Erbe e spezie nel settore alimentare

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1 Erbe e spezie nel settore alimentare Savigliano 18 maggio 2015 Erbe e spezie tra tradizione d uso e moderna ricerca scientifica: effetti su salute e benessere Franca Marangoni Nutrition Foundation of Italy

2 Spezie Nel linguaggio com., conformemente all uso mediev. di species nel sign. di «derrata» e poi di «droga», denominazione generica, per lo più al plur. e con valore collettivo, di diverse sostanze aromatiche di origine vegetale (pepe, zenzero, chiodi di garofano, cannella, noce moscata, ecc.), generalmente di provenienza esotica, usate, oltre che per aromatizzare e insaporire cibi e bevande, anche, spec. in passato, in medicina e in farmacia Erbe aromatiche Piante erbacee odorose (salvia, prezzemolo, sedano, basilico, ecc.), adoperate come aromi in cucina

3 B. B. Simpson and M. C. Ogorzoly, Economic Botany

4 Le spezie derivano da corteccia (cannella), radici (zenzero), boccioli (chiodi di garofano, zafferano), semi (sesamo, senape), bacche (pepe nero), frutti (pimento, paprica Le erbe aromatiche sono foglie per lo più di arbusti o piante erbacee, come il prezzemolo, la maggiorana, il timo, il basilico, il cumino, l aneto, l origano, il rosmarino, la salvia, che possono essere utilizzate sia fresche che essiccate, intere o macinate. 4

5 In pratica in cucina Generalmente le erbe aromatiche fresche più delicate si aggiungono a cottura ultimata (aneto, basilico, maggiorana, menta) Quelle meno delicate (rosmarino, salvia, timo) qualche minuto prima della cottura Spezie ed erbe essiccate richiedono tempi di cottura diversi a seconda che siano intere (bacche o foglie) o macinate; a piatti che non richiedono la cottura devono essere aggiunte in anticipo 5

6 Origini di erbe e spezie Nuovo Mondo Europa Vicino Oriente India Lontano Oriente Pepe di Giamaica Alloro Semi di anice Basilico Aglio Annatto Erba Cipollina Borragine Cardamomo Ginepro Peperoncino Aneto Cumino Pepe nero in grani Citronella Paprica Origano Coriandolo Turmerico Anice stellato Echinacea Prezzemolo Trigonella Cannella Coriandolo Ginepro Rosmarino Papavero Macis Chiodi di garofano Rafano Salvia Sesamo Noce moscta Zenzero Tamarindo Dragoncello Calendula Galanga Vaniglia Timo Piretro Erba cipollina Cumino Coriandolo Finocchio Zafferano Lavanda Maggiorana Menta Santoreggia Camomilla Melissa

7 Impiego delle spezie e delle erbe aromatiche Oggi Per migliorare le pietanze Nella produzione di profumi, saponi e prodotti cosmetici Una volta: Per prolungare la freschezza dei cibi o per mascherare sapori e odori di cibi non freschi Come deodoranti Plants that Changed History, Joan Elma Rhan, 1982

8 Effetti digestivi delle spezie

9 Lampe, Am J Clin Nutr 2003

10 Quantification of individual polyphenols (mean SD) of culinary herbs Vallverdù-Queralt FOOD CHEMISTRY, 154 (2014)

11 Antioxidant capacity, estimated total phenolic content and anti-inflammatory activity of uncooked, cooked and digested cinnamon, clove and nutmeg Baker, Plant Foods Hum Nutr 2013

12 Different mechanisms of cardio protection by spices

13 Cholesterol lowering spices

14 Dietary spices as beneficial modulators of lipid Aglio: profile ipolipemizzante in pazienti coronaropatici in combinazione con olio di pesce efficace sulla colesterolemia totale ed LDL e sui trigliceridi Cipolla (come tale o olio essenziale) : riduce la colesterolemia in forti consumatori previene l aumento di colesterolo indotto da dieta iperlipidica Trigonella: riduce la colesterolemia (e trigliceridi) in soggetti sani e diabetici

15 Piper nigrum (pepe bianco e nero) Originario dell India e delle Indie orientali appartiene alla famiglia delle Piperaceae I frutti verdi scuriscono e si rinsecchiscono durante l essiccazione L aroma pungente è dovuto agli oli volatili. Si riduce con la macinazione. Le bacche di pepe bianco maturano sulla pianta e vengono private del guscio E la spezia più utilizzata

