Risposta glicemica e insulinemica del pane di grano duro

Nel mondo, il numero di persone affette da diabete di tipo 2 è di circa 422 milioni e questo numero è in costante aumento. È opinione condivisa a livello globale che, entro il 2025, debbano essere intraprese azioni serie contro la diffusione di questa malattia, anche perché il diabete è una delle principali cause dello sviluppo di malattie cardiovascolari. La diffusione del diabete negli ultimi decenni è il risultato di un aumento globale dell’obesità, di uno stile di vita più sedentario e di una dieta ad alto contenuto energetico, dato il consumo eccessivo di alimenti ricchi di amido, principalmente altamente digeribili. Tra gli amidi ad alta digeribilità, il pane è un alimento base consumato quotidianamente nei paesi occidentali ed è caratterizzato da un elevato indice glicemico. Gli alimenti ricchi di carboidrati possono essere suddivisi in tre categorie a seconda del loro indice glicemico (IG) (basso: GI < 55, medio: 55 < GI < 69 o alto: GI > 70). Questa classificazione si basa su come il consumo di alimenti contenenti carboidrati influisce sul livello di glucosio nel sangue rispetto a un alimento di riferimento (come una soluzione di glucosio o pane bianco), che ha la stessa quantità di carboidrati disponibili (50 g). Gli alimenti con un IG elevato inducono un aumento significativo della concentrazione di glucosio nel sangue postprandiale e, di conseguenza, un’elevata risposta insulinica, che potrebbe portare a iperinsulinemia e resistenza all’insulina. Per questo motivo, negli ultimi decenni è stato ampiamente studiato come diminuire la risposta glicemica degli alimenti ricchi di amido, come il pane, e di conseguenza il loro IG. Negli alimenti vegetali, i granuli di amido sono naturalmente incapsulati nella cellula. Per i cereali, la cellula intatta potrebbe limitare l’accessibilità dell’amido nelle farine (frumento, sorgo e orzo) e nei prodotti alimentari semplici come il porridge sia in vitro che in vivo. Tuttavia, quando si utilizza farina grossolana contenente cellule intatte per produrre alimenti complessi, come il pane, questo effetto protettivo viene perso. Gli autori hanno ipotizzato che durante il lungo tempo di miscelazione e fermentazione, le pareti cellulari aumentassero la loro porosità a causa della solubilizzazione dei componenti della parete cellulare, come beta-glucani e arabinoxilani, aumentando la diffusività degli enzimi all'interno della cellula. Nel pane, inoltre, l’aggiunta di farina grossolana potrebbe anche limitare la coesione della mollica, aumentando la velocità di disgregazione e, di conseguenza, la superficie di contatto tra l’enzima e il suo substrato. Per questi motivi, la farina grossolana non potrebbe ridurre in modo efficace la digeribilità dell’amido in vitro dei prodotti da forno. Anche le proteine, il secondo macronutriente presente nei cereali, hanno un ruolo nel diminuire la digeribilità dell’amido. La gliadina e la glutenina, che sono le principali proteine ​​del chicco di grano, formavano una rete discontinua che circondava i granuli di amido, denominata glutine. È stato dimostrato che una rete di glutine densa e compatta potrebbe diminuire l’accessibilità dell’amido, fungendo da barriera tra amido ed enzima. Più specificamente, nella pasta, il suo minor rilascio di glucosio e, di conseguenza, il suo IG inferiore rispetto al pane devono essere ricercati luce della struttura densa e compatta data dalla fitta rete glutinica. La struttura densa della pasta, infatti, ne limita la disgregazione durante la lavorazione orale e la digestione gastrica. Ciò porta a risposte glicemiche e insulinemiche postprandiali inferiori rispetto agli alimenti con la stessa ricetta ma una struttura più porosa e più facile da disintegrare. Una forte rete di glutine nel pane potrebbe, quindi, modificare la struttura della mollica, aumentandone la coesione e la resilienza.

Esistono prove crescenti che dimostrano che la struttura del cibo gioca un ruolo importante nella digestione e nell’assorbimento dei nutrienti. La consistenza del pane influisce sulla disintegrazione del pane durante la fase gastrica, ma influenza principalmente la lavorazione orale e la velocità di masticazione. Il comportamento di elaborazione orale contribuisce alle differenze individuali nella risposta glicemica agli alimenti, soprattutto nel tessuto vegetale, dove il comportamento masticatorio può modulare il rilascio di amido dalla matrice cellulare. L'aggiunta di glutine non solo può ostacolare fisicamente il contatto tra amido ed enzima e ridurre la disintegrazione fisica durante la digestione gastrica, ma è stato anche dimostrato che questo complesso proteico potrebbe legarsi all'alfa-amilasi pancreatica e di conseguenza inibire la digeribilità dell'amido. Tuttavia, l’effetto del glutine sul legame dell’alfa-amilasi salivare non è stato ancora studiato. Verrà studiata la processazione orale di campioni di pane per valutare l'effetto del glutine sulla disintegrazione orale, sull'inibizione dell'alfa-amilasi salivare e di conseguenza sul rilascio di glucosio. Lo scopo di questo studio è esaminare l'effetto delle diverse caratteristiche strutturali del pane sulla lavorazione orale in relazione alle risposte glicemiche e insulinemiche dei tre pani. Verranno reclutati un totale di 16 volontari sani e, se idonei (devono soddisfare i criteri di inclusione ed esclusione), parteciperanno a un test di elaborazione orale su tre pani, un test per misurare l'indice glicemico (ISO) e la risposta insulinica.

