Nelly Pak
El gran interés por la fibra dietética (FD) se remonta a la década del setenta cuando investigadores como Trowell, Burkitt y otros, basándose principalmente en estudios epidemiológicos enunciaron la hipótesis de que la deficiencia de FD se relaciona con la existencia de una serie de enfermedades presente en los países desarrollados con cultura occidental, como constipación, hemorroides, diverticulosis, cáncer de colon, diabetes, obesidad y enfermedad cardiovascular (1-7).
El concepto actual de FD lo define como los componentes de la dieta de origen vegetal, que son resistentes a las enzimas digestivas del hombre y químicamente estaría representado por la suma de los polisacáridos que no son almidones ni lignina (8).
Forman parte de la FD convencional componentes estructurales de la pared de las células vegetales: celulosa, hemicelulosa, sustancias pécticas y lignina y no estructurales, como gomas, mucílagos, polisacáridos de algas y celulosa modificada. Podemos clasificar a la fibra de acuerdo a su solubilidad en agua en fibra insoluble (FI) (celulosa, gran parte de las hemicelulosas y lignina) y soluble (FS) (pectinas, gomas, mucílagos, ciertas hemicelulosas, polisacáridos de algas y celulosa modificada).
Los polisacáridos que conforman la FD difieren en sus componentes químicos (9). Así, la celulosa es un polímero de glucosa unida en posición β 1-4, sin cadenas laterales; las hemicelulosas son polímeros de pentosas y hexosas, con cadenas laterales en las que se presentan diferentes azúcares y ácidos glucorónicos (existen alrededor de 250 diferentes tipos de hemicelulosas); las pectinas son polímeros de ácido galacturónico con cadenas laterales con diferentes azúcares. La lignina es un polímero no polisacárido que contiene unidades de fenilpropano derivados de los alcoholes sinapílico, coniferílico y cumarílico.
Las gomas son exudados formados en el sitio de injuria de las plantas, constituyen un grupo complejo de polisacáridos que contienen ácido glucorónico y galacturónico así como xilosa, galactosa y manosa. Típicas gomas en este grupo son la goma arábiga, gatti, karaya y tragacanto. Los mucílagos están generalmente dispersos en el endosperma y se mezclan con los polisacáridos digeribles, la utilidad que le prestan a la planta es de reserva energética y para darles humedad a la semilla. Son generalmente polisacáridos neutros, por ejemplo la goma guar es un galactomanano de alto peso molecular derivado de la semilla del Cyamopsis tetragonolobus, una leguminosa que crece en la India y Pakistán.
Entre los polisacáridos de algas se tiene a los carragenanos que se obtienen de las paredes celulares de ciertas algas rojas. Hay varios tipos de carragenanos compuestos de residuos de galactosa unidos alternativamente en posición 1,3 y 1,4 sulfatados en grados variables; los alginatos, obtenidos de las paredes celulares de algas pardas que se describen químicamente como un copolímero lineal de ácidos manurónico y gulurónico.
Las celulosas modificadas como la metilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, carboximetilcelulosa, son gomas semisintéticas porque se sintetizan a partir de un producto natural como lo es la celulosa.
Las gomas, mucílagos, polisacáridos de algas y celulosas modificadas se utilizan como aditivos en la industria alimentaria, como emulsificante y estabilizante en pequeñas cantidades.
Por otra parte, existe una gran variedad de componentes no convencionales asociados con la FD que van desde ceras a minerales y que por su baja digestibilidad pueden conducir a propiedades semejantes a la FD (10) y que son motivos de controversia en el sentido de si deben o no incluirse dentro de la FD. Entre estos podemos mencionar los compuestos fenólicos (taninos), ceras, glicoproteínas (extensina), minerales, ácido fítico, compuestos de Maillard, almidón resistente, quitina y quitosanos y formas confeccionadas por el hombre (polidextrosa, lactulosa, etc). Lo que hace difícil incluirlos como una parte oficial de la FD, es que algunos de ellos son altamente variables e impredecibles aunque la indigestibilidad que presentan parece compatible con los principios de la FD.
Los métodos para determinar la FD pueden desglosarse en métodos gravimétricos y métodos enzimáticoquímicos.
Los métodos gravimétricos se basan en pesar el residuo que queda después de una solubilización enzimática o química de los componentes que no son fibra.
Los métodos enzimático-químicos consisten en aislar los residuos de FD por acción enzimática y en liberar por hidrólisis ácida los azúcares neutros que constituyen los polisacáridos de la fibra y medirlos por cromatografía líquida de alta presión (HPLC), cromatografía de gases (GLC) o colorimétricamente. Los ácidos urónicos se determinan colorimétricamente o por descarboxilación y la lignina se determina generalmente por gravimetría.