16 Sr. No. Researcher Chemical Components Percentage 1. Lee et al. (2004) Essential oil 1 2.5% Singletary (2010) Piperine 5 9% Chavicine 1% Piperidine 8% Fatty oils 6 8% Resin 0 5% Starch 22 42% 6. Orav et al. (2004) Essential oil Musenga et al. (2007) β-caryophyllene % Limonene % β-pinene % Δ-3-carene % Sabinene % α-pinene % Eugenol % Terpinen-4-ol % Hedycaryol 0 9.1% β-eudesmol 0 9.7% Caryophyllene oxide % α-phellandrene NA 7. Jirovetz et al. (2002) Elemol Germacrene-D Limonene β-pinene α-pinene β-ocimine β-pinene α-phellandrene αhumulene Δ-carene βphellandrene T-muurolol

17 Functional & Nutraceutical Effects of Bioactive Compounds of Black Pepper Bioactive compounds Functional & Nutraceuticals Role Researchers Piperine i. Bio-absorption of vitamins and trace elements. Kumoro et al., 2009/ Capasso et al., 2002 ii. Effective against acute inflammatory process Bang et al., 2009 iii. Antimicrobial properties Sangwan et al., 2008 iv. Improved functionality of gastrointestinal tract. Badmaev et al., 2000 v. Decreased body weight and visceral fat accumulation Okumura et al vi. Improved bioavailability of curcumin and catechins Singletary, 2010 vii. Enhanced bioavailability of many drugs Pattanaik et al., 2009 viii. Piperine ameliorate the chronic mild stress Li et al ix. Reduce risk of cancer Vellaichamy et al x. reducing the extent of toxicity of certain components Han et al., 2008 Essential oil 1. Contributes aroma Zachariah et al., Control worm infestations Dorman and Deans, 2000 Phenolics 1. Reduce oxidation process Renjie et al., Ameliorating oxidative stress Saxena et al., 2007 Butt et al., Critical Reviews in Food Science and Nutrition 2012

18 Modulation of bioavailability of drugs, phytochemicals, carcinogens by black pepper and piperine Srinivasan, Crit Rev Food Sci Nutr 2007

19 Black pepper Is commonly employed as traditional remedies against gastric disturbances from time immemorial. Enhances the production of hydrochloric acid from stomach thus improving digestion through stimulation of histamine H2 receptors. Has diaphoretic (promotes sweating), and diuretic (promotes urination) properties Is well absorbed from mucosal side (piperine) (44 63%) Its mechanisms of action on the gastrointestinal tract include enhanced absorption of nutrients, improved enzymes synthesis, protection of intestinal membranes from gastric secretions and ROS damage, enhancement of the activities of antioxidant enzymes i.e. SOD, catalase, GR, and GST and expression of some digestive enzymes along with increase in the secretion of saliva. Its mode of action in constipation and diarrhea involves concentration-dependent & atropine-sensitive stimulant effect, spontaneous contractions similar to loperamide and nifedipine, inhibition of naloxone-sensitive effect, Ca(2+) channel blocking (CCB) activity, relaxant effect, K+ (80 mm)-induced contractions. These mechanisms collectively leads to spasmodic (cholinergic) and antispasmodic (opioid agonist and Ca (2+) antagonist) effects Butt et al., Critical Reviews in Food Science and Nutrition 2012

20 Capsicum (peperoncino forte e dolce) Appartiene alla famiglia delle Solanaceae (pomodoro) Per la maggior parte è Capsicum annum (pepe a campana e di Cayenna), originario del Nuovo Mondo e in uso da 9000 anni Il sapore piccante è dovuto a 7 alcaloidi, compresa la capsaicina (soprattutto nei semi e nel frutto) E il pigmento che conferisce il caratteristico colore giallo al curry (che comprende anche il coriandolo e la noce moscata)

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22 Mean (±SEM) glucose and insulin concentrations at fasting and up to 2 h after the consumption of the bland meal after the bland diet (BAB) (4wk), the chili meal (30g) after the bland diet (CAB), and the chili meal after the chili diet (CAC). Baseline values (0 min) were obtained 30 min before the meal was eaten. Conclusion: Regular consumption of chili may attenuate postprandial hyperinsulinemia. Ahuja, Am J Clin Nutr 2006;84:63 9.

