Fibra dietética y sus beneficios en la alimentación - CIR

U
Fibra dietética y sus
beneficios en la alimentación
DavidBetancurAncona
VirginiaPérezFlores
LuisA.ChelGuerrero
InTRODUCCIón
Tradicionalmente,laspartescomestiblesdelasplantasusadasparalaalimentación humana se seleccionaban
debido a su valor nutrimental. Los
vegetales(frutas,verduras,cerealesy
leguminosas) eran primordiales por
serricosenenergía.Lafibradietética
quecontienenseconsiderópormucho
tiempocomomaterialdedesecho,razónporlacualsevierondisminuidos
susnivelesdeconsumoenlaalimentación.Elmejoramientodelosprocesos tecnológicos, particularmente de
la molienda de granos alimenticios,
favoreció esta situación, ya que los
altos contenidos de fibra que están
localizadosenlaregiónexternadelos
granos de cereales, en las cáscaras y
vainasdefrutasyvegetalespudieran
separaseeficientementeyconsiderarse
comosubproductos.
La fibra dietética fue considerada
en la década anterior como un componenteinerteysinimportancianutrimentalenlosalimentosdeconsumo
humano,peroenlosúltimosaños,su
déficit en la dieta ha sido relacionado con muchos problemas médicos:
trastornos intestinales, cardiopatías,
diabetes,obesidad,etcétera.
Algunos investigadores señalan
queestasenfermedadessonmáscomunesenelmundooccidentalqueen
lageneralidaddelospaísesendesarrollo(Burkitt,1978;Trowell,1978).La
alimentaciónenestaszonasconstituye
unadelasdiferenciasesencialesentre
ambas poblaciones; por ejemplo, los
africanos que habitan en las zonas
rurales consumen hasta 25 g/día de
fibra, en tanto que la población del
mundo occidental consume menos
de una cuarta parte de esa cantidad
(Burkitt,1978).
DEFInICIónDEFIBRA
DIETéTICA
Se ha debatido sobre la definición
apropiada de fibra dietética desde
sureconocimientoen1950.Hipsley,
en1953,ensuintentopordescribir
número 227
•
David Betancur Ancona.Doctor
en ciencias con especialidad
enalimentos,egresadodela
Escuela nacional de Ciencias Biológicas del Instituto
Politécnico nacional. Investigador nacional nivel 1 del
SnI,con14publicacionesen
revistas arbitradas y 10 artículosdedivulgación.
Virginia M. Pérez Flores.Maestra en ciencias con especialidad en alimentos. Es responsable del Laboratorio
Sensorial de la Facultad de
IngenieríaQuímica.
Luis A. Chel Guerrero.Doctor
con especialidad en alimentos, egresado de la Escuela
nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico nacional. Investigador
nacionalnivelIdelSnI.Representante del grupo de
investigación del Programa
IberoamericanodeCienciay
TecnologíaparaelDesarrollo,
consedeenArgentina.
cUarto trimestre de 2003
•
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DavidBetancurAncona-VirginiaPérezFlores-LuisA.ChelGuerrero
algosuperioralafibracruda,aplicó
elconceptoporprimeravezdefibra
dietética comoun término en el que
incluía los componentes de la pared
celulardelasplantas(celulosa,hemicelulosaylignina)(Choycol.,1997).
DespuésTrowell,en1972,sugirió
el término de fibra dietética para
designar los constituyentes de la
paredcelulardelasplantasqueno
sondigeriblesporlasecreciónenel
tractodigestivohumano(Kritchevsky,1982).
COMPOSICIónDELAFIBRA
DIETéTICA
Lafibrasecomponedediferentestiposdepolímeros,fundamentalmentepolisacáridos,conpropiedadesy
característicasmuyespecíficas.Los
polisacáridosestánconstituidospor
más de 10 monosacáridos, unidos
pordistintosenlacesglucosídicos.Se
encuentrancomocadenaslineales,o
bienramificadas,quepuedenestar
integradas por homopolisacáridos,
los cuales están formados por un
solo tipo de monosacáridos, como
eselcasodelalmidón,glucógenoy
lacelulosa;ylosheteropolisacáridos
que están formados por dos o más
monosacáridosdiferentes,comoson
lahemicelulosa,pectinas,mucílagos
yresinas(Leeycol.,1993).