Los métodos gravimétricos son más sencillos y rápidos, se limitan al cálculo de las fibras totales o de las fibras solubles e insolubles, los métodos enzimático-químicos en cambio son más complejos y lentos, proporcionan la cantidad de cada uno de los azúcares neutros y ácidos, se pueden estimar por separado la lignina y añadirla a la suma de los azúcares individuales dando el contenido de fibra total.
Veremos con más detalle cuáles son los principales métodos, la fracción que se analiza en cada uno de ellos y los comentarios que se desprenden de dichas técnicas.
a) Fibra cruda
Se basa en el tratamiento secuencial con ácidos y álcalis en condiciones estandarizadas. Con este método se subvalora en forma importante el contenido de FD ya que se disuelve gran parte de la hemicelulosa y lignina, cantidades variables de celulosa y toda la fibra soluble.
Los valores de fibra cruda no tienen relación con el verdadero valor de FD de los alimentos humanos. Los valores de FD generalmente son 3 a 5 veces mayores que los valores de fibra cruda, pero no puede hacerse un factor de corrección porque la relación entre fibra cruda y FD varía dependiendo de los componentes químicos. La fibra cruda tiene poca significancia fisiológica en la nutrición humana y no debiera usarse para informar del contenido de fibra de los alimentos (11,12).
b) Fibra ácido detergente
Este método consiste en someter la muestra a ebullición con bromuro de cetiltrimetilamonio en medio ácido y subsecuente filtración y lavado del residuo. Este método da una buena estimación de celulosa y lignina. En el residuo se puede analizar la celulosa o lignina (13).
c) Fibra neutro detergente
Este procedimiento envuelve la extracción del alimento con una solución caliente de laurilsulfato de sodio y la subsecuente determinación gravimétrica del residuo (13). Este método da una buena estimación de la fibra insoluble (celulosa, hemicelulosa y lignina) y ha sido usado ampliamente para evaluar los alimentos de consumo humano.
En alimentos ricos en hidratos de carbono como cereales y verduras amiláceas sobreestima la fibra neutro detergente, por ello ha sido necesario modificar esta técnica con el agregado de una alfa amilasa que digiere los hidratos de carbono (14). La ventaja de este método es que permite determinar la FI por un método relativamente simple. La gran desventaja es que la FS se pierde, además se ha encontrado que subestima la FI en algunos alimentos como la soya y papa, por la disolución de complejos proteína-fibra (15).
La diferencia entre el método neutro y ácido detergente nos da la hemicelulosa pero existen errores potenciales asociados con esta estimación, por lo que se enfatiza la medición directa de hemicelulosas (16).
d) Fibra dietética total simplificada
Recientemenete un método gravimétrico no enzimático fue desarrollado para el análisis de FD total (FDT) en productos con bajo contenido de almidón como frutas y verduras (17). Este método ha sido estudiado en forma colaborativa bajo los auspicios de la AOAC. Para la mayor parte de las dietas que contienen almidón este método sobreestima el contenido de FDT.
Estos métodos se basan en digerir las proteínas e hidratos de carbono con enzimas, el remanente se adjudica a la FD previo descuento del contenido de cenizas y proteínas remanentes. Puede determinarse la FI sola, o, por precipitación con alcohol, se puede incluir la FS y se pueden determinar separadas o juntas.
Podemos mencionar la técnica de Asp y cols (18) que emplea Termamyl como alfa amilasa, pepsina y pancreatina y permite determinar la FDT o separada en soluble e insoluble; la de Pak y cols. (19), que utilizando las mismas enzimas, introduce modificaciones que simplifican la determinación; y la de Prosky y cols. (20), basada en la de Asp y otros investigadores, que determina FDT empleando Termamyl, proteasa y glucoamilasa y que por el hecho de trabajar con enzimas bacterianas, hay que comprobar que no tenga presencia de actividad enzimática que digiera la fibra (pectinasas, hemicelulasas). El método es más simple, más rápido y más esquematizado que el de Asp, hay buena correlación entre ambas técnicas. Posteriormente Prosky y cols, lograron determinar por separado la FI y FS (21,22). Cabe mencionar la determinación de FDT, FI y FS de Lee y cols. (23) que basándose en las técnicas de Prosky y cols, y usando las mismas enzimas, hacen pequeñas modificaciones que permiten reducir el tiempo de análisis y mejorar la precisión del ensayo.
Los métodos de Prosky han sido reconocidos como métodos oficiales de la AOAC para la determinación de FDT (20), FI (22) y de Lee para FDT, FI y FS (23).
