Fibra alimentare, amido resistente e componenti ad effetto Prebiotico:

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1 natura fonti Fibra alimentare, amido resistente e componenti ad effetto Prebiotico: livelli di introduzione effetti fisiologici potenziali conseguenze di assunzioni inadeguate Furio Brighenti Dip. Sanità Pubblica Università degli Studi di Parma

2 Exploratory science develops hypotheses observation Confirmatory science verifies hypotheses intervention

3 Exploratory science (R&D) Pull science builds hypotheses (Possibly), mechanisms Lateral eye, multidisciplinary understanding Question: associations? Answer: Y/N/sometimes Steps required: (reliable) exposure to bacteria/components associated to the effect Effect (markers of) Large number of observations Complex statistical methods (multivariate adjustments; logistic; PCA, cluster analysis; etc )

4 Confirmatory science (claims) Push science needs hypotheses (Generally), mechanisms Well designed RCTs; enough power required Question: does it work? Answer: Y/N Steps required: (unequivocal) identity of bacteria/components bearing the claimed effect Target population Effect (markers of) Compatibility with a balanced diet Biological significance of changes beyond statistical difference

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7 Generi, substrati e prodotti batterici nell intestino crasso umano

8 Carboidrati negli alimenti nativi DP Tipo Destino ZUCCHERI 1, 2 Monosaccaridi (Glu( Glu, Fru,, Gal, sorbitolo, mannitolo etc); Disaccaridi (Sacc( Sacc, Latt, Malt) LIG- SACCARIDI PLI- SACCARIDI 3-9 α-glucani (prodotti di idrolisi dell amido); non α-glucani (Raffinosio, stachiosio, polidestrosio) >10 Amido (amilosio( amilosio, amilopectina); NSP (cellulosa, emicellulose, pectine etc.) NSP di deposito (guar, inulina,, gomme, essudati etc) Ben assorbiti, tranne alcol-zuccheri; Ben assorbiti, tranne lattosio (intolleranze) Ben digeriti e assorbiti Resistenti a digestione e assorbimento Alcune forme di amido resistente non assorbite; Resistenti a digestione e assorbimento

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10 Fibra Alimentare: definizione

11 riginariamente Dietary fibre are the remnant of plant components that are resistant to hydrolysis by human alimentary enzymes Hipsley EH, BMJ, 1953, (2): ; Burkitt et al. Lancet,, 1972, ; Trowell HC, Lancet,, 1972, 503

12 semi, frutti, tuberi, radici, germogli contengono differenti composti, principalmente polisaccaridi, nelle loro pareti cellulari Cell Wall Material

13 Costituenti della parete: PLISACCARIDI NN- AMIDACEI cellulosa emicellulose arabinoxilani arabinogalattani β-glucani gomme mucillagini pectine SSTANZE NN- CARBIDRATI polifenoli lignina acidi fenolici tannini fitati cutina, suberina saponine

14 Caratteristica comune: non digeribilità. altri carboidrati-analoghi analoghi presenti negli alimenti condividono la medesima caratteristica di non- digeribilità

15 PLISACCARIDI NN-AMIDACEI cellulosa emicellulose arabinoxilani arabinogalactani β-glucani gomme mucillagini pectine Altri composti non-digeribili digeribili: SSTANZE NN-CARBIDRATI polifenoli lignina acidi fenolici tannini fitati cutina, suberina saponine LIGSACCARIDI RESISTENTI polifruttani inulin fructooligosaccharides galattooligosaccaridi oligosaccaridi da legumi raffinose stachyose verbascose CARBIDRATI ANALGHI destrine non-digeribili resistant maltodestrins resistant potato destrins amido non-digeribile (resistente) RS1, RS2, RS3, RS4 carboidrati sintetici polidestrosio methyl cellulosa xantani

16 la definizione quindi si evolve 1985 Edible plant material not hydrolysed by the endogenous enzymes of the human digestive tract : metodo di analisi (Prosky et al., 1985) accettato da AAC (AAC method ) e successivi

17 continua ad evolversi 2000 Dietary fiber is the edible parts of plants or analogous carbohydrates that are resistant to digestion and absorption in the human small intestine with complete or partial fermentation in the large intestine. Dietary fiber includes polysaccharides, oligosaccharides, lignin, and associated plant substances. (AACC), 2000

18 inizia a complicarsi Dietary Fiber consists of non-digestible carbohydrates and lignin that are intrinsic and intact in plants. 2. Added Fiber consists of isolated, non- digestible carbohydrates that have beneficial physiological effects in humans. 3. Total Fiber is the sum of Dietary Fiber and Added Fiber.. (I..M.), 2001

19 e ora? 2007 The definition of dietary fibre should include all carbohydrate components occurring in foods that are non-digestible in the human small intestine.. This includes non-starch polysaccharides, resistant starch, resistant oligosaccharides with three or more monomeric units, and other nondigestible,, but quantitatively minor components when naturally associated with dietary fibre polysaccharides, especially lignin. (EFSA), 2007; proposta CDEX (2007)

