Amidi resistenti, sano microbiota e perdita peso

Stanno per sbocciare ovunque, come ogni anno, le più fantasiose formule magiche per adulti avviliti dai propri errori alimentari, in cerca di una redenzione estetica quanto più rapida possibile. Se a qualcuno di questi interessasse anche protezione da infezioni di ogni tipo, consiglio di rivolgersi ai carboidrati complessi ricchi di amidi resistenti.

La nostra alimentazione quotidiana è una sfida di tenacia e resistenza ai continui, multipli e ben studiati attacchi dell’industria alimentare mondiale. Cibi che ufficialmente rappresentano solo fonti di proteine, se provenienti dalle instancabili mani dei consulenti gastronomici aziendali, si trasformano in tradimenti nutrizionali, per i quali la biochimica dell’organismo paga un costo elevatissimo.

Le difese cellulari e batteriche del nostro intestino si smagliano, consentendo aggressioni microbiche varie ed eventuali, oltre che un intasamento da scorie metaboliche che, all’interno intossica e all’esterno “ingrassa” il nostro aspetto.

E giù a demonizzare ora questa, ora quella classe di macronutrienti, arrogandosi a turno il titolo, spesso autoassegnato, di esperti della dieta e della salute pubblica.

Questo il business di ogni primavera-estate.

Passiamo alla scienza.

Fobia da carboidrati in dieta: colpa dell’amido

L’amido è un polisaccaride complesso insolubile in acqua, utilizzato come riserva di zucchero nelle cellule vegetali. Rappresenta la più importante fonte di atomi di carbonio disponibili all’assorbimento ed utilizzabili dal metabolismo cellulare umano.

Si trova in gran quantità nei tessuti vegetali come tuberi, nei cereali e nei legumi in forma cristallina nei granuli di amido all’interno delle cellule vegetali.

Rappresentazione grafica della provenienza ed organizzazione molecolare delle tre biomolecole di riserva: amido, glicogeno e cellulosa.
Biomolecole di riserva: amido, glicogeno e cellulosa.

L’amido è costituito da amilosio (catena lineare di unità di glucosio) e amilopectina (catena ramificata di unità di glucosio). Una bella ed imponente molecola, quella dell’amido.

Struttura ad elica dell'amilopectina.
Struttura molecolare dell’amilopectina.

La disposizione dell’amilosio e dell’amilopectina all’interno del granulo di amido mostra proprietà semicristalline che lo rendono insolubile a temperatura ambiente e resistente alla digestione da parte degli enzimi presenti nell’apparato digerente umano.

Quindi, di per sè, l’amido non riuscirebbe ad interferire con il nostro metabolismo alimentare, nè tanto meno a causare incrementi di peso corporeo.

Ma siccome le esigenze di sopravvivenza, qualche millennio fa, prevalevano sui canoni estetici, l’uomo ha inventato, per tentativi, il modo di incamerare anche l’energia chimica contenuta in questa molecola di riserva vegetale.

Il fuoco. La cottura. L’assimilazione

Affinché l’amido presente nei granuli diventi digeribile è necessario che perda la sua struttura cristallina e ordinata e passi ad una struttura disordinata, con le caratteristiche di un gel (gelatinizzazione).

Il processo di gelatinizzazione dell’amido a partire dai granuli è resa possibile dal riscaldamento in ambiente acquoso. In queste condizioni i granuli di amido, idratandosi progressivamente, si gonfiano e l’amido perde la sua struttura cristallina.

Granuli di amido evidenziati in blu, in cellule di patata.
Granuli di amido in cellule di patata.

L’amilopectina e l’amilosio entrano in soluzione formando legami con le molecole di acqua.

Tale fenomeno si può osservare quando si cuociono in acqua pasta, riso, farine o semole (ad esempio nella preparazione di semolini e polenta) oppure in forno durante la cottura di impasti a base di farina ad alto contenuto d’umidità (es preparazione del pane, gatò, sformati di pasta e riso o dolci).

