Indice
Nel precedente articolo di questa serie abbiamo visto l’importanza della struttura dei diversi alimenti e come si possano ottenere cibi molto diversi partendo da uno stesso ingrediente.
In questo approfondiremo la progettazione di alimenti funzionali.
Progettazione e realizzazione di alimenti funzionali
Gli alimenti funzionali possono essere definiti come una categoria di prodotti alimentari che, se consumati regolarmente, portano al mantenimento e/o miglioramento della salute del consumatore [1, 2].
Solitamente, i prodotti alimentari vengono funzionalizzati mediante aggiunta di molecole bioattive come ad esempio vitamine, carotenoidi, oli ricchi di omega-6 e omega-3, etc. [3, 4].
Per la funzionalizzazione dei prodotti alimentari, è però necessario sviluppare strutture specifiche e su misura.
Funzionalizzazione di bevande
Tra i prodotti alimentari, le bevande sono consumate in tutto il mondo e rappresentano il target perfetto per la funzionalizzazione.
Basti pensare alle bevande energetiche, sportive, e a base vegetale (comunemente chiamate latte di soia, latte di avena, ecc.) [5].
Immaginiamo assieme di funzionalizzare una bevanda, arricchendola con oli contenenti elevate proporzioni di acidi grassi omega-6 e omega-3 (come l’olio di pesce e di avena).
Gli acidi grassi di tipo omega-6 e omega-3 sono essenziali per il mantenimento delle funzioni fisiologiche e della salute dell’essere umano e per questo sono anche chiamati acidi grassi essenziali.
Andiamo ora incontro a diverse sfide:
- Incorporare l’olio in una bevanda acquosa
Olio e acqua non si mischiano tra loro; per riuscirci, bisogna quindi disperdere l’olio nella bevanda sotto forma di goccioline e formulare un’emulsione;
- Gli acidi grassi omega-6 e omega-3 sono facilmente ossidabili
Questo comporta una diminuzione del loro valore nutrizionale e l’insorgere di off-flavour (aroma sgradevole). La preparazione di un’emulsione comporta la formazione di numerose goccioline con un conseguente aumento dell’area in cui in cui l’ossigeno può entrare in contatto con l’olio;
- Definire in quale tipo di bevanda verrà aggiunta l’emulsione
Bisogna considerare la sua acidità, i possibili trattamenti termici e l’interazione con altri ingredienti presenti nella bevanda.
Dopo aver preso in considerazione tutti questi aspetti, si può passare alla progettazione della bevanda funzionale che soddisfi le esigenze del consumatore.
Esempi di funzionalizzazione
Ecco di seguito alcuni esempi di emulsioni formulate per veicolare e proteggere oli ricchi di acidi grassi omega-6 e omega-3.
- Yogurt da bere
In questo caso la soluzione proposta è quella di progettare un’emulsione con un estratto di abete, un nuovo tipo di emulsionante e stabilizzante naturale a valore aggiunto, che contiene antiossidanti in grado di proteggere gli acidi grassi dall’ossidazione. Le emulsioni formate con questo estratto sono stabili e possono essere aggiunte allo yogurt senza alterarne le proprietà chimico-fisiche [6].
Un approccio simile, dove il design della struttura ha portato all’ottenimento di un prodotto funzionale, è stato applicato anche per la progettazione di altri alimenti funzionali.
- Formaggio arricchito in vitamina D e acidi grassi essenziali
È stata per prima cosa progettata un’emulsione stabilizzata con proteine del latte e lecitina e con vitamina D solubilizzata nell’olio. L’emulsione è poi stata aggiunta al latte per produrre formaggio [7];
- Crema al cioccolato da spalmare
L’olio di palma è stato sostituito da cellulosa e olio, che hanno formato una struttura in grado di sostituire i grassi saturi presenti nell’olio di partenza e allo stesso tempo hanno arricchito il prodotto di acidi grassi essenziali e fibre [8].
Questi pochi esempi mostrano come il design della struttura alimentare possa essere utilizzato per la funzionalizzazione di diversi prodotti alimentari, aumentandone il valore nutrizionale e i benefici per la salute.
Relazione tra struttura alimentare e biodisponibilità dei nutrienti
Agendo sul design della struttura alimentare si può modulare la biodisponibilità di macro e micronutrienti durante la digestione e controllare l’apporto calorico dei diversi nutrienti [9,10].
Ad esempio, se viene creata una struttura formata da carboidrati indigeribili e in grado di intrappolare l’olio, nel prodotto finale la biodisponibilità degli acidi grassi presenti nell’olio sarà ridotta [11].
Attualmente sulle etichette dei prodotti alimentari viene solo riportato il valore nutrizionale, mentre la biodisponibilità non viene considerata.
A tal proposito, un recente articolo ha sottolineato che le linee guida dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) dovrebbero tenere in considerazione come la struttura degli alimenti influisca sulla biodisponibilità dei singoli nutrienti, al fine di evitare informazioni fuorvianti [12].