23 Effects of capsaicin, green tea and CH-19 sweet pepper on appetite and energy intake in humans in negative and positive energy balance Ad libitum energy intake (Mean values ±SE) for each of the five treatments during negative (10% of their individually calculated total daily energy requirement was provided for breakfast and 15% of their total daily energy requirement was provided for lunch) and positive (20% of their individually calculated daily energy requirement for breakfast and 40% of their total daily energy requirement for lunch) energy balance. Notation of significances *(5%), **(1%) and ***(0.1%) specifies significant effects of energy balance on ad lib energy intake for each treatment. Reinbach Clinical Nutrition 28 (2009)

24 A randomized, double-blind, placebo-controlled study of 200 consenting adult patients with chronic neuropathic pain treated with topical 3.3% doxepin hydrochloride, 0.025% capsaicin and a combination of 3.3% doxepin and 0.025% capsaicin capsaicin C+D capsaicin Scores for sensitivity fell from the baseline immediately after commencement of capsaicin treatment, with an initial fall after the first study week (P < 0.001), with a further gradual further fall by week 4 (P < 0.05). In the doxepin/capsaicin group there was an immediate fall from baseline level Application of capsaicin reduced shooting pain from baseline level by 0.75 (95% CL 0 1.5) after 4 weeks (P < 0.001). Shooting pain was reduced by 0.73 (95% C.L ) with the doxepin/capsaicin combination (P < 0.001) McCleane, Br J Clin Pharmacol 2000

25 Mason et al., BMJ 2004 Estimates of efficacy and harm from meta-analysis of randomised controlled trials of capsaicin for treatment of chronic pain associated with neuropathic or musculoskeletal conditions Characteristic No of trials No of patients Treatment Placebo Relative benefit (95% CI) * Number needed to treat (95% CI) Musculoskeletal pain: At four weeks /186 46/ (1.1 to 2.0) 8.1 (4.6 to 34) Neuropathic pain: At four weeks /159 64/ (1.1 to 1.7) 6.4 (3.8 to 21) At eight weeks / / (1.2 to 1.7) 5.7 (4.0 to 10) Capsaicin was effective in reducing pain associated with diabetic neuropathy, osteoarthritis, and psoriasis. It was, however, less effective in reducing pain from postherpetic neuralgia. For every six patients with neuropathic pain using capsaicin 0.075% for eight weeks, one additional patient would benefit For every eight patients with musculoskeletal pain using capsaicin 0.025% for four weeks, one additional patient would benefit One in three patients using capsaicin had local adverse events;

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27 Curcuma longa (turmerico) Appartiene alla stessa famiglia dello zenzero (Zingiberacee) E una pianta perenne originaria dell Asia tropicale detta anche zafferano delle Indie Dal rizoma si ottiene la polvere di curcuma, responsabile delle proprietà antiossidanti (cattura i radicali liberi attraverso le sue funzioni fenoliche) E impiegata anche come colorante

28 Molecular Nutrition & Food Research 13 AUG 2012 Multitargeting by turmeric, the golden spice: From kitchen to clinic

29 Multitargeting by turmeric, the golden spice: From kitchen to clinic Gupta, Clin Exp Pharmacol Physiol. 2012

30 Gupta et al., Molecular Nutrition & Food Research 13 AUG 2012 Multitargeting by turmeric, the golden spice: From kitchen to clinic