A seguito della gelatinizzazione le catene dell’amilosio e dell’amilopectina sono molto più esposte all’azione digestiva umana, rispetto ad un amido non gelatinizzato.

Quindi questo processo è fondamentale per favorire l’utilizzazione metabolica dell’amido contenuto negli alimenti.

Ulteriori manipolazioni umane dell’amido

Lo troviamo nel ketchup, nelle creme per pasticceria, budini e dessert, salse, carni in scatola, formaggi fusi, snacks vari. L’amido e i suoi derivati: gli amidi modificati.

A cosa servono i trattamenti?

I trattamenti hanno lo scopo di migliorare la performance, a seconda delle esigenze, in modo da conferire particolari proprietà come maggiore resistenza alla cottura, maggiore stabilità agli acidi, termoresistenza a basse temperature.

I prodotti in cui l’amido modificato è inserito come ingrediente, hanno una maggiore resistenza alla cottura, sono più stabili. In alcuni casi, permettono di abbreviare i tempi di preparazione.

Naturalmente si può preparare un budino anche con il semplice amido ma l’uso dell’amido modificato permette di abbreviare i tempi di lavorazione e magari di conferire una certa palatabilità.

In certi casi, l’uso di un amido modificato consente il risparmio delle materie prime (latte, uova, farina) con primo, ed unico, vantaggio quello economico per l’industria.

Amidi modificati e il loro dono dell’ubiquità

Alcuni amidi sono modificati con trattamenti chimici: l’amido contiene infatti gruppi di atomi (idrossili) che potrebbero reagire con composti chimici acidi, inorganici o organici, compromettendone l’uso.

Con uno o più trattamenti chimici, si introducono nella molecola gruppi di atomi (acetati, idrossipropilici, fosforici) più stabili e rispondenti alle esigenze gastronomiche moderne.

Altri amidi vengono, invece, modificati con trattamenti fisici, cioè mediante somministrazione di calore o per azione meccanica.

Ma esistono anche amidi modificati con trattamento enzimatico: l’amido è sottoposto a scissione parziale della propria struttura. Questo aumenta la sua solubilità in acqua. Con questo trattamento si ottengono le maltodestrine.

Tutti gli amidi modificati industrialmente hanno funzioni addensanti, stabilizzanti, emulsionanti.

La loro presenza nei cibi raffinati e confezionati è una tollerata costante. Sono praticamente ovunque: se acquistiamo cibi pre-cotti o confezionati. L’amido, in mano all’uomo, ha assunto ormai una nuova identità, biologicamente estranea alla propria natura originaria.

L’amido naturale in parte “resiste”

Eppure non tutto l’amido naturale che ingeriamo viene assorbito in seguito alla digestione. Questa frazione si chiama amido resistente (o resistant starch RS) ed è incluso tra le fibre vegetali.

A seguito della gelatinizzazione a caldo, le catene dell’amilosio e della amilopectina sono molto più esposte all’azione degli enzimi digestivi rispetto ad un amido non gelatinizzato.

Quindi la cottura è fondamentale per favorire l’utilizzazione metabolica e l’assimilazione dell’amido contenuto negli alimenti.

Se a caldo si assimila meglio, a freddo…

Il raffreddamento, al contrario, favorisce il ripristino della struttura ordinata con conseguente “ri-cristallizzazione o retrogradazione” dell’amido.

Schematizzazione grafica della struttura molecolare dell'amido: dalla gelatinizzazione a caldo alla retrogradazione quando torna a temperatura inferiore.
Amido: dalla gelatinizzazione a caldo alla retrogradazione in rafreddamento.

Sebbene l’amido in realtà non riesca mai a tornare in una configurazione simile a quella iniziale, si forma una struttura intermedia rigida dovuta al ri-arrangiamento delle catene di amilosio e amilopectina, con esclusione delle molecole di acqua.