Infatti, se in un prodotto è presente una struttura che rende i lipidi non accessibili agli enzimi digestivi, nell’etichetta viene comunque riportato il contenuto calorico derivante dalla completa digestione di questi lipidi.
Un esempio pratico
Immaginiamo ora due prodotti: uno contenente dell’olio liquido e uno contenente una elevata quantità di grassi saturi, solidi a temperatura ambiente e noti per essere responsabili di insorgenza di malattie cardio-circolatorie se consumati in abbondanza, resi indigeribili grazie alla struttura che abbiamo precedentemente descritto.
Basandoti solo sull’etichetta nutrizionale quale sceglieresti?
Molto probabilmente, selezioneresti il prodotto contente l’olio liquido in quanto ritenuto più salutare per il ridotto contenuto di acidi grassi saturi.
Questa decisione però non tiene in considerazione la digeribilità di ogni singolo macro e micronutriente, in quanto non riportata in etichetta [13].
Il concetto di rendere indigeribile un ingrediente alimentare può essere esteso ad altri macro e micronutrienti che dovrebbero essere ridotti nella nostra dieta, come sale e zucchero.
Invece di sostituirli, possiamo sviluppare una struttura che li renda inaccessibili durante la digestione preservando gli attributi sensoriali.
Sulla base di queste considerazioni, gli scienziati degli alimenti dovranno sempre più valutare come sviluppare nuove strutture poiché una struttura alimentare non correttamente progettata può portare a uno sbilanciato apporto nutrizionale causato dall’indisponibilità di specifici nutrienti.
Conclusioni
Scegliere e progettare una corretta struttura negli alimenti funzionali può variare significativamente la disponibilità di determinati nutrienti.
Abbiamo visto come incorporare micronutrienti importanti per la nostra salute non è sempre facile e immediato, in questi casi saper scegliere le corrette strutture e metodi di incorporazione è una sfida che gli scienziati degli alimenti sono in grado di risolvere egregiamente.
Articolo scritto nell'ambito del progetto LOMBARDY HEALTH BIO - Bando Filiere 2022 - CUP F68C22000490003
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[1] Doyon, M. and J. Labrecque, Functional foods: a conceptual definition. British Food Journal, 2008. 110(11): p. 1133-1149. https://doi.org/10.1108/00070700810918036
[2] Siró, I., et al., Functional food. Product development, marketing and consumer acceptance-a review. Appetite, 2008. 51(3): p. 456-67. https://doi.org/10.1016/j.appet.2008.05.060
[3] McClements, D.J., et al., Structural design principles for delivery of bioactive components in nutraceuticals and functional foods. Critical reviews in food science and nutrition, 2009. 49(6): p. 577-606. https://doi.org/10.1080/10408390902841529
[4] McClements, D.J., Food Emulsions: Principles, Practices, and Techniques, Third Edition. 2015: CRC Press. https://doi.org/10.1201/b18868
[5] Corbo, M.R., et al., Functional Beverages: The Emerging Side of Functional Foods Commercial Trends, Research, and Health Implications. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2014. 13(6): p. 1192-1206. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12109
[6] Valoppi, F., et al., Spruce galactoglucomannan-stabilized emulsions as essential fatty acid delivery systems for functionalized drinkable yogurt and oat-based beverage. European Food Research and Technology, 2019. 245(7): p. 1387-1398. https://doi.org/10.1007/s00217-019-03273-5
[7] Stratulat, I., et al., Enrichment of cheese with vitamin D3 and vegetable omega-3. Journal of Functional Foods, 2015. 13: p. 300-307. https://doi.org/10.1016/j.jff.2015.01.004
[8] David, A., et al., Oleogelation of rapeseed oil with cellulose fibers as an innovative strategy for palm oil substitution in chocolate spreads. Journal of Food Engineering, 2021. 292: p. 110315. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110315
[9] McClements, D.J., Future foods: a manifesto for research priorities in structural design of foods. Food & Function, 2020. 11(3): p. 1933-1945. https://doi.org/10.1039/C9FO02076D
[10] McClements, D.J., et al., Enhancing Nutraceutical Performance Using Excipient Foods: Designing Food Structures and Compositions to Increase Bioavailability. 2015. 14(6): p. 824-847. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12170
[11] Ashkar, A., et al., Impact of different oil gelators and oleogelation mechanisms on digestive lipolysis of canola oil oleogels. Food Hydrocolloids, 2019: p. 105218. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105218
[12] Astrup, A., et al., WHO draft guidelines on dietary saturated and trans fatty acids: time for a new approach? BMJ, 2019. 366: p. l4137. https://doi.org/10.1136/bmj.l4137
[13] Guo, Q., et al., Modulating fat digestion through food structure design. Progress in Lipid Research, 2017. 68: p. 109-118. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2017.10.001