20 oppure 2007 Dietary fibre should be defined to reflect the health benefits of a diet rich in fruits, vegetables and whole grains and not the variable physiological properties or health effects of the various carbohydrate types. The definition proposed by the group was intrinsic plant cell wall polysaccharides (omissis( omissis) ) and is detected in food as NSP. (FA/WH), 2007

21 Dove la troviamo?

22 Contenuto in fibra alimentare (g/100g) CRUSCA DI GRAN 39,6 FETTE DI SEGALE INTEGRALI 16,5 PASTA INTEGRALE 11,5 FETTE INTEGRALI 11,0 PANE DI GRAN DUR 9,8 PISELLI IN SCATLA 9,7 RZ PERLAT 9,1 PRUGNE, SECCHE 9,0 CECI IN SCATLA 8,1 BISCTTI INTEGRALI 8,0 RIBES NER 7,8 LAMPNI 7,4 FAGILI IN SCATLA 6,8 NCCILE 6,7 NCI, secche 6,2 PANE INTEGRALE 5,7 CARCIFI 5,5 LENTICCHIE IN SCATLA 5,3 FCACCIA 4,9 PATATINE IN SACCHETT 4,5 MAIS DLCE IN SCATLA 3,9 PIZZA MARGHERITA 3,8 RIS, SBRAMAT (INTEGRALE) 3,8 PANE, TIP 0, 3,8 CRNFLAKES 3,8 FETTE BISCTTATE 3,5 SALATINI 3,3 CARTE 3,1 BRCCL VERDE 3,1 SPINACI IN SCATLA 3,1 PANE AL LATTE 3,1 FAGILINI 2,9 PERA 2,8 CRACKERS SALATI 2,8 KIWI 2,6 BARBABIETLE RSSE 2,6 BRICHES 2,5 MERENDINE PAN DI SPAGNA 2,5 CICCLAT GIANDUIA 2,5 CAVLFIRE 2,4 MARMELLATA DI FRAGLE 2,4 PRUGNE REGINA CLAUDIA 2,3 PANCARRE' 2,3 CLEMENTINE 2,2 FINCCHI 2,2 PP CRN 2,2 NESPLE 2,1 PESCA 2,1 ASPARAGI DI CAMP 2,1 MELA 2,0 SPINACI 1,9 BANANA 1,8 FUNGHI PRATAILI, CLTIVATI 1,7 ARANCE 1,6 PATATE 1,6 FRAGLE 1,6 CRSTATA CN MARMELLATA 1,6 ALBICCCHE 1,5 UVA 1,5 LATTUGA 1,5 BISCTTI FRLLINI 1,5 RIS BRILLAT 1,4 TRTELLINI, freschi 1,3 ZUCCHINE 1,3 CILIEGE 1,3 PLENTA 1,3 PMDRI DA INSALATA 1,1 RIS SFFIAT 1,1 MERENDINE MARMELLATA 1,0 MELNE 0,7 SUCC DI PERA, 0,6 CETRILI 0,6 BISCTTI 'PETIT BEURRE' 0,4 YGURT ALLA FRUTTA 0,2 SUCC DI ARANCIA 0,1

23 Contenuto in fibra alimentare (g/100g) CRUSCA DI GRAN 39,6 FETTE DI SEGALE INTEGRALI 16,5 PASTA INTEGRALE 11,5 FETTE INTEGRALI 11,0 PANE DI GRAN DUR 9,8 PISELLI IN SCATLA 9,7 RZ PERLAT 9,1 PRUGNE, SECCHE 9,0 CECI IN SCATLA 8,1 BISCTTI INTEGRALI 8,0 RIBES NER 7,8 LAMPNI 7,4 FAGILI IN SCATLA 6,8 NCCILE 6,7 NCI, secche 6,2 PANE INTEGRALE 5,7 CARCIFI 5,5 LENTICCHIE IN SCATLA 5,3 FCACCIA 4,9 PATATINE IN SACCHETT 4,5 MAIS DLCE IN SCATLA 3,9 PIZZA MARGHERITA 3,8 RIS, SBRAMAT (INTEGRALE) 3,8 PANE, TIP 0, 3,8 CRNFLAKES 3,8 FETTE BISCTTATE 3,5 SALATINI 3,3 CARTE 3,1 BRCCL VERDE 3,1 SPINACI IN SCATLA 3,1 PANE AL LATTE 3,1 FAGILINI 2,9 PERA 2,8 CRACKERS SALATI 2,8 KIWI 2,6 BARBABIETLE RSSE 2,6 BRICHES 2,5 MERENDINE PAN DI SPAGNA 2,5 CICCLAT GIANDUIA 2,5 CAVLFIRE 2,4 MARMELLATA DI FRAGLE 2,4 PRUGNE REGINA CLAUDIA 2,3 PANCARRE' 2,3 CLEMENTINE 2,2 FINCCHI 2,2 PP CRN 2,2 NESPLE 2,1 PESCA 2,1 ASPARAGI DI CAMP 2,1 MELA 2,0 SPINACI 1,9 BANANA 1,8 FUNGHI PRATAILI, CLTIVATI 1,7 ARANCE 1,6 PATATE 1,6 FRAGLE 1,6 CRSTATA CN MARMELLATA 1,6 ALBICCCHE 1,5 UVA 1,5 LATTUGA 1,5 BISCTTI FRLLINI 1,5 RIS BRILLAT 1,4 TRTELLINI, freschi 1,3 ZUCCHINE 1,3 CILIEGE 1,3 PLENTA 1,3 PMDRI DA INSALATA 1,1 RIS SFFIAT 1,1 MERENDINE MARMELLATA 1,0 MELNE 0,7 SUCC DI PERA, 0,6 CETRILI 0,6 BISCTTI 'PETIT BEURRE' 0,4 YGURT ALLA FRUTTA 0,2 SUCC DI ARANCIA 0,1

