Le patate hanno una grande importanza nell'alimentazione e per la salute delle persone: è quindi fondamentale individuare l'incidenza e l'impatto in termini di indice glicemico di questo alimento base.
Con l'obiettivo di informare i consumatori più esigenti sull'acquisto migliore, più valido e consapevole, dal punto di vista nutrizionale, l'azienda Coppola Patate di Montesarchio (provincia di Benevento) ha quindi commissionato al CNR uno studio, realizzato dalle ricercatrici Maria Grazia Volpe (dell'ISA - Istituto di Scienze dell'Alimentazione del CNR di Avellino) e Gabriella Santagata (dell'IPCB - Istituto per i Polimeri, Compositi e Biomateriali del CNR di Pozzuoli), per individuare un metodo che permetta di calcolare l'impatto glicemico di varietà di patate differenti, coltivate in diversi areali e con differenti metodi di coltivazione.
Affinché gli amidi vengano assorbiti e passati nel flusso sanguigno, devono essere trasformati in glucosio. L'aumento della glicemia testimonia il livello di assorbimento del glucosio, e quindi l'indice glicemico rappresenta una misura indiretta della digeribilità e dell'assorbimento degli alimenti a base di amido. Una più alta percentuale di amilosio riduce il contenuto di zuccheri semplici, abbassando conseguentemente l'indice glicemico del sangue.
Le metodiche messe a punto nel presente studio e in corso di approfondimento potranno essere in futuro utilizzate dall'azienda Coppola Patate per selezionare varietà di patate con un più alto contenuto di amilosio, in modo da informare i consumatori più esigenti verso un acquisto nutrizionalmente più valido e consapevole.
L'obiettivo di questo studio è stato quello di valutare il rapporto amilosio/amilopectina in varie cultivar di patate, mediante la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier in modalità ATR che rappresenta uno strumento non distruttivo, rapido rispetto alle tecniche analitiche tradizionali e necessita di pochi milligrammi di campione.
Il rapporto amilosio/amilopectina può essere molto diverso da una famiglia botanica all'altra, ma anche da una varietà all'altra all'interno della stessa famiglia. Gli amidi di cereali contengono tipicamente tra il 15 e il 28% di amilosio. Ma alcune varietà di mais contengono meno dell'1% (mais ceroso i cui estratti sono utilizzati nell'industria alimentare come addensanti). Altre varietà di mais, invece, ne contengono dal 55 all'80%, ma sono poco coltivate in quanto maggiore è la percentuale di amilosio, minore è la resa. Gli amidi dei tuberi (detti anche amidi), ad esempio nel caso delle patate, hanno un contenuto di amilosio molto inferiore (dal 17% al 22%). Per quanto riguarda gli amidi di legumi (lenticchie, fagioli secchi, ceci...), questi sono invece molto più carichi di amilosio (dal 33 al 66%). Le lenticchie, invece, con una percentuale più alta di amilosio, hanno un indice glicemico molto basso.
L'amido è costituito principalmente da due polisaccaridi, l'amilopectina (70-80%) e l'amilosio (20-30%). L'amilopectina è un polimero ramificato formato da migliaia di molecole di glucosio, fino a 50000, che nella catena principale sono unite da legami glicosidici α-(1→4). All'incirca ogni 25-30 molecole di glucosio è presente una ramificazione o catena laterale, anch'essa costituita da molecole di glucosio, unita alla catena principale da un legame glicosidico α-(1→6). L'amilosio è un polisaccaride lineare formato da circa 5-600 molecole di glucosio, unite da legami glicosidici α-(1→4); ha una conformazione ad elica con 6 molecole di glucosio per giro, è solubile in acqua e nei granuli di amido si dispone nella parte centrale.
L'amilosio agisce sia come diluente che come inibitore del gonfiore ed è responsabile della retrogradazione negli amidi. L'amilopectina, che rappresenta circa il 75% della maggior parte degli amidi nativi, è principalmente responsabile del comportamento di gelatinizzazione degli amidi. Affinché gli amidi vengano assorbiti e passati nel flusso sanguigno, devono essere trasformati in glucosio. Questo lavoro viene svolto dagli enzimi digestivi (soprattutto alfa-amilasi). La digestione inizia in bocca con la masticazione e prosegue nell'intestino tenue, dopo essere transitata nello stomaco. L'aumento della glicemia testimonia il livello di assorbimento del glucosio e, quindi, la digeribilità dell'amido.
L'indice glicemico rappresenta una misura indiretta delle caratteristiche di digeribilità e assorbimento degli alimenti a base di amido che a loro volta dipendono dal contenuto di amilosio. Minore è la proporzione di amilosio, maggiore è la gelatinizzazione e viceversa. E' stato dimostrato che più un amido gelatinizza (per la sua ridotta percentuale di amilosio), più facilmente viene idrolizzato dalle alfa-amilasi (enzimi digestivi dell'amido), maggiore è la sua propensione a trasformarsi in glucosio e più il sangue si arricchisce di zuccheri. In altre parole, se il contenuto di amilopectina è molto alto, l'amido gelatinizza ed il nostro organismo lo scinde fino ad arrivare a zuccheri più semplici, quali il glucosio che alzano l'indice glicemico nel sangue. Viceversa, una più alta percentuale di amilosio, inibendo il processo di gelatinizzazione, riduce il contenuto di zuccheri semplici abbassando conseguentemente l'indice glicemico del sangue.
