Nuevas fuentes y aplicaciones funcionales de la fibra dietética

Actualmente, el sobrepeso y la obesidad siguen teniendo una alta prevalencia a nivel mundial (WHO, 2021). Estas situaciones, asociadas a la alimentación y al estilo de vida, se relacionan con un elevado riesgo de padecer las denominadas 'enfermedades no transmisibles' como son las de tipo cardiovascular, cáncer o diabetes.

La fibra dietética es un componente con reconocidos beneficios sobre la salud, entre los que destaca, el efecto protector frente a ciertas enfermedades como la diabetes, obesidad, cáncer de colon, o la capacidad de reducción de los niveles de colesterol en sangre y la mejora de la respuesta a la insulina (Elleuch et al., 2011; Sharoba et al., 2013). La fibra tiene un efecto saciante y ralentiza el vaciado gástrico limitando, por tanto, el consumo calórico y promoviendo así la pérdida de peso (Merenkova et al., 2020). 

El desarrollo de alimentos enriquecidos con fibra sigue creciendo al amparo de una demanda de mercado consciente de la relación alimentación y salud, pero también, con unos fuertes requisitos éticos y medioambientales. De esta manera, la industria de alimentación trabaja en valorizar materias primas menos usuales y que, a la vez, puedan cerrar un ciclo de producción y ser aprovechadas como ingrediente para el desarrollo de nuevos productos.

La fibra dietética está en la pared celular de vegetales y consiste básicamente en polisacáridos no amiláceos, como arabinoxilanos, beta glucanos y celulosa (McCleary et al., 2012). 

La fibra dietética se puede clasificar, de manera sencilla, en fibra dietética soluble e insoluble. En el organismo, la fibra soluble, como la pectina, se fermenta en el colon mientras que la fibra insoluble, como el salvado de trigo, sirve para dar consistencia a las heces a nivel del colon (Anderson et al., 2009). 

En los procesos de la tecnología de alimentos, la fibra soluble dietética tiene la capacidad de generar viscosidad y gelificar, y es más sencilla de incorporar en el desarrollo de bebidas, productos lácteos y como agente estabilizador, de relleno, emulsionantes o como sustituto de grasa (Cui, Wu & Ding, 2013). Lattimer & Haub, (2010) establecieron un consumo medio diario de 18 g de fibra dietética soluble para reducir los picos de glucosa en el organismo.

Además, recientemente, se ha demostrado la relación entre el consumo de fibra dietética y la composición de la microbiota y, por ende, el crecimiento de bacterias con efecto beneficioso en el tracto intestinal (Bishehsrari et al., 2018).

Por otra parte, se desperdician grandes cantidades de productos derivados de la actividad de la industria alimentaria en forma de peladuras, pulpa, semillas, tallos, entre otros, que podrían ser utilizados como fuentes para la obtención de fibra, a la vez que se reduciría el impacto medioambiental. Además, la fibra dietética presente en estos subproductos contiene un importante número de sustancias como colorantes, antioxidantes y otros compuestos con importantes beneficios relacionados con la salud (Maurya et al., 2015). La posibilidad de la valorización de estos subproductos como fuente de fibra dietética, funcional o fibra novel para la elaboración de alimentos es un foco de atención para la reducción de estos residuos y la generación indirecta de beneficios económicos (Sharma et al., 2016).

Sin embargo, la fibra dietética soluble extraída de fuentes naturales está en un ratio muy bajo en relación a la fibra insoluble, insuficiente para realizar las funciones fisiológicas mencionadas (Farinon et al., 2020). Esto indica la necesidad de utilizar nuevos métodos, o mejorar los métodos existentes, para la extracción de fibra, así como la utilización de tecnologías de procesado en el desarrollo de productos enriquecidos con fibra que favorezcan la solubilización de la parte insoluble de la fibra.

Aplicaciones funcionales de la fibra

La fibra dietética se incorpora en el desarrollo de productos con la finalidad de fortalecer la composición nutricional y ofrecer las bondades previamente descritas en relación a la salud. Al mismo tiempo, la fibra dietética se utiliza ampliamente en la industria alimentaria con el objetivo de mejorar las propiedades tecnofuncionales de los productos, como puede ser la capacidad de retención de agua, la capacidad de gelificación o la mejora de la textura de determinados productos, como ocurre con aquellos del sector cárnico o con los derivados de pescado. 

Entre las aplicaciones tecnológicas de la fibra, hay varias que se consideran muy relevantes a la hora de diseñar nuevos productos de alimentación enriquecidos. Se muestran recogidas en la Tabla 1.

En productos de panadería también se utiliza de forma común con el objetivo, además, de prolongar el aspecto de frescura de estos a través de la capacidad de la fibra para retener el agua. Paralelamente a este efecto, se incrementa la vida útil del producto, lo que redunda en una reducción del desperdicio alimentario por poder disponer de más tiempo en condiciones adecuadas de estos productos. 

Otra aplicación común de la fibra es la de agente de relleno no calórico, para retener el agua y aceite o grasas o para mejorar la emulsión. Así mismo, se utiliza para reducir el contenido de grasa en formulación de productos (Sharma et al., 2016). 

En la elaboración de helados también está extendido el uso de fibras para conseguir una textura cremosa uniforme, favorecer el manejo del helado en el procesado y mantener la estructura helada por más tiempo impidiendo que pierda su forma.