Un esempio di ri-cristallizzazione dell’ amido si può osservare quando il pane diventa raffermo.

Il pane preparato con lievito madre è un buon esempio di fonte di amidi resistenti, man mano che invecchiando diventerà raffermo.
Pane prodotto con lievito madre che, invecchiando, conterrà una quantità elevata di amido divenuto “resistente” alla nostra digestione, ma, per fortuna, non a quella dei batteri intestinali.

L’amido ri-cristallizzato può essere nuovamente gelatinizzato sottoponendolo a calore.

Si sconsiglia quindi, a chi sia particolarmente attento all’indice glicemico degli alimenti che assume, di riscaldare nuovamente alimenti invecchiati o freddati.

Variabili di ri-cristallizzazione dell’amido

La ri-cristallizzazione dell’amido, come la gelatinizzazione, sono influenzati da diversi fattori.

Acqua e temperatura: l’umidità minima richiesta per il processo di gelatinizzazione è circa 25% e la temperatura tra 50 e 70°C, a seconda dell’origine vegetale dell’amido.

La presenza di soluti (cloruro di sodio, zuccheri), di lipidi o proteine: a particolari concentrazioni determinano un aumento della temperatura di gelatinizzazione e rallentano la velocità di retrogradazione dell’amido.

Inoltre, l’origine vegetale dell’amido è il primo fattore ad incidere sulla sua velocità di ri-cristallizzazione.

Gli amidi: una famiglia variegata

Non tutti gli amidi sono uguali. Essi differiscono soprattutto per il diverso rapporto tra amilosio e amilopectina.

L’amilosio tende a ri-cristallizzare molto più velocemente dell’amilopectina, quindi il tempo che impiega l’amido a ri-cristallizzare dipende essenzialmente dalla quantità di amilosio presente.

Ne consegue che amidi ricchi in amilosio (mais, frumento, legumi) ri-cristallizzano più facilmente, rispetto agli amidi contenti percentuali più elevate di amilopectina (patata, riso).

Una pasta fredda, perciò, avrà un impatto sulla glicemia e quindi sul peso corporeo minore rispetto ad un riso freddo in insalata.

Pasta integrale e biologica alla Norma: con melanzane. Se consumata fredda sarà ricca di amidi resistenti perchè retrogradati.
Eliche di grano integrale biologico alla Norma, se consumate dopo un periodo di “riposo” in frigo, consentono un arricchimento della propria dieta in amidi resistenti del frumento, di ottima qualità per la salute del microbiota intestinale.
Insalata di riso integrale e biologico è un esempio di retrogradazione dell'amido, dopo cottura, se raffreddato e consumato freddo.
Insalata di riso integrale e biologico con condiriso preparato fresco, consente di assumere, soprattutto in estate, una gran quantità di ottimi amidi resistenti.

Infatti, maggiore è la ri-cristallizzazione dell’amido di un cibo, minore sarà la quantità che saremo in grado di assimilarne da quell’alimento.

Ancora, minore sarà la percentuale di glucosio che raggiungerà il sangue, consentendo un miglior controllo della glicemia.

Impatto degli amidi resistenti sul microbiota: lo studio

Nonostante sia noto che i microrganismi intestinali giochino un ruolo nella digestione del cibo che consumiamo, i contributi specifici di ciascun microrganismo non sono stati ancora ben compresi.

Per colmare queste lacune scientifiche, è stata impiegata dai ricercatori della Helmholtz Zentrum di Monaco-Neuherberg, guidati da Tanja V. Maier, una combinazione di approcci molecolari in grado di determinare le identità dei microrganismi presenti nell’intestino durante la digestione di amido alimentare.

I prebiotici e gli amidi resistenti

I prebiotici includono classi di carboidrati alimentari che sono resistenti alla degradazione nel piccolo intestino (intestino tenue) ma vengono invece metabolizzati dai microrganismi nel colon.