31 Clinical effects of curcumin: results from human trials Epstein British Journal of Nutrition 2010

32 Biological activities of turmeric as shown in human studies No. of patients Dose, duration Overall conclusion [Reference] Anti-inflammation 1.CML, chronic myelogenous leukemia; IBS, irritable bowel syndrome; IL-8, interleukin-8; NO, nitric oxide; TGF, transforming growth factor. Efficacy 30 2%, 7 days Reduced the inflammation in patients with chronic localized or generalized periodontitis Lupus nephritis Randomized, placebo-controlled mg/day, 3 months Anticancer Efficacy g/day, 6 weeks Decreased proteinuria, hematuria, and systolic blood pressure in patients with relapsing or refractory lupus nephritis Significantly reduced NO level in CML patients when given alone or in combination with imatinib Efficacy 62 Produced remarkable symptomatic relief in patients with external cancerous lesions Phase II 45 3 g/day, 4 weeks Reduced the ulcer size in patients with peptic ulcer Antidiabetic Randomized, double-blind g/day, 2 months Attenuated proteinuria, TGF-β, and IL-8 in patients with overt type 2 diabetic nephropathy Crossover 14 6 g, min Increased postprandial serum insulin levels, insignificant effect on plasma glucose levels and the glycemic index Irritable bowel syndrome Randomized, partially blinded mg/day, 8 weeks Improved the symptoms of IBS and reduced the prevalence of disease Randomized, crossover g Antimutagenic Increased the bowel motility and activated the hydrogen-producing bacterial flora in the colon Efficacy g/day, 30 day Significantly reduced the urinary excretion of mutagens in smokers Protection from fibrosis Efficacy 58 3 g/day, 3 months Offered protection against benzo[a]pyrene-induced increases in micronuclei in circulating lymphocytes of healthy subjects; decreased the number of micronucleated cells in patients with submucous fibrosis

33 Cinnamomum zeylanicum (cannella) Originaria dell India e dello Sri Lanka appartiene alla famiglia delle Lauraceae Si utilizzano l olio e la corteccia Contiene amido, terpeni policiclici, oli essenziali e composti da derivati fenilpropanici. L aroma speziato è dovuto all aldeide cinnamica (la cinnamaldeide è utilizzata nei dentifrici per mascherare il sapore del pirofosfato) Ha diverse proprietà conosciute fin dall antichità: astringente, stimolante, antibatterica, antifungina, digestiva

34 250 mg of an aqueous extract of cinnamon (Cinnulin PF) two times per day for 12 weeks in the diet of overweight or obese subjects reduce oxidative stress and impaired fasting glycemia Parameters Cinnamon Cinnamon Cinnamon Placebo Placebo Placebo Time of 0 week 6 weeks 12 weeks 0 week 6 weeks 12 weeks supplementation FRAP μmol/l 812 ± ± * ± ± ± ± 54 Plasma MDA μmol/l 2.7 ± ± *± ± ± ± 0.1 Plasma SH groups μmol/g prot 4.89 ± ± *± ± ± ± 0.20 RBC Se-GPx U/gHb 41.3 ± ± ± ± ± ± 3.40 RBC Cu ZnSOD U/mg Hb 1.17 ± ± ± ± ± ± 0.05 Fasting Glucose mg/dl Fasting Insulin pmol/ml 114 ± ± *± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 1.88 Roussel et al, J Am Coll Nutr 2009

35 Ingestion of 6 g cinnamon with a rice pudding reduces postprandial blood glucose concentrations and gastric emptying rate (GER) in healthy subjects Hlebowicz J et al. Am J Clin Nutr 2007;85:

36 Effetti della cannella sulla glicemia a digiuno e sul profilo lipidico in pazienti con diabete di tipo 2: risultati di una metanalisi di studi clinici controllati randomizzati Differenza media n Glicemia a digiuno ( a 13.27) 4 (207) Colesterolo totale ( a 16.67) 4 (207) Trigliceridi ( a 4.94) 4 (207) Colesterolo HDL (-0.74 a 3.89) 3 (147) Colesterolo LDL ( a 8.71) 4 (207) Tutti i valori sono espressi in mg/dl come differenza media (95% CI). n = numero di studi (numero di soggetti).

37 Association between mean baseline FBG and reduction in FBG Kirsham Diabetes, Obesity and Metabolism, 11, 2009,

38 Benefici della cannella Riduzione della glicemia post prandiale e modulazione dellaresistenza all insulina Effetto ipoglicemizzante con ¼ di cucchiaino da tè Rallentamento della digestione, ritardando l aumento degli zuccheri nel sangue Effetti anche su: Ritmo cardiaco Pressione arteriosa Temperatura corporea

39 1 cucchiano da tè di cannella= 2 grammi La somministrazione di 2-6 grammi al giorno ha comportato: Miglioramento di quasi tutti i soggetti diabetici trattati Il ritorno della glicemia a valori più elevati in seguito alla sospensione dell assunzione di cannella La cannella può quindi far parte di un alimentazione equilibrata nell ambito di uno stile di vita attivo per: Una più efficiente risposta insulinica Il contenuto di polifenoli L effetto antinfiammatorio che può contribuire alla prevenzione di alcuni tipi di tumori