Extracción de fibra y potencial como ingrediente

Son numerosos los estudios realizados con la motivación de ampliar las fuentes de fibra dietética disponibles a partir de los subproductos del procesado de vegetales y frutas. Sharoba  et al., (2013) analizaron la utilización de cáscara de naranja, pulpa de zanahoria, peladuras de patata y pieles de guisante para la obtención de fibra en polvo y la incorporación en bizcochos para personas que padecían obesidad y diabetes, con un resultado prometedor y una buena relación entre fibra dietética soluble e insoluble. 

Sin embargo, algunas fibras producen alteraciones en la reológica y en la textura, reduciendo las propiedades sensoriales de los productos. Las mejoras en los procesos extractivos de fibra dietética a partir de estas fuentes resultantes de la actividad de la industria agroalimentaria, da lugar a mejoras en la composición y estructura de la fibra que incrementan las propiedades de aplicación y los efectos beneficiosos de la misma en el organismo. En definitiva, mejoran la calidad de la fibra dietética y el potencial de aplicación de materias primas que antes eran consideradas residuos.

Métodos como la hidrólisis parcial, a través de procesos físicos tales como tecnologías de microondas o infrarrojos, o tratamientos asistidos con alta presión o ultrasonidos, mejoran las propiedades de la fibra incrementando la solubilidad, reduciendo la turbidez en solución o incrementando la vida útil (Ahmed, 2021).

También, la aplicación de pretratamientos enzimáticos a estos subproductos da lugar a un ratio más adecuado de fibra dietética soluble respecto a la insoluble, debido a la disrupción de enlaces intermoleculares y modificaciones en la estructura cristalina, que rinden un ingrediente con propiedades funcionales para incorporarse en formulación de alimentos. (Ma et al.,2022). La aplicación de extrusión para incrementar el contenido en fibra dietética soluble mediante la modificación de su estructura y peso molecular también ha sido ampliamente estudiado (Zhang et al., 2011).

Referencias

-Ahmed, J. (2021). Effect of pressure, concentration and temperature on the oscillatory rheology of guar gum dispersions: Response surface methodology approach. Food Hydrocolloids, 113, 106554.

-Anderson, J. W., Baird, P., Davis, R. H., Ferreri, S., Knudtson, M., Koraym, A., ... & Williams, C. L. (2009). Health benefits of dietary fiber. Nutrition reviews, 67(4), 188-205.

-Bishehsari, F., Engen, P. A., Preite, N. Z., Tuncil, Y. E., Naqib, A., Shaikh, M., ... & Keshavarzian, A. (2018). Dietary fiber treatment corrects the composition of gut microbiota, promotes SCFA production, and suppresses colon carcinogenesis. Genes, 9(2), 102.

-Cui, S. W. (2012). How to effectively utilize the multi-functional ingredients of flaxseed:
Processing technologies and new product. 50th Canadian Institute of Food Science
and Technology (CIFST) National Conference, Ontario, Canada.

-Elleuch, M., Bedigian, D., Roiseux, O., Besbes, S., Blecker, C., & Attia, H. (2011). Dietary fibre and fibre-rich by-products of food processing: Characterisation, technological functionality and commercial applications: A review. Food chemistry, 124(2), 411-421.

--Farinon, B., Molinari, R., Costantini, L., & Merendino, N. (2020). The seed of industrial hemp (Cannabis sativa L.): Nutritional quality and potential functionality for human health and nutrition. Nutrients, 12(7), 1935.

-Lattimer, J. M., & Haub, M. D. (2010). Effects of dietary fiber and its components on metabolic health. Nutrients, 2(12), 1266-1289

-Ma, Q., Ma, Z., Wang, W., Mu, J., Liu, Y., Wang, J., ... & Sun, J. (2022). The effects of enzymatic modification on the functional ingredient-Dietary fiber extracted from potato residue. LWT, 153, 112511.

-Maurya, A. K., Pandey, R. K., Rai, D. I. P. T. I., Porwal, P. A. R. A. S., & Rai, D. C. (2015).
Waste product of fruits and vegetables processing as a source of dietary fibre: A
review. Trends in Biosciences, 8(19), 5129–5140.

-Merenkova, S. P., Zinina, O. V., Stuart, M., Okuskhanova, E. K., & Androsova, N. V.  (2020). Effects of dietary fibre on human health: A review. Человек. Спорт. Медицина, 20(1).

-McCleary, B. V., DeVries, J. W., Rader, J. I., Cohen, G., Prosky, L., Mugford, D. C., ... & Okuma, K. (2012). Determination of insoluble, soluble, and total dietary fiber (CODEX definition) by enzymatic-gravimetric method and liquid chromatography: collaborative study. Journal of AOAC International, 95(3), 824-844.

-Sharma, S. K., Bansal, S., Mangal, M., Dixit, A. K., Gupta, R. K., & Mangal, A. K. (2016). Utilization of food processing by-products as dietary, functional, and novel fiber: a review. Critical reviews in food science and nutrition, 56(10), 1647-1661.

-Sharoba, A. M., Farrag, M. A., & El-Salam, A. (2013). Utilization of some fruits and vegetables wastes as a source of dietary fibers in cake making. Journal of Food and Dairy Sciences, 4(9), 433-453.

-Zhang, M., Bai, X., & Zhang, Z. (2011). Extrusion process improves the functionality of soluble dietary fiber in oat bran. Journal of Cereal Science, 54(1), 98-103.