Qui, i composti indigeribili per l’uomo, vengono fermentati dagli organismi enterici in acidi grassi a catena corta, gas e altri prodotti, che direttamente o indirettamente incidono sulla salute dell’ospite.

La quantità ed i tipi di carboidrati che raggiungono il colon influenzano la composizione del microbiota intestinale ed i destini metabolici dei prodotti di degradazione microbica.

Gli alimenti ricchi in amidi resistenti ma fermentabili sono di grande interesse, come prebiotici, per il loro inestimabile potenziale benefico sulla salute umana.

Tipi di amidi resistenti e loro specifici effetti

Gli amidi resistenti (RS) sono stati classificati in 4 tipologie: RS Tipo1 è inaccessibile anche con metodi fisici, cioè mediante cottura o riscaldamento; RS Tipo2 è invece l’amido granulare nativo originario, formato da granuli non gelatinizzati.

Esistono, inoltre, anche RS Tipo3 che è, di fatto, amilosio ri-cristallizzato ed RS Tipo4, invece, chimicamente modificato per essere indigeribile.

A seconda della struttura posseduta da RS, i microrganismi intestinali hanno manifestato risposte differenti.

La tendenza prevalente è stata un incremento evidente di Bacteroides rispetto ai Firmicutes in seguito ad una dieta con RS Tipo4 ed opposta tendenza in seguito a dieta a base di RS Tipo2.

E’ il nutrimento che fa l’ospite

Una volta che gli amidi resistenti entrano nel colon in una forma che sia accessibile alla digestione microbica, tali composti vengono fermentati in acidi grassi a catena corta, come il butirrato.

Il butirrato ha moltissimi effetti benefici sulla salute dell’ospite umano, incluso l’apporto di energia chimica alle cellule epiteliali del colon (colonociti) ed il miglioramento della sensibilità all’insulina.

In accordo con le prime osservazioni, i ricercatori hanno rilevato risposte post-prandiali fisiologiche al glucosio e all’insulina significativamente attenuate nei pasti ricchi di amidi resistenti, confrontate con i pasti poveri di RS.

A digiuno, invece, tanto le diete ad elevato tenore di amidi resistenti quanto quelle a ridotto contenuto amidaceo, non avevano alcuna incidenza sulla concentrazione ematica di glucosio ed insulina.

Questi risultati suggeriscono una potenzialmente enorme utilità degli amidi resistenti nella regolazione della glicemia tra un pasto e l’altro, cioè negli intervalli più critici per diabetici e soggetti in sovrappeso.

Chi è di scena ?

Gli attori sulla scena enterica, ben nutrita di amidi resistenti, sono risultati essere naturalmente i tipi microbici coinvolti nel metabolismo di questi composti alimentari: Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale, e Ruminococcus bromii.

T. V. Maier e colleghi hanno determinato l’impatto degli amidi resistenti sul microbiota intestinale e sulle vie metaboliche microbiche, usando una combinazione di approcci “omici”, incluso il sequenziamento genetico dell’rRNA 16S, metaproteomici e metabolomici.

Si definiscono oggi scienze omiche quelle discipline che utilizzano tecnologie di analisi che consentono la produzione di informazioni (dati), in numero molto elevato e nello stesso intervallo di tempo.

Queste nuove metodologie di analisi sono utili per la descrizione e l’interpretazione dei sistemi biologici.

L’approccio “multi-omico” ha catturato i cambiamenti nella concentrazione di alcune specie batteriche, rispetto ad altre.

Sono stati, inoltre, registrati incrementi di specifiche proteine dopo una dieta ricca in RS, fornendo un approfondimento-chiave sulla reale influenza degli interventi dietetici sul microbiota intestinale.

Le proteine oggetto di interesse sono quelle che costituiscono il Sistema del Complemento: una cascata di reazioni enzimatiche che partecipa al processo di difesa contro le infezioni.

I doni del microbiota cresciuto con amidi resistenti

I dati combinati hanno, quindi, mostrato che una dieta ricca di amidi resistenti determina un incremento nel rapporto Firmicutes/Bacteroides.