40 Zingiber officinale (zenzero) Appartiene alla famiglia delle Zingiberaceae E una pianta perenne originaria dell Asia tropicale Il rizoma ha proprietà stimolanti della digestione (stomachico e antiemetico), della circolazione periferica, antinfiammatorie ed antiossidanti I componenti attivi sono il gingerolo e il suo prodotto di disidratazione (schogaolo), pungenti ma in misura minore di capsaicina e piperina E tradizionalmente utilizzato per conservare ed esaltare i sapori delle pietanze.

41 Ginger in pregnancy: a review of 6 double-blind RCT and a prospective study This finding corroborates the results of previous inconclusive analyses based on less extensive studies from Australia (2 studies), Thailand (2 studies), Canada (1 study), and Denmark (1 study). Whether or not demographic or social/cultural similarities and differences among these populations can be generalized to the universe of pregnant women worldwide cannot be extrapolated from the present review. In all clinical trials, ginger was taken 3 or 4 times a day, independently of the occurrence of nausea and/or vomiting. Although the single acute dose of ginger varied in each study, the daily dose was approximately 1 g in 5 of the 6 studies reviewed (with periods ranging from 8 to 20 weeks). A prospective observational cohort study and the follow-up of 4 RCTs consistently showed that there are no significant side effects or ad verse effects on pregnancy outcomes. In conclusion ginger may be a safe and effective option for the treatment of nausea and vomiting in pregnancy.

42 a high consumption of allium vegetables is likely to reduce gastric cancer risk. Up to date, evidence of such protection derived mainly from case control studies. Further data from large cohorts are therefore required to reach a firm conclusion.

43 Effetti di spezie e grassi sul gradimento di cibi a ridotto tenore lipidico Scopo: studiare l effetto dell aggiunta di spezie de erbe aromatiche sul gradimento di cibi a ridotto tenore di grassi Soggetti: 148 adulti di anni, BMI 24.4 kg/m2 Intervento: 3 pasti (standard, a ridotto contenuto di grassi, a ridotto contenuto di grassi con spezie) Pietanza Polpettone Verdure Pasta Aromi Aglio (0.27 g/porzione), basilico (0.03 g/porzione), origano (0.03 g/porzione) Aglio in polvere(4.06 g/porzione), cipolla in polvere(2 g/porzione), aneto (4.06 g/porzione) Aglio in polvere, (26.7 g/porzione), cipolla in polvere (15 g/porzione), misto di origano, prezzemolo, basilico, rosmarino, timo (3 g/porzione), cerfoglio(1.5 g/porzione), erba cipollina (1.5 g/porzione). John C. Peters, Sarit Polsky, Rebecca Stark, Pan Zhaoxing, James O. Hill The influence of herbs and spices on overall liking of reduced fat food Appetite, 2014

44 Total dietary fat, saturated fat, and calories by test meal condition. Meal item Test meal condition Reduction from full fat Full fat Reduced fat Total meal Total calories % Total fat (g) % Total saturated fat (g) % Meatloaf Total calories % Total fat (g) % Total saturated fat (g) % Vegetable side dish Total calories % Total fat (g) % Total saturated fat (g) % Pasta side dish Total calories % Total fat (g) % Total saturated fat (g) % John C. Peters, Sarit Polsky, Rebecca Stark, Pan Zhaoxing, James O. Hill The influence of herbs and spices on overall liking of reduced fat food Appetite, 2014

45 Liking Scores by Test Meal Condition Conclusion: Adding herbs and spices to reduced fat foods restored liking of the overall meal, meatloaf, and vegetables to that of full fat conditions, and significantly improved the liking of reduced fat pasta. Incorporating spices into reduced fat items could be a potential strategy for helping Americans meet the US dietary guidelines for fat and saturated fat without having to sacrifice hedonic liking. John C. Peters, Sarit Polsky, Rebecca Stark, Pan Zhaoxing, James O. Hill The influence of herbs and spices on overall liking of reduced fat food Appetite, 2014