24 Fibra alimentare per porzione (g) PASTA INTEGRALE 70,0 8,1 RZ PERLAT 70,0 6,4 FETTE SEGALE INTEGRALI 30,0 5,0 PANE DI GRAN DUR 50,0 4,9 PISELLI IN SCATLA 50,0 4,9 PRUGNE, SECCHE 50,0 4,5 PERA 150,0 4,2 CECI IN SCATLA 50,0 4,1 CRUSCA DI GRAN 10,0 4,0 KIWI 150,0 3,9 RIBES NER 50,0 3,9 PIZZA MARGHERITA 100,0 3,8 LAMPNI 50,0 3,7 FAGILI IN SCATLA 50,0 3,4 CLEMENTINE 150,0 3,3 FETTE INTEGRALI 30,0 3,3 NESPLE 150,0 3,2 PESCA 150,0 3,2 CARTE 100,0 3,1 BRCCL VERDE 100,0 3,1 SPINACI IN SCATLA 100,0 3,1 MELA 150,0 3,0 FAGILINI 100,0 2,9 PANE INTEGRALE 50,0 2,9 CARCIFI 50,0 2,8 BANANA 150,0 2,7 RIS, INTEGRALE 70,0 2,7 LENTICCHIE IN SCATLA 50,0 2,7 FCACCIA 50,0 2,5 BISCTTI INTEGRALI 30,0 2,4 CAVLFIRE 100,0 2,4 ARANCE 150,0 2,4 PRUGNE REGINA CLAUDIA 100,0 2,3 ALBICCCHE 150,0 2,3 UVA 150,0 2,3 FINCCHI 100,0 2,2 ASPARAGI DI CAMP 100,0 2,1 NCCILE 30,0 2,0 MAIS DLCE IN SCATLA 50,0 2,0 PANE, TIP 0 50,0 1,9 SPINACI 100,0 1,9 NCI, secche 30,0 1,9 PATATE 100,0 1,6 PANE AL LATTE 50,0 1,6 PATATINE IN SACCHETT 30,0 1,4 BARBABIETLE RSSE 50,0 1,3 TRTELLINI, freschi 100,0 1,3 ZUCCHINE 100,0 1,3 CILIEGE 100,0 1,3 PLENTA 100,0 1,3 BRICHES 50,0 1,3 PANCARRE' 50,0 1,2 CRNFLAKES 30,0 1,1 PMDRI 100,0 1,1 FETTE BISCTTATE 30,0 1,1 MELNE 150,0 1,1 MERENDINE PAN SPAGNA 40,0 1,0 SALATINI 30,0 1,0 RIS BRILLAT 70,0 1,0 FUNGHI PRATAILI, 50,0 0,9 CRACKERS SALATI 30,0 0,8 FRAGLE 50,0 0,8 CRSTATA MARMELLATA 50,0 0,8 CICCLAT GIANDUIA 30,0 0,8 LATTUGA 50,0 0,8 SUCC DI PERA, 125,0 0,8 PP CRN 30,0 0,7 CETRILI 100,0 0,6 MARMELLATA DI FRAGLE 20,0 0,5 BISCTTI FRLLINI 30,0 0,5 MERENDINE MARMELLATA 40,0 0,4 RIS SFFIAT 30,0 0,3 YGURT ALLA FRUTTA 125,0 0,3 SUCC DI ARANCIA 125,0 0,1 BISCTTI 'PETIT BEURRE' 30,0 0,1