Los componentes de la fibra
dietéticatotal,porsuspropiedades
físicas,seclasificaneninsolublesy
solublesenagua(Cuadro1).(López
yMarcos,1999).Lafibrainsolublese
encuentraconstituidaporcelulosa,
lahemicelulosainsolubleylignina,
queseencuentranenlasenvolturas
delosgranosyproporcionanestructura a las células de la plantas; se
localizanentodoslostiposdematerialvegetal(Hughes,1991;Serna,
1996;LópezyMarcos,1999).Entre
loscomponentessolublesseencuentranlaspectinas,gomas(β-glucanos
ypentosanos),mucílagosyalgunas
hemicelulosas;estetipodefibrase
hallaenlasparedescelulares.
Cuadro1
Componentes de la fibra y sus fuentes en los alimentos
Componente
Característica
Insoluble
Celulosa
Hemicelulosa
Lignina
Plantas(cerealesyleguminosas,verduras)
Granosdecerealyleguminosas,frutas
Plantasleñosas
Soluble
β-glucano
Pectina
Goma
Inulina
Fuente:MeyeryTungland(2001).
4
•
Fuenteprincipaldealimentos
Revista de la Universidad aUtónoma de YUcatán
Granos(avena,centeno)
Frutas,verduras,leguminosas,papa,remolacha
Leguminosas(guar,algarrobo),algas
Cebolla,trigo,alcachofa,achicoria
U
Fibradietéticaysusbeneficiosenlaalimentación
ESTRUCTURA
DELAFIBRADIETéTICA
La estructura de la fibra dietética se
divideentrestiposdepolímeros:
1) Polisacáridosestructurales.Sonlos
queformanlaparedcelularyseencuentranentreellos:lassustancias
pécticas,hemicelulosaylacelulosa.
2) Los polisacáridos no estructurales.Sonmásfácilesdeextraer y
aislar;seencuentranentreellos:
losmucílagos,inulina,lasgomas
(goma arábica, agar, tragacanto,
karaya, alginatos, etcétera) y el
almidónresistente(Hughes,1991;
Monro,1996).
3) Los componentes estructurales
no polisacáridos: entre los que
se encuentran la lignina, cutina,
suberina, ácido fítico, taninos
(Schneeman,1989).
característicasdesuperficie(porosidadycapacidaddeadsorciónde
grasa).
d)Adsorcióndemoléculasorgánicas
(Lópezycol.,1997).
FUEnTESDEFIBRADIETéTICA
Lafibradietética,comoyasemencionó,provienedelasparedescelularesdelasfrutasyverduras(Figura
1)ysucontenidovaríadeacuerdo
conlaclasedeplanta,suedadyel
gradodetrasformaciónaquehaya
sido sometida (Kaufer, 1985). En
loscítricos(naranja,limón,toronja)
abundaenlaparteblanquecina,entrelacáscarayelinteriorcomestible
(Santoyoycol.,1993).
Figura1
PROPIEDADESFUnCIOnALES
DELAFIBRADIETéTICA
Las propiedades fisicoquímicas o
funcionales de la fibra dietética se
pueden agrupar en cuatro grupos y
dependiendodeellasseránlascaracterísticasfísicasybondadesfisiológicas
y/otecnológicasquepuedantener:
a) Propiedaddehidratación(solubilidad, hinchamiento, capacidad de
retención y absorción de agua,
viscosidadygelación).
b) Capacidaddeintercambiocatiónico.