46 Spezie ed erbe aromatiche danno sapore ai cibi e possono aiutare a ridurre l aggiunta di grassi. Un cucchiaio da tavola di olio (10 grammi)=90 kcal (4 chili in un anno). 54

47 La versatilità delle spezie in cucina

48 Spezie ed erbe aromatiche danno sapore ai cibi e possono aiutare a ridurre l aggiunta di zucchero 1 cucchiaio da tavola di zucchero = 45 calorie Pimento (pepe giamaicano) Anice Cardamomo Cannella

49 Spezie ed erbe aromatiche danno sapore ai cibi e possono aiutare a ridurre l aggiunta di sale esaltando il sapore delle pietanze 1 cucchiaino di sale (ca 6 g) = 2,4 g di sodio Pepe nero Aglio Cipolla Curry Cumino Aneto Basilico Zenzero Coriandolo 57

50 Salt and sodium intake: international guidelines Organization Date Sodium (salt) limit American Heart Assoc. American Soc. Hypertension (3.8) Notes (5.8) 1.5 (3.8) in at risk people Australia (5.8) Europ. Union ( )

51 Sale e sodio Sodio, g/die Sodio, mmol/die Sale, g/die Unità cucchiaio da tè di sale al giorno 2/3 di cucchiaio da tè di sale al giorno

52 Types of Evidence Linking Sodium Intake to Blood Pressure Epidemiology Over 50 population studies Migration Several, e.g. Kenya Genetic Animal Trials Population Interventions All defects identified so far impair the ability of the kidney to excrete salt All forms of hypertension are caused or aggravated by salt. Recent trial in Chimpanzees. Children: ~10 trials, one trial in infants Adults: > 50 trials Northern Japan Portuguese villages 61

53 Associazione tra consumo di sale e SBP: i risultati di uno studio di coorte su uomini giapponesi SBP mmhg I II III IV V <10.8 g/d 10,8-13,1 g/d g/d g/d > 18.8 g/d Miura K et al, J Epidemiol 2010

54 Dimensione del problema-pressione Malattie coronariche e ictus sono cause di mortalità in tutto il mondo Il 62% degli ictus e il 49% degli eventi coronarici vengono attribuiti a valori pressori elevati* L ipertensione riguarda il 26% degli adulti a livello mondiale (972 milioni) ** Il rischio di sviluppare ipertensione nel corso della vita è pari al 90%*** *WHO, World Health Report 2002: Reducing Risks, Promoting Healthy Life, **Kearney Lancet 2005;305:217, ***Vasan, JAMA 2002;287:1003

55 Systolic blood pressure slope with age (mm Hg/year) INTERERSALT BMJ 1988;297:319 In Populations with Low Sodium Intake, Systolic BP Does Not Rise with Age 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 Populations with No Rise in SBP with Age 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4 0 1,150 2,300 3,450 4,600 5,750 Median sodium excretion (mg/24h)

56 Stomach cancer mortality per /year, between years. and mmol Na/24-hrs. Data refer to men. r = 0.70, P < Joossens JW et al, Int J Epidemiol 1996

57 Results: We found decreased ORs for Gastric cancer for the highest versus lowest quartile of intake of: vitamin E (OR = 0.50) alpha-carotene (OR = 0.52) beta-carotene (OR = 0.42) Gastric cancer was directly associated with sodium, with ORs of: 2.22 for the second, 2.56 for the third and 2.46 for the fourth quartile of intake. (230 cases vs 547 controls) 1st quartile sodium intake: < 1,57 g/day

58 Per ridurre l assunzione di sodio Preferire i cibi freschi Leggere le etichette nutrizionali Scegliere prodotti a ridotto tenore di sodio o senza aggiunta di sale Non mettere il salino in tavola Limitare gli snack salati Contenere il consumo di carne lavorata e insaccati Utilizzare spezie ed erbe aromatiche per la preparazione e il condimento delle pietanze

59 Conclusioni Solide evidenze scientifiche supportano l associazione tra consumo elevato di vegetali e salute L impiego di erbe e spezie rientra nella varietà dei consumi raccomandata dalle linee guida nutrizionali. Erbe e spezie possono contribuire alla riduzione del consumo di grassi nella preparazione delle pietanze Erbe e spezie possono rappresentare una valida alternativa al sale (e in parte allo zucchero) per insaporire i piatti.