Questa relativa abbondanza di alcuni membri specifici della famiglia dei Firmicutes è correlata a contemporanei aumenti di acidi grassi a catena corta.

L’analisi degli cidi grassi a catena corta ha, infatti, mostrato un leggero innalzamento nel livello di butirrato e propionato dei campioni fecali di soggetti partecipanti in dieta ricca di amidi resistenti.

Il butirrato, oltre ad avere capacità anti-tumorali ed anti-infiammatorie notevoli, si è accertato protegga dalla obesità indotta da alimentazione scorretta, senza causare riduzione dell’appetito.

Il propionato invece riduce l’assunzione di cibo (H. Lin et al.).

I conti tornano sempre, in biochimica

Tra le pieghe di questo complesso lavoro di ricerca e studio di coorte, emerge una realtà di semplice comprensione.

Una alimentazione ad alto contenuto di amidi resistenti determina incremento specifico dei generi Faecalibacterium, Roseburia e Ruminococcus.

Si aggiungano anche le tipologie microbiche Prevotellaceae, Eubacterium rectale, Akkermansia muciniphila.

Questi ceppi microbici sono responsabili della benefica produzione di butirrato nell’intestino.

Coerentemente, tali probiotici sono risultati scarseggiare nel microbiota intestinale di partecipanti allo studio affetti da Diabete Mellito di tipo2, rispetto ai colleghi sani.

Formule biologiche -non magiche- per il controllo del peso corporeo

L’aumento di peso generato dal consumo di prodotti a base di comuni carboidrati quali pane bianco, biscotti o simili prodotti con farine raffinate, è causato prevalentemente dalla velocità con cui il nostro organismo li assorbe da questi il glucosio contenuto nel loro amido.

La velocità di arrivo del glucosio nel sangue mette in allarme i sistemi di gestione guidati dall’insulina, che fisiologicamente accorre e immagazzina, sotto forma di grassi, i nostri eccessi di zuccheri.

Al contrario, i carboidrati contenenti gli amidi resistenti sono irraggiungibili dai nostri sistemi digestivi.

Non li assimiliamo noi ma, contemporanemente, foraggiano organismi intestinali che ci regalano composti anti-tumorali, anti-infiammatori, anti-diabetici ed anti-obesità.

Amidi resistenti e dove trovarli… o come crearli!

Gli amidi resistenti si trovano in diversi cibi: legumi, cereali integrali, patate, mais, zucca, platano, barbabietole, carote, pastinaca, igname, manioca, topinambur, castagne, noci.

Ma questi alimenti dovrebbero essere consumati crudi, perchè la cottura cambia la conformazione molecolare dell’amido che da “resistente” diventa assimilabile quasi completamente.

Se l’amido diventa del tipo adatto ai nostri sistemi digestivi vuol dire che non sarà più quello nutriente per il microbiota, con tutti i vantaggi salutari che si disperdono.

Alcuni dei cibi elencati vengono normalmente preferiti crudi, in piatti freschi e veloci o come spezza-fame. Ma altri…

Niente paura. La parola-chiave è: freddo.

Pasta, riso o patate, una volta cotti e messi in frigo a raffreddare, formano nuovamente e naturalmente gli amidi resistenti.

Il motto, d’ora in poi, sarà: “mai più minestre riscaldate!“.

Referenze bibliografiche

Informazioni su Ilaria G. Giuliani 6 Articoli
Mi occupo di Nutrizione Umana, approfondendo e aggiornando le mie competenze nel campo delle Terapie Nutrizionali Specifiche in caso di Stati Patologici e Dismetabolismi. Libera professionista nel settore della Consulenza Nutrizionale, ho condotto progetti didattici di Educazione Alimentare ed ho collaborato a Progetti di Ricerca in Microbiologia e Tecnologia Alimentare presso CNR-ISPA BARI.

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