Starch modification by tea polyphenols under ultrasonic power control: Digestive behavior and physicochemical characteristics

Ogni giorno, miliardi di persone fanno affidamento sull'amido per la propria energia. È il carboidrato primario nella dieta umana, presente in tutto, dalle patate e il riso fino agli ignami e al grano. Quando mangiamo amido, il nostro corpo lo scompone in glucosio, che alimenta le nostre cellule. Tuttavia, non tutti gli amidi vengono scomposti alla stessa velocità. Alcuni tipi si sciolgono rapidamente, causando un rapido picco di zucchero nel sangue dopo un pasto, mentre altri si scendono lentamente o affatto, fornendo un rilascio di energia più costante. Per molte persone, specialmente quelle che gestiscono condizioni come il diabete di tipo 2, la velocità con cui l'amido si trasforma in zucchero è un fattore critico per la loro salute. Gli scienziati cercano da tempo modi per alterare la struttura dell'amido per rallentare questo processo, sperando di creare alimenti che mantengano stabili i livelli di zucchero nel sangue senza sacrificare il gusto o la consistenza. Una via promettente consiste nell'accoppiare l'amido con composti vegetali naturali chiamati polifenoli, che sono abbondanti nel tè e noti per i loro benefici per la salute. La sfida è stata trovare un modo per legare questi due ingredienti abbastanza strettamente da cambiare il modo in cui il corpo li digerisce, utilizzando metodi che siano sicuri, efficienti e scalabili per la produzione alimentare.

In uno studio recente, i ricercatori della Henan Agricultural University hanno esplorato una tecnica specifica per risolvere questo problema: utilizzare le onde sonore per costringere i polifenoli del tè a legarsi con l'amido di igname. L'amido di igname, derivato dall'igname Tiegun, è un ingrediente nutriente ma spesso sottoutilizzato che può essere difficile da lavorare. I ricercatori volevano vedere se potevano usare l'ultrasuono, una tecnologia che utilizza onde sonore ad alta frequenza per creare intense forze fisiche, per aiutare l'amido e i composti del tè a incastrarsi tra loro. Hanno preparato una miscela di amido di igname e polifenoli del tè e l'hanno sottoposta a un trattamento con ultrasuoni a cinque diversi livelli di potenza, che vanno da un tenue 96 watt a un molto più forte 480 watt. L'obiettivo era trovare il "punto ideale" in cui le onde sonore fossero abbastanza forti da riorganizzare le molecole di amido e intrappolare i composti del tè all'interno, ma non così forti da distruggere la struttura che stavano cercando di costruire.

I risultati hanno mostrato che la potenza delle onde sonore faceva una differenza drammatica. Quando la miscela veniva trattata senza alcun ultrasuono, pochissimo polifenolo del tè si legava effettivamente all'amido. Tuttavia, man mano che i ricercatori aumentavano la potenza, la quantità di composti del tè che si attaccavano con successo all'amido aumentava bruscamente, raggiungendo il picco a un'impostazione specifica di 288 watt. A questo livello ottimale, il legame era quasi venti volte più efficace rispetto al trattamento senza ultrasuoni. Se alzavano la potenza ancora di più, a 384 o 480 watt, l'efficienza del legame diminuiva di nuovo. Sembrava che le onde sonore agissero come uno strumento di precisione: all'intensità giusta, rompevano le granuli di amido quanto bastava per far entrare i composti del tè e riorganizzare le molecole di amido in una nuova forma più compatta. Ma se il suono era troppo forte, strappava la struttura, annullando proprio le connessioni che i ricercatori cercavano di formare.

Osservando da vicino l'amido modificato al microscopio, si è visto esattamente cosa stava accadendo. I granuli di amido di igname originali erano lisci e uniformi, ma dopo il trattamento con ultrasuoni, apparivano come pezzi irregolari e frammentati con molti piccoli buchi e pori. Questa superficie porosa e ruvida era fondamentale perché permetteva alle molecole di polifenoli del tè di incastrarsi profondamente all'interno della matrice dell'amido, invece di limitarsi a stare sulla superficie. I ricercatori hanno confermato che questa nuova struttura era un tipo specifico di disposizione molecolare nota come complesso di inclusione di tipo V, dove le catene di amido avvolgono le molecole di tè come una scala a chiocciola. Questa struttura era più perfetta e ordinata nei campioni trattati a 288 watt, che mostravano anche il livello più alto di cristallinità, il che significa che le molecole erano impacchettate insieme in un modello molto stabile e rigido.

Questo cambiamento strutturale ebbe un effetto profondo su come il corpo digerirebbe il cibo. Quando i ricercatori hanno testato l'amido modificato in un ambiente digestivo simulato, hanno scoperto che la versione trattata a 288 watt era significativamente più difficile da scomporre. La quantità di amido che veniva rapidamente convertita in zucchero diminuiva, mentre la quantità di amido resistente — materiale che attraversa il sistema digestivo senza essere assorbito — aumentava sostanzialmente. Di conseguenza, l'indice glicemico stimato, una misura di quanto un alimento alzi lo zucchero nel sangue, scendeva a un livello basso. Lo studio ha anche tracciato come i composti del tè venissero rilasciati durante la digestione. Hanno scoperto che il tè veniva rilasciato lentamente e costantemente nel tempo, piuttosto che tutto in una volta. Fondamentalmente, i ricercatori hanno misurato l'attività degli enzimi digestivi stessi e hanno scoperto che i composti del tè non impedivano agli enzimi di funzionare. Invece, la digestione rallentata era causata dalla struttura fisica dell'amido stesso; la disposizione stretta e porosa rendeva semplicemente difficile per gli enzimi raggiungere le molecole di amido per scomporle.

Lo studio ha anche esaminato come l'amido modificato si comportasse con il calore e l'acqua. I campioni trattati con l'impostazione ottimale di 288 watt mostravano una migliore stabilità quando riscaldati, il che significa che potevano resistere a temperature più elevate prima di rompersi, un tratto desiderabile per la cottura e la lavorazione. Trattenevano anche l'acqua in modo diverso rispetto all'amido grezzo, formando una rete più densa che resisteva al rigonfiamento e alla dissoluzione troppo rapida. Questi cambiamenti fisici suggeriscono che l'amido modificato potrebbe essere utilizzato in una varietà di prodotti alimentari senza perdere la sua consistenza o stabilità. I ricercatori hanno concluso che l'uso degli ultrasuoni a un livello di potenza specifico e moderato è un modo efficace ed efficiente per creare un nuovo tipo di ingrediente alimentare funzionale. Intrappolando fisicamente i polifenoli del tè all'interno dell'amido di igname, hanno creato un materiale che si digerisce lentamente, mantiene i livelli di zucchero nel sangue più stabili e conserva le proprietà benefiche sia dell'amido che del tè, offrendo uno strumento potenziale per lo sviluppo di cibi più sani per le persone preoccupate per i loro livelli di zucchero nel sangue.