Las principales ventajas de estos métodos es que son relativamente exactos y precisos comparados a otros procedimientos. Más aún, estos métodos son simples, económicos y sencillos de realizar y no requieren personal altamente entrenado y una alta inversión de capital, particularmente cuando se comparan a métodos más sofisticados usando técnicas de GLC o HPLC.
Sin embargo, no dan información detallada sobre los componentes de la FDT. Estos métodos son considerados los más adecuados para análisis de rutina para el etiquetado de la fibra y propósitos de control de calidad (24).
Hay que recalcar que los métodos de FD de la AOAC incluyen almidón resistente y que el secado de la muestra previa al análisis, puede aumentar la FD por reacción de Maillard y almidón resistente.
Ultimamente ha aparecido una técnica simple para la determinación de FD en alimentos congelados, que requiere menor tiempo y manipulación que los métodos de la AOAC. El método contempla la dispersión de la muestra en buffer fosfato 7,4 y adición de bilis y enzimas pancreáticas. Los resultados fueron comparables a métodos de AOAC (25).
a) Fibra dietética total (fibra neutrodetergente + fibra soluble)
Recientemente un método gravimétrico ha sido declarado oficial por la AOAC para análisis de rutina de FDT. El método usa el procedimiento de fibra neutro detergente y lo combina con una determinación separada de FS para derivar la FDT (26).
El valor así determinado está en concordancia con valores de FDT medido por métodos enzimáticogravimétricos ya señalados. Este método fue aprobado por la AOAC para determinaciones de FDT solamente y no para determinaciones de FS y FI.
El residuo de las fibras obtenido después de la digestión enzimática es hidrolizado con ácidos fuertes para liberar los azúcares monoméricos que se determinan colorimétricamente, por GLC o HPLC. Los azúcares ácidos se cuantifican por descarboxilación y medición del anhídrido carbónico liberado o colorimétricamente. La lignina se determina gravimétricamente en algunas técnicas.
En soluciones ácidas, los carbohidratos producen reacciones de condensación con un gran número de substancias dando productos coloreados que pueden medirse espectrofotométricamente.
a) Método de Southgate (27)
Se basa en el fraccionamiento de FD en polisacáridos no celulósicos solubles e insolubles medidos colorimétricamente como hexosas, pentosas y ácidos uránicos, celulosa como glucosa y la lignina gravimétricamente como residuo insoluble en H2SO4 72%. La ventaja es que da una rica información de los componentes de la fibra. Su desventaja es que es complejo, sobreestima el valor de FD porque no considera la hidratación de los azúcares al hidrolizar los polisacáridos (28) y porque las reacciones colorimétricas que emplea de hexosas, pentosas y ácidos uránicos con antrona, orcinol y carbazol respectivamente son poco específicas (29). También se ha encontrado que en algunos alimentos ricos en hidratos de carbono, no se elimina bien este componente (30).
Analiza los azúcares que componen la fibra dietética después de su derivatización a compuestos volátiles y de su separación con cromatografía de gas líquido, generalmente 5-6 monómeros neutros.
a) Método de Englyst y cols.
Con esta técnica es posible obtener en un mismo ensayo la determinación de los polisacáridos que no son almidón, polisacáridos no celulósicos y polisacáridos insolubles que no son almidón. La lignina no es posible medirla. Hay que hacer notar que no se incluye el almidón resistente en la determinación de FD a diferencia de la determinación de FD por métodos enzimático-gravimétricos.
Desde su inicio, el método ha tenido varias modificaciones para mejorar su exactitud (32-35). Un punto importante de notar es que los polisacáridos que no son almidón solubles, se calculan como la diferencia entre el total y F.I. Wolters y cols. (36) informan que la sobreestimación de la cantidad de polisacáridos que no son almidón solubles podría ser la razón de porqué este componente se calculó como diferencia entre el total y polisacáridos que no son almidón insolubles.
b) Método de Theander y cols. (37)
Se describen 3 métodos que permiten determinar la FDT o desglosada en soluble e insoluble. Los azúcares neutros se analizan por GLC, los ácidos urónicos por descarboxilación y la lignina por gravimetría. Este método incluye almidón resistente y lignina.
Se ha dado a conocer una reciente versión del método para un análisis rápido de FD (método de Uppsala) (38).
Se determina la composición de los monosacáridos de los residuos de FD empleando HPLC (39,40). Aunque este método parece promisorio, su precisión necesita evaluarse en estudios colaborativos.
El método elegido debe adecuarse al propósito. Si es de legislación o etiquetado nutricional, los métodos enzimático-gravimétrico serán los adecuados, pero si se quiere una información más detallada en términos de investigación, obligadamente habría que usar los métodos cromatográficos.
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