotico� � stato 
coniato da Lilly e Stillwell (9) per descrivere le sostanze 
prodotte da un microrganismo, che stimolano la crescita 
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di un altro, quindi significa l�opposto di antibiotico. In 
seguito Parker (10) ha definito i probiotici come 
microrganismi e sostanze che contribuiscono all�equilibrio 
intestinale. Questa definizione comunque non esclude gli 
antibiotici. Attualmente la definizione pi� comunemente 
utilizzata � quella di Fuller: �i probiotici sono 
microrganismi vivi, integratori alimentari che influenzano 
beneficamente l�animale ospite migliorandone l�equilibrio 
microbico intestinale�. Recentemente un  gruppo Europeo 
di esperti ha esteso la definizione per includere altri 
meccanismi mediati dalla microflora. La definizione � 
stata la seguente: �i probiotici sono microrganismi vivi, 
ingredienti alimentari che hanno un effetto benefico sulla 
salute umana�.  Uno dei molti ruoli di questi batteri � 
quello di degradare le fibre e alcune proteine complesse, 
attraverso processi fermentativi, in molecole pi� piccole 
che possono essere assorbite dalle cellule della mucosa. 
E� stato calcolato che nell�uomo, gli alimenti indirizzati al 
colon sono circa il 10% dell�energia ingerita. Una 
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caratteristica degli alimenti destinati al colon � che nel 
piccolo intestino non sono disponibili enzimi in grado di 
degradarli, motivo per cui giungono al colon relativamente 
intatti. 
3.4 Prebiotici 
Il termine �fibra� � generalmente impiegato per descrivere 
un grande variet� di sostanze con differenti effetti e 
propriet� fisiologiche. La fibra comprende una grande 
famiglia di carboidrati derivanti o da sistemi di deposito o 
dalla parete cellulare delle piante e sono solitamente 
classificati in tre gruppi: 
™ fibre solubili come pectine, gomme e 
fruttooligosaccaridi; 
™ fibre insolubili come la cellulosa; 
™ fibre miste come la crusca.