25 Costo energetico per grammo di fibra (Kcal/g) RIBES NER 27,9 4 CARCIFI 25,0 4 FINCCHI 24,4 4 LAMPNI 21,8 5 CRUSCA DI GRAN 19,2 5 PISELLI IN SCATLA 18,3 5 FAGILINI 17,1 6 SPINACI IN SCATLA 16,3 6 FAGILI IN SCATLA 15,8 6 CECI IN SCATLA 14,5 7 BARBABIETLE RSSE 13,0 8 BRCCL VERDE 12,9 8 ZUCCHINE 11,8 8 CAVLFIRE 9,6 10 CARTE 9,4 11 LENTICCHIE IN SCATLA 8,7 12 FUNGHI PRATAILI, 8,5 12 LATTUGA 7,9 13 PESCA 7,8 13 NESPLE 7,5 13 ASPARAGI DI CAMP 7,2 14 PERA 6,8 15 PMDRI DA INSALATA 6,5 15 SPINACI 6,1 16 FRAGLE 5,9 17 KIWI 5,9 17 PRUGNE REGINA CLAUDIA 5,6 18 ALBICCCHE 5,4 19 ARANCE 4,7 21 FETTE SEGALE INTEGRALI 4,5 22 MELA 4,4 23 CETRILI 4,3 23 CLEMENTINE 4,2 24 PRUGNE, SECCHE 4,1 24 PANE DI GRAN DUR 4,0 25 PASTA INTEGRALE 3,5 28 CILIEGE 3,4 29 MAIS IN SCATLA 3,2 31 MELNE 3,2 31 FETTE INTEGRALI 3,0 33 RZ PERLAT 2,9 35 BANANA 2,7 37 UVA 2,5 41 PANE INTEGRALE 2,3 43 PATATE 1,9 53 BISCTTI INTEGRALI 1,8 56 FCACCIA 1,7 60 PIZZA MARGHERITA 1,4 71 PANE, TIP 0, 1,4 73 NCCILE 1,1 93 RIS, INTEGRALE 1,1 94 CRNFLAKES 1,0 96 MARMELLATA DI FRAGLE 1,0 98 SUCC DI PERA, 1,0 100 NCI, secche 0,9 106 PANE AL LATTE 0,9 112 PANCARRE' 0,9 116 FETTE BISCTTATE 0,9 117 PATATINE IN SACCHETT 0,8 119 PLENTA 0,7 141 CRACKERS SALATI 0,7 153 SALATINI 0,6 156 BRICHES 0,6 165 PP CRN 0,6 174 MERENDINE PAN SPAGNA 0,5 185 CICCLAT GIANDUIA 0,5 204 CRSTATA MARMELLATA 0,5 212 TRTELLINI, freschi 0,4 238 RIS BRILLAT 0,4 259 BISCTTI FRLLINI 0,3 329 RIS SFFIAT 0,3 335 MERENDINE MARMELLATA 0,3 359 SUCC DI ARANCIA 0,2 430 YGURT ALLA FRUTTA 0,2 440 BISCTTI 'PETIT BEURRE' 0,1 1038

26 Consumo di frutta e verdura e densità Consumo di frutta e verdura e densità energetica della dieta energetica della dieta somma frutta+verdura (g/1000kcal) densità energetica della dieta (Kcal/100g) somma frutta+verdura (g/1000kcal) Fibra Alimentare (g/1000kcal) 7-d dietary dietary records records from from subjects subjects aged aged 6-87 y 87 y living living in the Parma area. in the Parma area. Years Years

27 Amido resistente: definizione Asp NG. Mol Aspects Med ;9(1): Dietary fibre - definition, chemistry and analytical determination. The demarcation between starch - the main digestible polysaccharide - and dietary fibre presents some problems due to more or less enzyme resistant starch fractions that occur naturally or are formed with processing. "Resistant" starch" formed during baking passes through the small intestine in the rat and, probably,, in man and is fermented in the colon. It should therefore also be regarded as dietary fibre..

28 Barley / legumes cell-wall (Ileostomists( studies) Livesey et al. Am J Clin Nutr 1995; (61): Noah et al. J Nutr 1998; (128):

29 Amido Resistente: natura TIP DI AMID RS1 (amido fisicamente inaccessibile) RS2 (amido cristallino) RS3 (amido retrogradato) RS4 (amido modificato) CICLDESTRINE ESEMPI Legumi e cereali intatti Banana verde e patata cruda; High- amylose starch Patate cotte e raffreddate; High- amylose starch Additivi a base amidi sostituiti (acetato, fosfato, adipato etc) Supporti tecnologici DIGERIBILITÀ Non digerito, facilmente fermentato Non digerito, fermentato Non digerito, parzialmente fermentato Non digerito, scarsamente fermentato Non digerito, fermentato

30 Prebiotico: definizione

31 Prebiotico: definizione Prebiotico: Funzionalità: Nondigestible food ingredient.that beneficially affects the host by selectively stimulating the growth and/or activity of one or a limited number of bacteria in the colon, and thus improves host health Gibson and Roberfroid, 1995

32 Prebiotico: definizione Prebiotico: Funzionalità: Nondigestible food ingredient.that beneficially affects the host by selectively stimulating the growth and/or activity of one or a limited number of bacteria in the colon, and thus improves host health

33 Prebiotico: definizione Prebiotico: Funzionalità: Cambiamenti nel profilo della microflora accompagnati da percepibili miglioramenti in una funzione fisiologica e/o in un fatore di rischio di malattia nel consumatore.. Nondigestible food ingredient.that beneficially affects the host by selectively stimulating the growth and/or activity of one or a limited number of bacteria in the colon, and thus improves host health

34 Improves host health: evoluzione del concetto 1995: cambiamento della microflora 1996: effetti sul metabolismo glico/lipidico 1999: salute intestinale (infezioni) 2003: assorbimento calcio e magnesio 2003: deposizione e densità massa ossea 2005: salute intestinale (infiammazione) 2005: riduzione markers K colon/retto 2006: sazietà / intake energetico 2006: ormoni gastrointestinali

