Tecniche di cucina molecolare per proteggere i probiotici

a cura della Dott.ssa Francesca Passannanti

Un probiotico è un microrganismo vitale che – se assunto in quantità adeguate – può avere un effetto benefico sull’ospite, promuovendo lo stato di salute o riducendo il rischio di malattia. I microrganismi per poter essere probiotici devono rispondere ad una serie di requisiti, tra i quali ricordiamo:

– l’essere sicuri. Per poter essere assunti devono essere infatti riconosciuti come GRAS (Generally Recognized As Safe) e questo in genere lo si ottiene selezionando microrganismi già normalmente parte della microflora intestinale umana.

– la capacità di resistere alla digestione gastrica ed intestinale. I microrganismi possono essere spesso sensibili al pH acido dello stomaco, alla bile o all’azione enzimatica. E’ fondamentale però che i probiotici, per essere tali, raggiungano l’intestino e ad una certa concentrazione. Non esiste una raccomandazione standard sulla concentrazione batterica da assumere per ottenere un effetto benefico, tuttavia si è soliti accettare come sufficiente una carica microbica di 10⁶ UFC/ml (Unità Formanti Colonia/ml)

– la capacità di aderire alla mucosa intestinale e di colonizzarla, altrimenti verrebbero persi.

– l’effetto benefico dimostrato. I microrganismi possono avere molteplici effetti, tra cui: il ruolo di antagonisti verso specie patogene; la possibilità di metabolizzare fibre indigeribili che agiscono da prebiotici, con la produzione di acidi grassi a corta catena; la produzione di vitamine. A livello clinico poi sono molteplici e svariati gli effetti riconosciuti, localizzati o sistemici.

Come visto è fondamentale però che il microrganismo raggiunga l’intestino in forma vitale e ad adeguata concentrazione. Al fine di proteggerlo è stata sviluppata la tecnica dell’incapsulamento, ossia un approccio che prevede di rivestirlo con un materiale sicuro, inerte, insapore, all’interno di una capsula.

Sono tanti i materiali possibili per creare la capsula (amido, carragenina, chitosano..) sebbene l’alginato di sodio sia tra i più utilizzati. Allo stesso modo sono tante le tecniche possibili per produrre le capsule (estrusione, emulsione, spray drying…) e le variabili possibili (ad esempio l’agente reticolante e la sua concentrazione; i tempi per la reticolazione della capsula; le dimensioni della capsula: se troppo piccola potrebbe non proteggere adeguatamente il probiotico, se troppo grande potrebbe alterare le proprietà organolettiche dell’alimento con cui le capsule sono assunte).

Volendo fare un esempio di come si incapsulano i probiotici possiamo scegliere un approccio semplice come quello dell’estrusione, utilizzando alginato di sodio ed un sale di calcio rispettivamente come materiale di rivestimento ed agente reticolante.

Il probiotico, nel suo terreno di coltura o in forma di pellet, viene disciolto in una soluzione di alginato di sodio in acqua. Da ricordare che l’alginato è un additivo alimentare utilizzato come addensante e gelificante, che già ad una concentrazione del 2% in peso può dare forma ad una soluzione piuttosto viscosa. Mediante l’utilizzo di una siringa questa miscela probiotico- alginato è fatta gocciolare all’interno di una soluzione del sale di calcio (ad esempio cloruro di calcio o lattato di calcio). Il calcio va a “spiazzare” il sodio dell’alginato ed il polisaccaride, normalmente lineare, può così polimerizzare con la formazione di una sfera che racchiude il probiotico.

Questo è esattamente ciò che si fa anche in cucina molecolare per produrre il caviale di succhi, spezie, aromi o altro attraverso una tecnica nota come sferificazione.

A seconda della natura della capsula e anche del tipo di microrganismo questo sarà più o meno protetto durante il passaggio attraverso l’apparato gastro-enterico. Dalla letteratura infatti sappiamo che alcuni microrganismi hanno bisogno di strati di coating maggiori o con materiali particolari per poter resistere ad enzimi o acidità.

La capacità della capsula di proteggere il microrganismo può essere studiata in laboratorio mediante prove di digestione in vitro, ossia prove di simulazione di un normale processo di digestione, mediante fluidi preparati ad hoc a simulare quelli reali.

Altro aspetto importante da considerare è che il microrganismo, superato lo stomaco e l’intestino tenue, debba necessariamente essere rilasciato dalla capsula per poter aderire alla mucosa intestinale e colonizzare. Di questo va tenuto conto nella progettazione della capsula che dovrà essere quindi sufficientemente resistente da proteggere il microrganismo ma in grado anche di consentirne il rilascio nella sede target.

Questo tipo di approccio è utilizzato non soltanto in ambito nutraceutico per veicolare e proteggere  probiotici o metaboliti di varia natura, tra cui i postbiotici, ma trova largo impiego anche in ambito farmaceutico.

Dott.ssa Francesca Passannanti –  Biologa Nutrizionista e Responsabile della Segreteria dell’Istituto Scotti Bassani