La composizione del campione di pane sarà la seguente:

Il pane A è fatto con il 95% di semola fine di grano duro (< 400 micrometri) + 5% glutine+ 1,2% lievito + 1% sale + 59% acqua Il pane B è fatto con il 80% di semola fine di grano duro (< 400 micrometri) + 20% glutine+ 1,2% lievito + 1% sale + 59% acqua Il pane C è fatto con 80% semola grossa di grano duro (> 500 micrometri) + 20% glutine+ 1,2% lievito + 1% sale + 59% acqua.

Per la determinazione dell'indice glicemico e della risposta insulinica, verrà prelevato un campione di sangue capillare a digiuno entro 5 minuti, immediatamente dopo l'arrivo dei partecipanti nei reparti. Questi risultati del campione di sangue verranno utilizzati come concentrazione basale di glucosio nel sangue, espressa in millimoli per litro (mmol/L), e concentrazione di insulina, espressa in millilitri per litro (mU/L). I campioni di pane e la soluzione di glucosio conterranno 50 g di carboidrati disponibili. I diversi campioni di pane e soluzioni di glucosio verranno serviti ai volontari utilizzando un programma randomizzato e finiranno la porzione entro 12-15 minuti. Gli alimenti da testare verranno serviti con 250 ml di acqua naturale a temperatura ambiente; a ciascun soggetto verrà chiesto di bere lo stesso volume per tutte le prove. Il campione di sangue verrà prelevato in sei punti (15, 30, 45, 60, 90 e 120 minuti) dopo l'ora esatta in cui il partecipante ha iniziato a consumare il campione. Durante il test, i soggetti riposeranno e rimarranno seduti. I campioni di sangue capillare verranno prelevati mediante analisi tramite puntura del dito utilizzando una lancetta di campionamento (21G x 1,8 mm, ACCU-CHEK Safe-T-Pro Plus, Roche, Svizzera). Il sangue verrà raccolto in due provette. Ad ogni momento, 3-4 gocce di sangue verranno raccolte in una Microvette® CB 300 Fluoruro/Eparina (SARSTEDT AG & Co., Nümbrech, Germania) per l'analisi della glicemia capillare e verranno raccolte 6-8 gocce in una Microvette® B 300 K2E (Sarstedt Ltd., Germania) per l'analisi dell'insulina plasmatica. Le provette raccolte per la glicemia verranno immediatamente analizzate, mentre il plasma dalla seconda serie di provette sarà ottenuto dopo centrifugazione a 4500 giri/min per 10 minuti a 4 °C (Labnet Hermle tabletop Centrifuge Z 200 M/H, Labnet International, Inc. , New York, USA) e conservati a -80 °C per la determinazione dell'insulina. L'analisi della glicemia verrà eseguita utilizzando l'analizzatore biochimico YSI 2500 (Yellow Springs Instrument Company, USA). Le concentrazioni di insulina nei campioni di plasma saranno determinate utilizzando uno specifico kit di test immunologici (Mercodia Insulin ELISA 10-1113-10, Mercodia AB-Uppsala, Svezia). Le valutazioni di fame, sazietà e sintomi gastrointestinali dopo il consumo del pasto di prova saranno valutate con un questionario autosomministrato somministrato ai volontari per verificare la sensazione soggettiva di sazietà, fame e sintomi gastrointestinali in momenti specifici (prima di mangiare, [T0], e dopo, 30, 60 e 120 minuti) utilizzando una scala analogica visiva di 10 cm. L'attività dell'alfa-amilasi sarà valutata sulla saliva stimolata. La saliva stimolata verrà raccolta dopo aver masticato un pezzo di parafilm (5 × 10 cm, Parafilm M PM996) per 1 minuto. L'attività dell'amilasi (U/mL) sarà determinata mediante test colorimetrici della saliva dell'α-amilasi utilizzando il metodo Ceralpha (Megazyme, Bray, Irlanda). Per ciascun campione di pane verranno valutati i parametri di processazione orale mediante registrazione video. Durante questa sessione, i partecipanti saranno seduti su una sedia e davanti a loro ci sarà una scrivania con una telecamera a circa 50 cm dai loro volti. Ai partecipanti verrà chiesto di mettere l'intero campione in bocca (ad esempio, un singolo boccone) e di masticare naturalmente fino a quando il bolo non sarà pronto per la deglutizione. Il comportamento di elaborazione orale sarà descritto dai seguenti parametri, che saranno estratti manualmente dalle registrazioni video: Numero di masticazioni e deglutizioni; durata totale del pasto in secondi; velocità di masticazione (numero di masticazioni al minuto); velocità di consumo (quantità di cibo in grammi consumati al minuto). Il bolo alimentare verrà valutato per ciascun campione di pane attraverso l'analisi delle immagini per determinare la distribuzione granulometrica e il numero di particelle presenti nel bolo, nonché il contenuto di umidità, il contenuto di saliva (grammi di saliva per 100 g di pane) e la saliva tasso di incorporazione (grammi di saliva al minuto). Per la determinazione degli zuccheri riduttori, ai partecipanti verrà chiesto di masticare e sputare due bocconi di pane. Nel primo bolo verrà aggiunto HCl per interrompere immediatamente l'attività dell'alfa-amilasi, quindi verrà quantificato il contenuto di zucchero riducente. Per il secondo, la reazione verrà interrotta dopo 15 minuti, e poi verranno misurati gli zuccheri riducenti. Gli zuccheri riducenti verranno analizzati mediante il metodo dell'acido 3,5-dinitrosalicilico (DNS).