Comparative Evaluation of Fermentation and Emerging Processing Technologies for Enhancing Nutritional Quality and Bioactive Phytochemicals in Finger Millet Flour

In molte parti del mondo, la sicurezza alimentare dipende da colture in grado di sopravvivere a condizioni difficili come la siccità e il calore estremo. Tra queste piante resilienti figura il miglio finger, un cereale a chicco piccolo coltivato nelle regioni tropicali e subtropicali. È una centrale nutritiva, naturalmente ricco di calcio, ferro e amminoacidi essenziali, contenendo spesso più calcio del latte. Tuttavia, per secoli, questo cereale è stato sottoutilizzato perché contiene composti naturali che agiscono come barriere alla nutrizione. Queste barriere, note come anti-nutrienti, includono tannini e acido fitico. I tannini possono legarsi alle proteine e ai minerali, rendendoli difficili da assorbire per il corpo umano, mentre l'acido fitico agisce come una spugna, intrappolando minerali essenziali come ferro e zinco. Per sbloccare tutto il potenziale salutare del miglio finger, gli scienziati cercano da tempo modi per rimuovere o ridurre queste barriere senza distruggere i preziosi nutrienti del chicco o il suo sapore.

Un team di ricercatori si è recentemente posto l'obiettivo di confrontare diversi metodi di lavorazione del miglio finger, con l'intento di trovare il modo più efficace per migliorarne la qualità nutrizionale. Hanno testato quattro approcci distinti: la fermentazione tradizionale utilizzando batteri benefici, una tecnica fisica chiamata sonicazione che utilizza onde sonore, una combinazione di onde sonore e ammollo, e l'ammollo dei chicchi in soluzioni alcaline come il carbonato di sodio e l'idrossido di ammonio. L'obiettivo era vedere quale metodo riducesse meglio gli anti-nutrienti mantenendo o addirittura potenziando il contenuto di proteine, minerali e proprietà antiossidanti del chicco. Lo studio si è concentrato sulla trasformazione dei chicchi lavorati in farina e sull'analisi di come questi trattamenti cambiassero la composizione chimica dell'alimento, il colore e la facilità con cui il corpo può digerire amido e proteine.

I ricercatori hanno iniziato prendendo i chicchi di miglio finger grezzi e dividendoli in gruppi per ogni trattamento. Per il gruppo di fermentazione, hanno introdotto un ceppo specifico di batteri benefici, Lactiplantibacillus plantarum, alla farina e l'hanno lasciata riposare per due giorni. Questo processo imita i metodi tradizionali del lievito madre, dove i microbi scompongono composti complessi. Per il gruppo di sonicazione, hanno immerso i chicchi in acqua e li hanno sottoposti a onde sonore ad alta frequenza, una tecnica che crea minuscole bolle che scoppiano e interrompono la struttura cellulare del chicco. Un altro gruppo ha ricevuto una combinazione di queste onde sonore durante l'ammollo, e gli ultimi due gruppi sono stati lasciati in ammollo in soluzioni chimiche progettate per alterare la chimica interna del chicco. Dopo la lavorazione, tutti i campioni sono stati asciugati e macinati in farina per un'analisi dettagliata.

I risultati hanno rivelato che la fermentazione è stata un metodo eccezionale per migliorare il contenuto proteico del chicco. La farina fermentata ha mostrato un aumento significativo delle proteine, passando da circa il 9 percento del chicco grezzo a quasi il 12 percento. Ciò è accaduto perché i batteri hanno scomposto gli anti-nutrienti che precedentemente legavano le proteine, rendendo disponibile una maggiore quantità di azoto. Al contrario, gli altri metodi, in particolare gli ammolli chimici e i trattamenti con onde sonore, non hanno aumentato le proteine e in alcuni casi hanno causato una leggera diminuzione, probabilmente perché le proteine solubili sono state lavate via nell'acqua durante la lavorazione. Il processo di fermentazione ha anche ridotto con successo l'acidità del chicco, facendo scendere il pH da un valore neutro di 6,71 a un valore più acido di 3,38, il che è un segno che i batteri stavano lavorando attivamente.