35 Nessuno standard per l uso del termine prebiotico Valore mercato M, 180 M nel 2010

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37 Definition A prebiotic is a nonviable food component that confers a health benefit on the host associated with modulation of the microbiota. Qualifications 1. Component not not an organism or drug; ; a substance that can be characterized chemically; ; in most cases this will be a food grade component. 2. Health benefit measurable and not due to absorption of the component into the bloodstream or due to the component acting alone, and over-riding riding any adverse effects. 3. Modulation show that the sole presence of the component and the formulation in which it is being delivered changes the composition or activities of the microbiota in the target host. Mechanisms might include fermentation, receptor blockage,, or others.. A prebiotic can be a fiber but a fiber need not be a prebiotic.

38 Criteri per la definizione di prebiotico Caratterizzazione della sostanza: fonte, origine, purezza, composizione chimica, struttura Caratterizzazione funzionale: in vitro/animale Formulazione nel prodotto: veicolo, concentrazione e quantità RCT (minimo 2 indipendenti) con adeguaro sample size e marker di outcome.. Prova di correlazione tra oucome fisiologico e modulazione del microbiota Safety assessment (in vitro / animale e/o fase 1 se non GRAS) PREBITIC

39 Extraction Isomerization Hydrolysis Transglycosylation CURRENT PREBITICS Chicory Beet Milk Inulin Sucrose Lactose Fructo o.s. FS Raffinose Lactosucrose Lactulose Galacto o.s. GS

40 Extraction Isomerization Hydrolysis Transglycosylation NVEL PREBITICS Lactose Lactulose Bran Starch Xylans Insolub. s. Soluble s. Xylo o.s. XS Resistant RS 2-3 Glycosylsucrose Soybean Soy whey Soy o.s. SS

41 Livelli di introduzione Frazioni indigeribili Fibra + RS + ND

42 Livelli di introduzione: DF

43 fibra in età pediatrica (USA)

44 fibra in età adulta (USA)

45 Introduzione di fibra 7-d dietary records from 526 subjects aged 6-87 y living in the Parma area. Years Italia (Parma) >6; <18 >18; <65 >65+ Mean ± SD 13.5 ± 3.7 Median (IQR) 13.3 (5.3) Mean ± SD 19.6 ± 6.5 Median (IQR) 18.3 (7.6) Mean ± SD 21.7 ± 6.7 Median (IQR) 20.5 (8.1) (8.3±1.6 g/1000kcal) (8.9±2.6 g/1000kcal) (9.8±2.9 g/1000kcal)

46 Livelli di introduzione: RS Italia: (adults( adults) 8,5 g/d (7,2 NW 9,2 S) Brighenti et al, Br J Nutr 1998 (80): USA: (age( >1) 4,9 g/d (range 2,8-7,9) Murphy et al, J Am Diet Assoc 2008 (108):

47 Livelli di introduzione: ND Italia: mancano dati USA: 2.6g inulina,, 2.5g/d FS] (cipolla, frumento, asparagi) (USDA 1999)

48 Substrato + Microflora Funzione = Enhanced function Reduced risk

49 DIGESTIVE Funzioni dell intestino crasso Fermentazione carboidrati Fermentazione proteine SCFA (Ac( Ac,, Pro, But); Gas (H 2, C 2, CH 4 ); Biomassa SCFA (iso( iso-scfas); Gas (H 2, C 2 ); N-composti (Fenoli;; Ammine; Ammoniaca) ASSRBITIVE composti di fermentazione; elettroliti e acqua (Na( Na,, K, Cl, HC 3, H 2 ); acidi biliari ESCRETRIE RMNALI SINTETICHE DEPSIT METABLICHE (BATTERICHE) biomassa; ; residui alimentari; cellule epiteliali; muco; acqua e gas; composti fenolici; cere e residui lipidici; sostanze tossiche neurotensina; enteroglucagone; ; PYY; somatostatina Vitamine B e K Controllo defecazione Deidrossilazione acidi biliari; solfatisolfiti; solfiti; nitratinitriti nitritiammoniaca; altre reazioni idrolitiche e ossido-riduttive

50 IMMUNITARIE METABLICHE (SISTEMICHE) Funzioni dell intestino crasso: Metabolismo glucidico GALT; LPS, toll-like like receptors cross-talking SCFA (acetato); PYY; GLP1 Metabolismo lipidico SCFA (propionato( propionato) Metabolismo En. (intake) Metabolismo En. (deposition) ASSRBITIVE Minerali (Ca( Ca) Energia da SCFA (tutti); motilità gastrica (PYY); gut- brain axis (neurotrasmitters) LPS; infiammazione subclinica;

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53 Am J Clin Nutr 2008;87:534 8.

