Structural Reorganisation and Reduced In Vitro Digestibility of Jackfruit Seed Starch Induced by Sequential Hydrogen Peroxide Oxidation and Heat–Moisture Treatment
L'ossidazione sequenziale con perossido di idrogeno seguita da un trattamento con calore e umidità induce una riorganizzazione strutturale e l'aggregazione dei granuli nell'amido dei semi di jackfruit, riducendo significativamente la sua digeribilità in vitro e l'indice glicemico previsto attraverso la conversione dell'amido rapidamente digeribile in amido resistente.
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L'amido è il carboidrato più comune al mondo, una fonte di energia fondamentale presente in tutto, dal riso alle patate, fino ai semi dei frutti tropicali. Per il corpo umano, l'amido è un combustibile che si scompone in zucchero, ma la velocità di questa scomposizione varia enormemente. Alcuni amidi si sciolgono rapidamente, causando un rapido picco della glicemia, mentre altri resistono interamente alla digestione, passando attraverso l'intestino tenue per nutrire i batteri benefici nell'intestino. Questa differenza di comportamento non è casuale; è dettata dall'architettura microscopica dell'amido stesso. Il modo in cui le molecole di amido si compattano, quanto strettamente siano ordinate e quanto facilmente gli enzimi possano raggiungerle determina se un alimento agirà come una rapida scarica di energia o come un rilascio lento e costante. Comprendere come rimodellare questa architettura è un obiettivo chiave per gli scienziati alimentari che cercano di creare ingredienti che supportino una migliore salute metabolica.
In uno studio recente, i ricercatori hanno rivolto la loro attenzione ai semi del jackfruit, un frutto abbondante nel sud-est asiatico i cui semi vengono spesso scartati nonostante siano ricchi di amido. Il team, basato in Vietnam, ha cercato di trasformare questa risorsa sottoutilizzata in un ingrediente più salutare alterandone la struttura interna. Hanno impiegato un processo in due fasi progettato per prima di tutto allentare l'ordine naturale dell'amido e poi costringerlo a ricostruirsi in una forma più compatta e resistente. La prima fase consisteva nel trattare l'amido con perossido di idrogeno, un agente chimico blando che introduce nuovi gruppi chimici sulle molecole di amido. La seconda fase era un trattamento fisico noto come trattamento con calore e umidità, in cui l'amido veniva riscaldato a una temperatura specifica con una quantità controllata di acqua, ma non abbastanza da cucinarlo in un gel. L'obiettivo era vedere se questa sequenza potesse cambiare fondamentalmente il modo in cui il corpo digerisce l'amido.
I risultati dell'esperimento sono stati sorprendenti. Quando i ricercatori hanno analizzato l'amido dei semi di jackfruit dopo il solo trattamento chimico, hanno scoperto che il processo aveva leggermente perturbato la struttura naturale dell'amido. I granuli di amido, ovvero le minuscole unità di stoccaggio del carboidrato, mostravano segni di rugosità superficiale e l'ordine interno delle molecole era diventato leggermente meno organizzato. Questo cambiamento era sufficiente a rendere l'amido più difficile da digerire, ma la vera trasformazione è avvenuta dopo il secondo passaggio. Quando l'amido trattato chimicamente è stato sottoposto al calore e all'umidità, le molecole si sono riorganizzate. Invece di rimanere in uno stato lasso e facilmente accessibile, si sono riassemblate in una struttura molto più compatta e ordinata. I granuli si sono raggruppati e le regioni cristalline interne sono diventate significativamente più pronunciate, bloccando efficacemente l'amido in una forma che gli enzimi digestivi faticano a scomporre.
Questa riorganizzazione strutturale ha avuto un impatto diretto e drammatico su come l'amido si è comportato in un ambiente digestivo simulato. Nel suo stato naturale, l'amido dei semi di jackfruit era altamente digeribile, con quasi il 69 percento che si scomponeva rapidamente in zucchero. Dopo il trattamento sequenziale, quella cifra è crollata a meno del 19 percento. Al contrario, la parte di amido che resisteva interamente alla digestione — nota come amido resistente — è passata da circa il 16 percento del seme grezzo a oltre il 55 percento del campione trattato. Questo cambiamento significava che l'amido modificato avrebbe rilasciato la sua energia molto più lentamente, evitando i bruschi picchi di zucchero nel sangue associati ai carboidrati a rapida digestione. I ricercatori hanno calcolato che l'effetto previsto sulla glicemia, una misura utilizzata per stimare come un alimento influenzi i livelli di glucosio, è sceso da un valore alto di 78,56 nell'amido grezzo a un valore basso di 49,49 nella versione trattata.
Lo studio suggerisce che la chiave di questa trasformazione non sia stata un ulteriore cambiamento chimico, bensì uno fisico. Il trattamento con calore e umidità non ha aggiunto ulteriori gruppi chimici all'amido; ha invece incoraggiato le molecole, precedentemente allentate dal passaggio chimico iniziale, a trovare nuovi arrangiamenti più stretti. Questo nuovo assetto ha creato una barriera fisica che gli enzimi non potevano penetrare facilmente. Le scoperte indicano che, combinando attentamente una modifica chimica blanda con un trattamento fisico specifico, è possibile prendere un amido comune e a rapida digestione e rimodellarlo in un ingrediente a lenta digestione che promuove la salute. Per i semi di jackfruit, che vengono spesso sprecati, questo approccio offre un modo per trasformare un sottoprodotto in una preziosa fonte di amido resistente, contribuendo potenzialmente a diete che supportano un migliore controllo della glicemia.
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