Fibre alimentari: classificazione, effetti e fabbisogno
Le fibre alimentari sono rappresentate da carboidrati resistenti alla digestione nell’intestino umano, i quali compongono le cellule vegetali.
Classificazione
Le fibre possono essere classificate in base a diverse caratteristiche, la più comune classificazione si basa sulla loro solubilità in acqua, vengono così distinte in solubili (pectine, gomme, mucillagini) e insolubili (cellulosa, emicellulosa, lignina).
Molte fibre insolubili, tra cui cellulosa ed emicellulosa, generano un aumento della massa fecale, e non sono digerite dal microbiota intestinale. Invece, molte fibre solubili sono fermentate dal microbiota, il che porta alla produzione di metaboliti, tra cui gli SCFAs.
Le fibre alimentari vengono anche classificate in polisaccaridi non amidacei (NSPs, cellulosa, emicellulosa, pectine, gomme, mucillagini, β-glucani), amido resistente (RS, frazione di amido che resiste alla digestione) e oligosaccaridi resistenti (ROs, FOS e GOS).
Al contrario degli oligosaccaridi resistenti, molti NSPs solubili, tra cui polimeri ad alto peso molecolare come gomma di guar, pectine e β-glucani, sono viscosi, il che indica che hanno la capacità di formare strutture di gel nel tratto intestinale il che può portare ad un ritardo nell’assorbimento del glucosio e dei lipidi, influenzando il metabolismo post-prandiale.
In generale, le fibre solubili sono più fermentabili ed hanno una maggiore viscosità rispetto alle insolubili. D’altro lato, non tutte le fibre solubili sono viscose (es. gomma di acacia parzialmente idrolizzata e gomma di acacia) ed alcune fibre insolubili sono fermentabili.
Effetti
Le fibre influenzano la fame/sazietà tramite diversi meccanismi.
L’aumento dei tempi di masticazione degli alimenti ricchi di fibre stimola, tramite la fase cefalica, la preparazione del tratto digestivo, con produzione di saliva e di succhi gastrici, il che contribuisce alla distensione dello stomaco.
La distensione dello stomaco genera segnali di pienezza e sazietà, tramite stimolazione di meccanocettori e segnali endocrini mediante la secrezione di grelina. Alcune fibre solubili/viscose legano l’acqua, questo contribuisce alla distensione dello stomaco. Le fibre possono, inoltre, rallentare i tempi di svuotamento gastrico.
Gli SCFAs legandosi ai recettori FFA2-3 presenti sulle cellule enteroendocrine dell’intestino inducono il rilascio del Peptide YY e di GLP-1, ormoni che regolano la fame e l’assunzione calorica.
Le fibre rallentano anche il transito intestinale con rallentamento dell’assorbimento di nutrienti, quali glucosio, con riduzione del picco glicemico post-prandiale.
Le fibre alimentari hanno un effetto lassativo per la loro capacità di aumentare la massa fecale. Le fibre insolubili aumentano la massa fecale e la velocità di transito intestinale tramite una stimolazione meccanica/irritante delle mucosa intestinale, inducendo secrezione e peristalsi. Le fibre contenute nei cereali integrali sono le più efficaci ad aumentare la massa fecale.
Al contrario, le fibre solubili e viscose, vengono fermentate da parte del microbiota, contribuiscono all’aumento della massa fecale grazie a 1) legame dell’acqua, 2) aumento della massa batterica e 3) prodotti della fermentazione, quali gas e SCFAs.
Feci più grandi e morbide possono facilitare l’evacuazione e ridurre il tempo di transito intestinale (colon), il che può alleviare la costipazione.
Le fibre solubili e viscose riducono il riassorbimento dei sali biliari con conseguente aumento della loro escrezione fecale, questo porta all’aumento della loro sintesi da parte del fegato a partire dal colesterolo, con un conseguente effetto di riduzione dei livelli di colesterolo circolante.
Microbiota intestinale
Le fibre fermentabili devono i loro effetti benefici alla loro influenza sulla composizione della flora intestinale. I prebiotici sono delle sostanze non digeribili che presentano degli effetti benefici per l’uomo in quanto stimolano la crescita e l’attività di un limitato numero di batteri, in particolare bifidobatteri e lattobacilli, che sono considerati benefici per la salute umana. Tra gli effetti benefici dei prebiotici vi è l’aumento della funzione della barriera intestinale, la riduzione delle popolazioni batteriche patogene (es. clostridi) e l’aumento della produzione di SCFAs, acidi grassi a catena corta, quali acetato, propionato e butirrato.
Le fibre alimentari e gli SCFAs stimolano la produzione e secrezione di muco. Il microbiota e la dieta sono due importanti componenti che permettono di mantenere la normale struttura e produzione del muco intestinale. Un alterato microbiota può portare alla deteriorazione dello strato di muco e può aumentare la suscettibilità alle infezioni e lo sviluppo di uno stato infiammatorio cronico.
I colonociti, cellule epiteliali del colon, utilizzano preferenzialmente il butirrato come fonte energetica, anche quando substrati quali glucosio e glutammina sono disponibili. Il butirrato è considerato un nutriente chiave nel determinare l’attività metabolica e la crescita dei colonociti.
Il butirrato regola anche l’assorbimento di acqua e sodio, e può aumentare l’assorbimento di calcio ed altri minerali, riducendo il pH del colon, può anche inibire la crescita di potenziali patogeni e promuovere la crescita di batteri probiotici come bifidobatteri e lattobacilli. Le fibre alimentari si differenziano nel rapporto e nel tasso di produzione degli SCFAs.
Gli SCFAs sono anche coinvolti nella regolazione e nel mantenimento della funzione del sistema immunitario.
