Introduzione
2
La parete cellulare è il rivestimento più esterno ed è presente solo nelle
cellule vegetali. Sotto di essa si trova la membrana plasmatica che è
invece presente in tutte le cellule. La parete cellulare è formata da fibre
di cellulosa immerse in una struttura di proteine e polisaccaridi. La
rigidità delle cellule vegetali è dovuta proprio alla presenza della parete
cellulare. Essendovi uno strato esterno piuttosto rigido la cellula esercita
una determinata pressione di turgore.
Figura 1. Esempio di parete cellulare
La cellulosa è un polisaccaride composto da monomeri di beta-glucosio
(Fig. 2). Queste catene lunghe e dritte sono unite da legami idrogeno. La
cellulosa, essendo la principale componente strutturale della parete
cellulare delle piante, è il più abbondante polisaccaride in natura. Anche
se abbondante, la cellulosa è estremamente difficile da degradare, anche
perché è insolubile e presenta delle fibre cristalline con legami idrogeno.
Introduzione
3
Una particolare categoria di microrganismi anaerobi ha evoluto un
sistema capace di degradare le pareti cellulari delle piante grazie alla
formazione di un complesso di enzimi extracellulari raggruppati in
“cellulosomi”. Questi sono strutture costituite da un’armatura di proteine
associata a svariate subunità enzimatiche che agiscono sinergicamente
per la degradazione delle cellulosa ed emicellulosa. L’utilizzo di questi
complessi enzimatici ha numerose applicazioni biotecnologiche come la
conversione della biomassa in zuccheri semplici (etanolo o acidi
organici) da poter poi utilizzare come risorse economiche rinnovabili
(Roy H. Doi & Akihiko Kosugi, 2004).
Figura 2. Struttura chimica della cellulosa
Introduzione
4
1.1 Classificazione della fibra
La fibra è costituita da carboidrati e da altri polisaccaridi non cellulosici,
essa per l’uomo non ha alcun valore energetico in quanto, non attaccata
dagli enzimi propri dell’apparato gastrointestinale, giunge integra
nell’intestino. Pur non potendosi considerare un nutriente per l’uomo, la
fibra alimentare esercita effetti di tipo funzionale e metabolico che la
fanno ritenere un’ importante componente della dieta, prescindendo dal
loro apparente nullo apporto energetico. In relazione alla loro solubilità e
affinità con l’acqua, le fibre possono essere classificate in solubili ed
insolubili (Tab. 1.). Alle fibre insolubili appartengono le classi delle
lignine, cellulosa, emicellulosa e pentosani. Le fibre solubili
comprendono invece pentosani solubili, pectine, glucomannani,
betaglucani, oligosaccaridi, inulina e fruttoligosaccaridi (FOS).
Tabella 1. Classificazione chimica della fibra alimentare
Fibre solubili
Fibre insolubili
Pectine
Cellulosa
Glucomannani
Lignine
Galattomannani
Pentosani insolubili
Betaglucani Emicellulosa
Inulina
Oligosaccaridi
Inulina
Fruttoligosaccaridi (FOS)
Introduzione
5
1.1.1 Fibre insolubili
Le fibre insolubili sono presenti principalmente nella crusca di cereali,
sono caratterizzate soprattutto dalla loro capacità di legare l’acqua (la
cellulosa purificata ne può assorbirne da 5 a 10 volte il suo peso, la
crusca ne assorbe circa 25 volte il suo peso). L’assunzione di fibra
insolubile determina l’aumento della massa fecale, un accelerato transito
intestinale, e la riduzione del tempo di contatto con la mucosa intestinale
di alcune sostanze potenzialmente dannose, limitando gli eventuali
danni. Come descritto nei paragrafi successivi questo tipo di fibra è
particolarmente indicata nella regolazione delle funzioni gastrointestinali
(prevenzione e trattamento della stipsi e della diverticolosi intestinale).
1.1.2 Fibre solubili
Le fibre solubili sono contenute principalmente nella frutta, in alcuni
legumi, nelle verdure e nei fiocchi d'avena. Hanno la proprietà di
formare gel e di essere altamente fermentabili dalla microflora
intestinale. Determinano rallentamento dello svuotamento gastrico e
senso di sazietà, ed a livello intestinale causano un rallentamento del
transito intestinale e della sua peristalsi, un aumento dell'eliminazione
degli acidi biliari, una riduzione dell'assorbimento e della produzione di
colesterolo.
Introduzione
6
1.2 Natura chimica della fibra
Dal punto di vista chimico la fibra è costituita da catene omo-etero
polisaccaridiche, lineari o ramificate, polimerizzate attraverso legami
glicosidici di tipo α o β, che si differenziano in base: al tipo di unità
saccaridica ricorrente, lunghezza della catena, tipo di legame
glicosidico, grado di ramificazione, peso molecolare. Inoltre si possono
ottenere fibre con proprietà chimico-fisiche diverse anche in dipendenza
della materia prima di provenienza, del processo tecnologico di
estrazione e della granulometria che si riesce ad ottenere.