54 Disordini dell intestino crasso Infezioni acute Appendicite IBD (Chron s disease, colite ulcerativa) Diverticolosi -diverticolite Disordini ano-rettali Costipazione Sindrome da intestino irritabile Neoplasie

55 Proprietà fisico- chimiche Effetti fisiologici Potenziali benefici Solubilità viscosity water holding capacity Binding capacity protein/enzymes fats bile acids minerals Transito absorption rate satiety/satiation Fermentescibilità VFA profile prebiotic effect Massa Fecale Digeribilità digestion rate digestion extent Bioavailability Massa Fecale Food Intake Glycaemia Blood Lipids Constipation Intestinal milieu Mucosal health Attività antiossidante Stato ossidativo del milieu intestinale Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

56 Lettura Lettura SINU; SINU; Milano Milano 29/30 29/30 Novembre Novembre RELEVANT CHEMICAL CHARACTERISTICS RELEVANT CHEMICAL CHARACTERISTICS CMPNENT SUGARS omo or etero-polysaccharides composed by neutral (e.g. cellulose), amino (e.g.chitosans), acidic (e.g. pectin) sugars. LINKAGE different linkages, either for conformation (α,β ) or position (1-2, 1-3, 1-4, 1-6) BRANCHING linear chain (e.g. cellulose); branched chains (e.g. glucomannans) DEGREE F PLYMERISATIN DP 3-9: oligosaccharides (e.g. FS); DP : polysaccharides (e.g. guar gum)

57 MAIN CLASSES F GLUCANS FUND IN CEREALS Mixed linkage β-glucans (glucose β-1,4; β-1,3 linkages) Cellulose (glucose β-1,4 linkage) Indigestible, highly viscous (Glycaemic response lowered) Indigestible, non viscous (Glycaemic response unaffected) Digestible (Glycaemic response enhanced) Starch (glucose α-1,4 linkage) EFFECT F LINKAGE Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

58 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 VFA PRDUCTIN DURING FERMENTATIN VFA produced (mg/mg polysaccharide utilised) Polysaccharide Acetate Propionate Butyrate Total Starch 0.25 (50) 0.13 (21) 0.21 (29) 0.59 Arabinogalactans 0.19 (50) 0.20 (42) 0.04 (08) 0.43 Xylans 0.42 (82) 0.10 (15) 0.02 (03) 0.54 Pectin 0.27 (84) 0.06 (14) 0.01 (02) 0.34 From Englyst et al. (1987). Molar ratios of VFA are given in parenthesis

59 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 Escrezione di idrogeno dovuta a fermentazione

60 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 Potenziali benefici Food Intake Glycaemia Blood Lipids Constipation Intestinal milieu Mucosal health

61 Lettura Lettura SINU; SINU; Milano Milano 29/30 29/30 Novembre Novembre Introduzione di fibra alimentare ed Introduzione di fibra alimentare ed energia totale della dieta energia totale della dieta 7-d dietary dietary records records from from subjects subjects aged aged 6-87 y 87 y living living in the Parma area. in the Parma area. Years Years fibra alimentare (g/1000kcal) energia (kcal) Fibra alimentare (g/1000kcal) Quintile di fibra alimentare (g/1000kcal) energia (kcal) Quintile di fibra alimentare (g/1000kcal)

62 Lettura Lettura SINU; SINU; Milano Milano 29/30 29/30 Novembre Novembre fibra alimentare (g/1000kcal) densità energetica della dieta (Kcal/100g) Fibra alimentare (g/1000kcal) 7-d dietary dietary records records from from subjects subjects aged aged 6-87 y 87 y living living in the Parma area. in the Parma area. Years Years Introduzione di fibra alimentare e densità Introduzione di fibra alimentare e densità energetica della dieta energetica della dieta Percentile di Fibra Alimentare (g/1000kcal) densità energetica della dieta (Kcal/100g) Quintile di fibra alimentare (g/1000kcal)

63 Lettura Lettura SINU; SINU; Milano Milano 29/30 29/30 Novembre Novembre Fibra Alimentare (g1000kcal) E% da Carboidrati Percentile di fibra alimentare (g/1000kcal) E% da Carboidrati 7-d dietary dietary records records from from subjects subjects aged aged 6-87 y 87 y living living in the Parma area. in the Parma area. Years Years Introduzione di fibra alimentare e Introduzione di fibra alimentare e percentuale di energia da carboidrati percentuale di energia da carboidrati Quintile di fibra alimentare (g/1000kcal) Fibra alimentare (g/1000kcal)

64 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

65 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

66 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

67 Inulin and control of energy intake, individual studies Study year Methods Participants Interventions significance Archer 2004 SB crossover, single day test meal 33 males, normal 24 g inulin or lupin fibre in low fat patties Satiety (VAS) NS; Energy intake <0.05 Cani 2006 SB crossover,, 2wk + single day test meal 10 males and females, normal 16 g inulin as powder Satiety (VAS) <0.05; Energy intake <0.05 Whealn 2006 DB crossover,, 2wk 11 males, normal 5 g/l FS + 10 g/l pea fibre in enteral formula Satiety (VAS) <0.02; Fullness (VAS) <0.05;

68 Comments and further research needed Effects of fructans on satiety and energy intake promising Mechanisms partially explored, need further studies Before claims can be made: Effect on hard points (weight loss, weight maintainace) Effect of dose/type/veicle veicle/background diet

69 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 Potenziali benefici Food Intake Glycaemia Blood Lipids Constipation Intestinal milieu Mucosal health

70 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 Risposta glicemica La presenza di pareti cellulari intatte riduce l accessibilità dell amido alle α-amilasi (RS 1 )..