Per quanto riguarda la rimozione degli anti-nutrienti dannosi, i metodi hanno mostrato diverse potenzialità. L'ammollo chimico con carbonato di sodio è stato il più efficace nel rimuovere i tannini, riducendoli di quasi il 73 percento. Questa reazione chimica ha fatto sì che i tannini si sciogliessero e venissero lavati via. Tuttavia, per l'acido fitico, la fermentazione batterica e l'ammollo in idrossido di ammonio sono stati i più riusciti, riducendo ciascuno i livelli di circa il 28 percento. Sebbene i trattamenti chimici fossero aggressivi nella rimozione dei tannini, avevano un lato negativo: avevano anche rimosso una quantità significativa di minerali naturali del chicco. La farina fermentata, d'altro canto, ha effettivamente aumentato i suoi livelli di calcio, ferro e zinco. I batteri hanno prodotto acidi organici che hanno aiutato a rilasciare questi minerali dai loro stati intrappolati, rendendoli più utilizzabili dal corpo.

Lo studio ha anche esaminato come questi trattamenti influenzassero la capacità del chicco di combattere lo stress ossidativo, un fattore chiave nella prevenzione delle malattie croniche. La farina fermentata è emersa come la vincitrice indiscussa in questo ambito, mostrando i livelli più elevati di attività antiossidante. Ciò significa che è stata la più efficace nel neutralizzare i radicali liberi dannosi nel corpo. I trattamenti chimici, pur essendo validi per rimuovere gli anti-nutrienti, tendevano ad abbassare il potenziale antiossidante complessivo del chicco, probabilmente perché avevano lavato via anche i composti benefici insieme a quelli indesiderati. I ricercatori hanno anche analizzato i specifici composti chimici nella farina utilizzando tecniche avanzate di gas cromatografia e spettrometria di massa. Hanno scoperto che la fermentazione creava un profilo ricco di acidi grassi e altre molecole benefiche, mentre gli ammolli chimici lasciavano dietro di sé pochissimi composti rilevabili.

La digeribilità, ovvero quanto bene il corpo può scomporre il cibo, è stata un'altra misura critica. La farina fermentata e la farina trattata con onde sonore e ammollo hanno entrambe mostrato una migliore digeribilità delle proteine, il che significa che il corpo può accedere a più amminoacidi. La fermentazione è stata particolarmente efficace, portando la digeribilità delle proteine a quasi l'88 percento, rispetto al solo 59 percento del chicco grezzo. Per l'amido, i trattamenti hanno cambiato il modo in cui il chicco influisce sui livelli di zucchero nel sangue. La combinazione di onde sonore e ammollo ha aumentato la quantità di amido resistente, un tipo di carboidrato che attraversa il sistema digerente senza essere completamente scomposto. Questo è benefico perché aiuta a regolare i livelli di zucchero nel sangue e sostiene la salute intestinale. Gli ammolli chimici, tuttavia, hanno reso l'amido più facile da digerire, il che potrebbe portare a picchi più rapidi di zucchero nel sangue.

Anche l'aspetto visivo della farina è cambiato con ogni metodo. Gli ammolli chimici, specialmente l'idrossido di ammonio, hanno reso la farina significativamente più chiara e meno marrone, il che potrebbe essere più attraente per alcuni consumatori. La farina fermentata, invece, ha mantenuto un colore molto simile a quello del chicco grezzo, suggerendo che il processo biologico non ha alterato drasticamente l'aspetto naturale del chicco. I ricercatori hanno osservato che, sebbene i metodi chimici producessero un colore più chiaro, compromettevano il profilo nutrizionale. I metodi di fermentazione e di onde sonore hanno offerto un equilibrio migliore, migliorando i benefici per la salute del chicco senza sacrificarne la densità nutritiva naturale.

In definitiva, lo studio suggerisce che, sebbene i trattamenti chimici siano potenti nel rimuovere specifici anti-nutrienti come i tannini, essi comportano il rischio di perdere minerali e antiossidanti preziosi. La fermentazione e la combinazione di onde sonore con l'ammollo sono emerse come le strategie più promettenti. Questi metodi non solo hanno ridotto le barriere alla nutrizione, ma hanno anche potenziato il contenuto proteico, la disponibilità di minerali e il potere antiossidante del chicco. Per le comunità che si affidano al miglio finger per il sostentamento, queste scoperte indicano tecniche di lavorazione in grado di trasformare un raccolto resiliente in una fonte di salute più potente, garantendo che i nutrienti racchiusi nel chicco siano pienamente disponibili per le persone che ne hanno più bisogno.