1.2.1 Sottoclassi della fibra
¾ Cellulosa
La cellulosa è il più abbondante polisaccaride presente nei vegetali e
rappresenta circa il 15-30% del peso secco di tutta la parete cellulare
primaria. È costituita da un polimero lineare di molecole di glucosio,
collegate con un legame (beta 1,4). È altamente insolubile, e rappresenta
il costituente principale della crusca dei cereali. È comunque abbondante
anche nella frutta e nella verdura. La sua struttura fibrillare costituisce
l’armatura della parete secondaria dei vegetali e risulta completamente
inattaccabile sia dal corredo enzimatico dell’apparato digerente che dalla
maggior parte dei microrganismi che colonizzano l’intestino umano.
Introduzione
7
¾ Emicellulose
Si tratta di una famiglia eterogenea di composti, a struttura ramificata,
costituiti da zuccheri differenti dal glucosio (principalmente xilosio ed
arabinosio). Le emicellulose sono parzialmente solubili in soluzioni
acide od alcaline, ma non in acqua. Sono ben rappresentate soprattutto
nei cereali e nelle patate. Svolgono il ruolo di “collante” nelle pareti
cellulari di tessuti parzialmente lignificati. Nei cereali le principali
emicellulose sono rappresentate dai ß-glucani (polimeri ramificati del
glucosio collegati talora da legami beta 1,3 invece che beta 1,4) presenti
nel rivestimento del chicco di alcuni cereali tra cui orzo ed avena, e dagli
arabinoxilani, definiti anche pentosani in quanto composti da zuccheri
quali xilosio e arabinosio che presentano cinque atomi di carbonio.
¾ Pectine
Sono polimeri lineari, costituiti in prevalenza da acido glucuronico e
acido galatturonico legati da legami α-(1→4), con interposte molecole di
xilosio, ramnosio e galattosio. Sono solubili in acqua calda e con il
raffreddamento danno origine a gel. Ne è ricca la frutta (specie i frutti di
bosco), ma anche alcuni vegetali come il pomodoro.
L’introduzione di pectine nell’alimentazione può essere ottenuta anche
con l’ingestione di prodotti quali confetture e marmellate; infatti le
pectine sono spesso utilizzate come additivo naturale per la loro capacità
di formare gel ad alte concentrazioni, e di aumentare la viscosità di cibi
liquidi. Inoltre le pectine sono utilizzate come stabilizzanti in prodotti
acidi a base di latte (Voragen et al. 1995).
Introduzione
8
¾ Galattomannani e glucommannani
Questi polisaccaridi, riccamente presenti nel rivestimento dei semi di
alcuni legumi, sono costituiti da catene rispettivamente di mannosio e
glucosio cui sono collegati, in posizione laterale, molecole di galattosio.
I mannani presentano una struttura composta da catene lineari con
legami (1→4)-ß-D-mannosio. I glucomannani sono polimeri lineari
composti da (1→4)-ß-D-mannosio e (1→4)-ß-D-glucosio in rapporti
diversi in relazione alla specie vegetale considerata. I galattomannani
invece presentano una catena lineare base di mannosio, con catene
laterali di galattosio in rapporti differenti nelle varie specie.
¾ Betaglucani
Sono polisaccaridi composti da unità di beta-D-glucopiranosile con
legami (1→4) e (1→3), possono essere considerate catene di cellulosa
con circa il 70% di 4-O-beta-D-glucopiranosile interrotto da catene di
unita’ di 3-O-beta-D-glucopiranosile. La distribuzione di queste unita’
non e’ casuale, i legami (1→4) si presentano in gruppi di due o tre, quelli
(1→3) sono singoli. L’appartenenza al gruppo di fibra solubile ne
garantisce una certa viscosità, parametro che e’ comunque relazionato al
peso molecolare della fibra ed alla sua concentrazione in soluzione.
¾ Inulina
E’ un polifruttano di riserva costituito da una catena di molecole di
fruttosio, con grado di polimerizzazione da 2 a 60. Le catene che
costituiscono l’inulina sono lineari e le unità sono legate da legami β-
(1→2) terminanti con una molecola di glucosio.
Introduzione
9
L’inulina è completamente resistente agli attacchi enzimatici degli
enzimi digestivi, ma viene fermentata nel grande intestino, sostenendo
selettivamente la crescita dei bifidobatteri in esso presente. L’inulina
quindi favorisce il riequilibrio della flora intestinale, potenziandone
l’attività e migliorandone il metabolismo.
E’ possibile riscontrarla in grandi quantità in alcuni vegetali a bulbo
quali aglio e cipolle e in radici edibili come quella di cicoria.
1.2.2 Caratteristiche chimiche della fibra
Le caratteristiche della fibra che influenzano le funzioni gastriche
includono:
¾ Viscosità
¾ WHC (water holding capacity, capacità di trattenere acqua),
¾ Capacità di fare legami con altre molecole
¾
Fermentescibilità (capacità di fermentare).
La viscosità è una caratteristica riferita alla capacità di alcuni
polisaccaridi di ispessirsi, e quindi aumentare di volume, in presenza e a
contatto con liquidi. Gomme, pectine e β-glucani possono formare
soluzioni viscose, quindi l’attitudine all’aumento di volume dipende
dalla composizione chimica dei polisaccaridi (Gallaher & Schneeman
1996), inoltre alcuni studi hanno dimostrato che l’idrolisi di questi
polisaccaridi causa aumento della viscosità (Tietyen et al. 1995).
Ricevi informazioni sui nostri servizi, sulle offerte e non perdere news e consigli su università e lavoro.