71 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre e la velocità di digestione dell amido Fagioli intatti o macinati + pane prodotto con chicchi di frumento intatti o macinati Asp et al. Am J Clin Nutr 1995; (61):

72 Lettura Lettura SINU; SINU; Milano Milano 29/30 29/30 Novembre Novembre Introduzione di fibra alimentare e Indice Introduzione di fibra alimentare e Indice Glicemico medio della dieta Glicemico medio della dieta fibra Alimentare (g/1000kcal) Indice Glicemico Percentile di Fibra Alimentare (g/1000kcal) Indice Glicemico 7-d dietary dietary records records from from subjects subjects aged aged 6-87 y 87 y living living in the Parma area. in the Parma area. Years Years

73 Mean 24-Hour Profile of plasma glucose concentrations during the last day of the ADA* Diet and High-Fiber Diet in Type 2 diabetic patients (mg/dl) P<0.05 P<0.05 P< a.m. 9 a.m. 11 a.m. 1 p.m. 3 p.m. 5 p.m. 7 p.m. 9 p.m. 11 p.m. 1 a.m. 3 a.m. 5 a.m. 7 a.m. Hgh-Fiber Diet ADA Diet *ADA = American Diabetes Association M. Chandalia et al. NEJM 2000 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 *

74 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 FIGURE 7-17 Relative risk of type 2 diabetes by different levels of cereal fiber intake and glycemic load. Reprinted, with permission, from Salmerón et al. (1997b). Copyright 1997 by the American Medical Association.

75 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

76 Inulin and glucose metabolism, individual studies Study year Methods Participants Luo 1996 DB crossover 12 M, normal Alles 1999 SB crossover Brighenti 1999 DB sequential 8 M, normal van Dokkum 1999 DB latin square 12 M, normal Causey 2000 DB crossover Luo 2000 DB crossover Balcazar-Munoz 2003 DB parallel 12 M, mod HTAG Interventions 20 g FS in cookies 20 M, NDDM 15 g FS as powder mixed with yogurt 9 g inulin in breakfast cereals 15 g FS or inulin as powder 12 M, mod. HTAG 20 g inulin in ice cream 10 M and F, NDDM 20 g FS as powder utcome and significance glucose disposal NS; hepatic glucose output reduced <0.05 Fasting glucose NS MTT glucose NS GTT glucose and insulin NS GTT insulin NS K-ITT NS; hepatic glucose output NS 7 g inulin as powder IS (clamp( clamp) ) NS Letexier 2003 DB crossover 8 M and F, normal Giacco 2004 DB sequential Daubioul 2005 DB crossover 27 M and F, mod. HTC 8 g inulin as powder 10.6 g sc-fs as sweetener sc-fs ( - ) and placebo ( - );**P<0:02 7 M, NAFLD/NASH 16 g FS as powder Fasting glucose and insulin NS MTT glucose NS; insulin <0.02 Fasting glucose and insulin NS

77 Comments and further research needed Effects of fructans on glucose metabolism and IR still uncertain but probably of little clinical meaning Mechanisms probably not worthy at this stage

78 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 Potenziali benefici Food Intake Glycaemia Blood Lipids Constipation Intestinal milieu Mucosal health

79 Lisa Brown, Bernard Rosner,, Walter W Willett, and Frank M Sacks Am J Clin Nutr 1999;69: Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

80 Studi prospettici su CVD e consumo di alimenti fonte di fibra Nuts Albert et al. Ellsworth et al. Brown et al. Hu et al. Fraser et al. Fraser et al. Fruit and vegetables Bazzano et al. Liu et al. Joshipura et al. Liu et al. Joshipura et al. Gaziano et al. Gillman et al. Knekt et al. Whole Grains Liu et al. Liu et al. Jacobs et al. Fraser et al RR (95% Cl) Hu & Willett, JAMA. 2002;288: RR (95% Cl)

81 RR per CHD e CVD associato con cambiamenti di: 10-g nell intake di Fibra Totale, 5-g nell intake di Fibra Solubile. Variable Total Fiber- Calorie (Energy) Ratio* P Value Soluble Fiber- Calorie (Energy) Ratio* P Value CHD Incidence 0.92 ( ) ( ) Mortality 0.91 ( ) ( ) 0.03 CVD Incidence 0.93 ( ) < ( ) 0.01 Mortality 0.96 ( ) ( ) 0.48 Data are given as Relative Risk (95% CI); The ratio was 10g/1735 kcal for Total Fiber and 5g/1735 kcal for Soluble Fiber Bazzano LA, et al. Arch Intern Med 2003: Sep 8;163(16):