Carenza
Diete ad alto contenuto proteico e basso in carboidrati e fibre non solo riducono la produzione di tutti gli SCFAs, ma portano anche ad un aumento di metaboliti derivanti dalla fermentazione degli amminoacidi, come ammoniaca, ammine, composti fenolici, solfiti, indoli. La natura citotossica e proinfiammatoria di questi metaboliti contribuisce allo sviluppo di malattie croniche.
Eccesso
Le fibre che sono fermentate velocemente possono portare ad un’eccessiva produzione di gas e conseguente gonfiore. I pattern di fermentazione possono essere correlati al peso molecolare, lunghezza della catena, e struttura della fibra. Molecole a catena corte, come i FOS, sono generalmente fermentati più velocemente rispetto a molecole più grandi e con catene più lunghe come la gomma di acacia e la gomma di guar parzialmente idrolizzata (PHGG).
I FODMAPs (oligo-, di-, e monosaccaridi fermentabili e polioli) sono dei carboidrati a catena corta osmoticamente attivi che sono scarsamente assorbiti e rapidamente fermentati da parte del microbiota, portano all’aumento del contenuto luminale di acqua data la loro attività osmotica, e di gas in seguito alla loro fermentazione, causando distensione intestinale e inducendo sintomi gastrointestinali negli individui suscettibili. Un approccio dietetico povero di FODMAPs si è dimostrato migliorare i sintomi nella sindrome dell’intestino irritabile (IBS).
La tolleranza alle fibre è individuale e spesso aumenta nel tempo grazie all’adattamento alla maggiore assunzione, sia del tratto gastrointestinale sia del microbiota.
Non tutte le fibre hanno lo stesso effetto sulla tolleranza, i FOS possono causare sintomi anche a basse dosi (10g), mentre altre fibre, come polidestrosio e amido resistente possono essere consumate fino a 50g senza sintomi. Sembra che la veloce e completa fermentazione nel piccolo intestino sia correlata all’intolleranza GI.
Fattori antinutrizionali
Gli alimenti ricchi di fibre contengono anche sostanze considerate fattori antinutrizionali in quanto possono ridurre la biodisponibilità di alcuni nutrienti, tra questi vi sono gli inibitori della tripsina, contenuti maggiormente nei legumi, che hanno la capacità di inibire la tripsina, enzima necessario per la digestione delle proteine, i tannini contenuti nei legumi e nei cereali, che possono legare le proteine e formare complessi insolubili limitandone la digestione e l’assorbimento, i fitati, contenuti maggiormente nei cereali, che possono ridurre l’assorbimento di minerali quali Ca, Fe, Mg e Zn.
La cottura, comunque, permette di inattivare gran parte di questi composti, così come diversi trattamenti che vengono applicati durante la produzione degli alimenti vegetali.
Fabbisogno
L’assunzione raccomandata per gli adulti sani è di 12,6-16,7 g/1000 kcal, con almeno 25 g/die anche in caso di apporti energetici <2000 kcal/die. Di questi, i 2/3 dovrebbero essere rappresentati da fibre solubili, e 1/3 da fibre insolubili.
Potere energetico
I colonociti metabolizzano gran parte del butirrato, il fegato il propionato, muscoli e cervello l’acetato. Il valore energetico delle fibre solubili, le uniche ad essere metabolizzate dal microbiota con la produzione di SCFA, anche se influenzato da molti fattori, è stimato essere di ~2 kcal/g.
Fonti alimentari
Le fonti di fibre sono rappresentate da tutti gli alimenti di origine vegetale. Tra questi, le maggiori fonti di fibre insolubili sono i cereali integrali e le verdure. Le maggiori fonti di fibre solubili sono i legumi, la frutta fresca e la frutta secca.
Bibliografia
Fiber and prebiotics: mechanisms and health benefits. Slavin J. Nutrients. 2013 Apr 22;5(4):1417-35. doi: 10.3390/nu5041417.
The Impact of Dietary Fiber on Gut Microbiota in Host Health and Disease. Makki K, Deehan EC, Walter J, Bäckhed F. Cell Host Microbe. 2018 Jun 13;23(6):705-715. doi: 10.1016/j.chom.2018.05.012.
Dietary fibre in foods: a review. Dhingra D, Michael M, Rajput H, Patil RT. J Food Sci Technol. 2012 Jun;49(3):255-66. doi: 10.1007/s13197-011-0365-5. Epub 2011 Apr 12.
The Role of Fiber in Energy Balance. Hervik AK, Svihus B. J Nutr Metab. 2019 Jan 21;2019:4983657. doi: 10.1155/2019/4983657. eCollection 2019.
Low-FODMAP Diet Improves Irritable Bowel Syndrome Symptoms: A Meta-Analysis. Altobelli E, Del Negro V, Angeletti PM, Latella G. Nutrients. 2017 Aug 26;9(9):940. doi: 10.3390/nu9090940.
Effect of Blanching on the Content of Antinutritional Factors in Selected Vegetables. T C Mosha, H E Gaga, R D Pace, H S Laswai, K Mtebe. Plant Foods Hum Nutr. 1995 Jun;47(4):361-7. doi: 10.1007/BF01088275.
Implications of Antinutritional Components in Soybean Foods. I E Liener. Crit Rev Food Sci Nutr. 1994;34(1):31-67. doi: 10.1080/10408399409527649.
Fiber and Functional Gastrointestinal Disorders. Shanti Eswaran, Jane Muir, William D Chey. Am J Gastroenterol. 2013 May;108(5):718-27. doi: 10.1038/ajg.2013.63. Epub 2013 Apr 2.