Vista l'importanza dell'impatto sull'indice glicemico di alimenti amidacei, nella presente ricerca è sembrato interessante mettere a punto un metodo di valutazione rapida del rapporto amilosio/amilopectina in differenti varietà di patate. Come standard sono stati utilizzati amilosio, amilopectina e fecola di patate per confrontare le bande tipiche di assorbimento all'IR con quelle dei campioni analizzati. La spettroscopia a infrarossi trasformata di Fourier (FTIR) con accessorio ATR con cristallo diamante è stata utilizzata per registrare l'assorbimento di diversi campioni di patata e relativi standard nella gamma spettrale da 4000 a 650 cm-1.
Per la valutazione del rapporto amilosio/amilopectina sono stati acquisiti gli spettri di standard di amilosio, amilopectina, fecola di patate e differenti varietà di patate e dopo deconvoluzione degli spettri stessi per separare i contributi di bande più ravvicinate, sono stati calcolati i rapporti delle bande a 995 cm-1 fortemente pronunciata nell'amilosio e la banda a 1075 cm-1 caratteristica dell'amilopectina. Inoltre per ulteriore confronto, è stato acquisito anche lo spettro di un campione commerciale di fecola di patate.
Di seguito si riportano a titolo di esempio uno spettro di un campione di patata (Patata A), uno di amilosio e uno di amilopectina.
Figura 1. Spettro FTIR-ATR di uno dei campioni di patata (campione A). Sono riportate le lunghezze d'onda delle bande più significative comprese nell'intervallo 4000-650 cm-1. Clicca qui per un ingrandimento.
Figura 2. Spettro FTIR-ATR di un campione di amilosio da patata (standard Sigma-Aldrich). Sono riportate le lunghezze d'onda delle bande più significative comprese nell'intervallo 4000-650 cm-1. Clicca qui per un ingrandimento.
Figura 3. Spettro FTIR-ATR di un campione di amilopectina (standard Sigma-Aldrich). Sono riportate le lunghezze d'onda delle bande più significative comprese nell'intervallo 4000-650 cm-1. Clicca qui per un ingrandimento.
Per valutare il rapporto tra il contenuto di amilosio e amilopectina dei campioni di patata analizzati, sono state prese in considerazione le bande a 993 cm-1 (banda preponderante in amilosio) e 1075 (banda preponderante in amilopectina). Nell'amilopectina tale rapporto è risultato pari a 0,33 mentre nell'amilosio è 1,58. I risultati dei rapporti dei campioni di patata analizzati sono compresi in questo range 0,33-1,58.
Quanto più vicino al rapporto dell'amilosio è il risultato, maggiore è il contenuto dello stesso in quella varietà di patate.
Parallelamente, sono state effettuate analisi termogravimetriche (TGA) sui diversi campioni di patata e sui riferimenti, amilosio ed amilopectina puri. Le TGA sono in grado di valutare il calo ponderale subito da un campione all'aumentare della temperatura. Il calo può derivare da diversi fattori, ma in generale esso è associato alla degradazione termica del campione in esame, cioè alla sua scissione irreversibile in composti più semplici. Inoltre, attraverso la derivata prima delle TGA, denominata DTG, è possibile valutare le cinetiche di degradazione, ossia la velocità con cui i campioni degradano termicamente. I risultati ottenuti in seguito all'analisi termogravmetrica sono confrontati con i dati spettroscopici (FTIR) precedentemente descritti. Il risultato dell'analisi termogravimetrica effettuato su 4 campioni di patate denominate A, B, C, D è riportato in Figura 4a, mentre in Figura 4b è riportata la velocità di decomposizione termica delle 4 varietà di patate (DTG).
Per confronto sono riportati sugli stessi grafici, anche le curve degli standard amilosio e amilopectina.
Figura 4a. Termogrammi di 4 varietà di Patate (A, B, C, D)
Figura 4b. Velocità di decomposizione termica di 4 varietà di patate (A, B, C, D)
Innanzitutto si osserva che l'amilopectina (curva nera) è più stabile termicamente dell'amilosio (curva rossa); questo risultato è da attendersi visto la diversa struttura chimica dei due polisaccaridi. Le patate testate dimostrano di essere tra i due estremi, ossia di essere termicamente più stabili dell'amilosio puro, ma meno stabili dell'amilopectina. In particolare, da un punto di vista termico, generalmente le patate presentano un unico picco di decomposizione polisaccaridica, a dimostrazione del fatto che l'amilosio e l'amilopectina interagiscono fortemente tra loro. Tuttavia, è possibile stabilire la seguente sequenza a partire dalla patata più stabile termicamente: C>A>B>D.