82 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

83 Inulin and plasma TAG, individual studies Study year Methods Participants Luo 1996 DB crossover 12 M, normal Interventions 20 g FS in cookies significance NS Pedersen 1997 DB crossover 66 F, normal 14 g inulin in low fat spreads NS Davidson 1998 DB crossover Alles 1999 SB crossover Jackson 1999 DB parallel 21 M and F, mod. HTC 18 g inulin in chocolate spreads and drinks 20 M, NDDM 15 g FS as powder mixed with yogurt NS NS 54 M, mod. HTAG 10 g inulin as powder <0.05 Brighenti 1999 DB sequential 8 M, normal van Dokkum DB latin square 12 M, normal van Dokkum DB latin square 12 M, normal 9 g inulin in breakfast cereals 15 g FS as powder 15 g inulin as powder <0.01 NS NS Causey 2000 DB crossover Luo DB crossover 12 M, mod. HTAG 20 g inulin in ice cream 10 M and F, NDDM 20 g FS as powder p<0.05 NS Balcazar-Munoz 2003 DB parallel 12 M, mod HTAG Letexier 2003 DB crossover 8 M and F, normal 7 g inulin as powder NS (<0.05) 8 g inulin as powder <0.05 Giacco 2004 DB sequential 27 M and F, mod. HTC 10.6 g sc-fs as sweetener NS Daubioul 2005 DB crossover 7 M, NAFLD/NASH 16 g FS as powder NS Total: 258 Avg: : 14,2 g

84 Inulin and plasma TAG: metanalysis Brighenti J Nutr, 2007 (in press)

85 Comments and further research needed Effects of fructans on blood triglycerides consistent though of limited extent Mechanisms partially explored, need further studies Before claims can be made: Effect of dose/type/veicle veicle/background diet Effect of health/disease status

86 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 Potenziali benefici Food Intake Glycaemia Blood Lipids Constipation Intestinal milieu Mucosal health

87 Fibra alimentare e massa fecale: Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

88 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007 Introduzione giornaliera di fibra alimentare [mediana (IQR)] in bambini affetti da costipazione cronica vs. controlli sani From: Morais: J Pediatr Gastroenterol Nutr, Volume 29(2).August

89 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

90 Massa fecale e incidenza di tumore al Colon-Retto Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

91 Smoothed hazard ratios for CR cancer (Lancet 2003) Relative Risk Estimate Fibre g per day Corrected riginal Corrected Lower Limit Corrected Upper Limit

92 Intakes of fibre from food and colorectal cancer by quintile of sex-specific specific food source of fibre in EPIC Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 p Cereal fibre (g) Hazard ratio Vegetable fibre (g) Hazard ratio Fruit fibre (g) Hazard ratio No food source of fibre was significantly more protective than others, and non food supplement sources were not investigated (Lancet 2003)

93 Mean Intake of Nutrients at Different Fiber Intake Levels μg/day 3000 MEN WMEN 3000 μg/day β-carotene g/day g/day 7,5 5 2,5 Vitamin E 7,5 5 2,5 0 0 mg/day mg/day Vitamin C mg/day mg/day Fiber intake (g/day) Flavonoids Fiber intake (g/day)

94 Lettura SINU; Milano 29/30 Novembre 2007

95 Aim: : to determine whether amylase resistant starch, substituting for glucose in hypo-osmolar osmolar oral rehydration solution, would reduce diarrhea duration and weight in adults with acute severe dehydrating diarrhea. Conclusions: : Compared to H-RS RS, HAMS-RS reduced diarrhea duration by 55% and significantly reduced fecal weigh after the first 12 hours of RS therapy in adults with cholera-like like diarrhea.

96 ND Human studies: Improved bowel habit (traveller s diarrhoea study) Cummings et al (2001) Alimentary Pharmacology & Therapeutics 244 healthy volunteers, travelling to high risk countries. 2 weeks before, during and two weeks after trip 100 P=0,08 either placebo or * 35% 10g/day ligofructose 19% 19.5% * 11.2% 12.9% Incidence of intestinal problems and feeling well were monitored % placebo prebiotic 1 flatulence Diarrhoea constipa... feeling well

97

98

99 Sicurezza vs. Efficacia: DF - Dose raccomandata 3g/MJ. - Dosi sino a 5 g/mj: - Assorbimento minerale: : non rilevante - Disturbi intestinali: : non rilevante - Diarrea: : non rilevante (anzi, protettivo) - Densità nutritiva ed energetica: effetto saziante e di diluizione energetica che potrebbe comportare problemi in soggetti vegetariani stretti per il raggiungimento dei LARN per altri nutrienti (per contro, vantaggi nei soggetti sovrappeso e obesi)

100 Sicurezza vs. Efficacia: ND Dose efficace >5g molto vicino alla dose massima tollerabile <8g Post-market risk assessment per multipla esposizione (numero crescente di categorie di prodotto) Ricerca di nuove sostanze con ridotto effetto gasogeno/lassativo (>DP?)

101 Sicurezza vs. Efficacia: RS Dose efficace >10g ; dose massima tollerabile non definita (ma introduzioni sino a 50g/die possibili) Principali effetti collaterali da fermentazione (gas, crampi etc) Adattamento Positivo profilo SCFA; elevata stabilizzazione transito Relative modificazioni in termini di microflora intestinale

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