c) Tamaño de partícula, densidad y
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•
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DavidBetancurAncona-VirginiaPérezFlores-LuisA.ChelGuerrero
Entrelasprincipalesfuentesdefibraqueseconsumenseencuentran:
trigo, avena, arroz, maíz, cebada,
centeno(Serna,1996).Laconcentracióndefibradietéticaenlamayoría
delasfrutasnormalmenteoscilade1
a5gdefibrapor100gdeproducto
fresco.Loscerealesyparticularmentealgunosdesusderivados(salvado)songeneralmentericosenfibra
ypuedecontenernivelessuperiores
al 15% del producto (Torre y col.,
1991).Elsalvadodetrigoesunade
las materias primas más utilizadas
comofuentedefibra;contiene39g
defibradietéticaporcada100g,de
loscualesel5.06%esfibradietética
soluble y el 94.93% es insoluble
(Aadul-HamidyLuan,2000).Enlas
frutas y verduras predominan las
pectinas, que constituyen un 35%
deltotaldelasfibrasdietéticasyla
celulosa,conotro35%,mientrasque
enlassemillassobresalelahemicelulosa, que representa el 80% del
totaldelasfibrasdeesosalimentos
(Bourges,1989).
EFECTOSBEnéFICOS
DELAFIBRA
Elconsumodelafibrasedirigeados
tiposdepersonas:
• laspersonassanas,quebuscanuna
dietaequilibradaenlaquelafibra
esunfactorderegulaciónintestinal, preventivo de enfermedades
ytrastornosfisiológicos.
6
•
Revista de la Universidad aUtónoma de YUcatán
• yparalaspersonasquepresentan
yauntipodeenfermedadoalteración(LópezyMarcos,1999).
Los componentes solubles e
insolublesdelafibradietéticaejercendistintosefectosenlasalud.El
componentequeharecibidomayor
atencióneslafracciónsolubleporqueseleasociaconlareduccióndel
colesterolenlasangre,entantoque
la fracción insoluble afecta el tránsitointestinalylatasadeabsorción
de nutrientes. A esta última se le
considera como agente engrosante
oderellenoycomouncompuesto
terapéuticoparaprevenirocombatir
la constipación mediante la activacióndelosmovimientosperistálticosdelestómago.Lafibrainsoluble
reduce la biodisponibilidad de los
minerales, pero ayuda a reducir la
tasadeabsorcióndeglucosa,locual
esbenéficoparalosdiabéticos.Así
mismo,estafraccióninsolubletiene
lapropiedaddeligarosimplemente
minimizarlaexposicióndeagentes
carcinogénicos al lumen intestinal
(Serna,1996).
Elconsumodealimentosintegrales permite la obtención de todos
losnutrimentosalavez:proteínas,
lípidos, hidratos de carbono, vitaminas,mineralesyparticularmente
defibra(Chávez,1993).Aunqueno
sehanestablecidorecomendaciones
específicas de la cantidad de fibra
alimentaria,serecomiendauncon-
U
Fibradietéticaysusbeneficiosenlaalimentación
sumo entre 25 y 30 g de fibra. Los
concentrados de fibra del mercado
vandirigidosaunademandadiferenciada.Porunaparte,laderivada
de personas que buscan una dieta
equilibrada,comoseñalamoslíneas
arriba,yporotra,comopreventivo
de enfermedades. El déficit en el
consumo de fibra ha sido asociado
con la presencia de ciertos padecimientosenelorganismo(Figura2).
y butírico) y gases (CO2, H2,CH4 y
H 2 S). El ácido acético es tomado
por el músculo y metabolizado
paraobtenerenergía,elpropiónico
puede ser importante en el control
delmetabolismodelcolesterolyel
butírico es una fuente de energía
para el epitelio y tiene efectos en
la prevención del crecimiento de
células cancerígenas (Larrauri y
col.,1996;Lópezycol.,1997;López
y Marcos, 1999). El valor neto de
OTROSEFECTOSBEnéFICOS
DELAFIBRA:FERMEnTACIónCOLónICA
Lafibradietéticanoesatacadapor
las enzimas del estómago y del intestinodelgado,porloquellegaal
colonsindegradarseyyaestandoen
ésteesfermentadaporlasbacterias
pertenecientes a los géneros Bacteroides, Eubacterium, Bifidobacterium
y Peptostreptococus, dando lugar a
la producción de ácidos grasos de
cadena corta (acético, propiónico
laenergíadependedesugradode
fermentabilidadysueleestarentre
1y2.5Kcal/g(Lópezycol.,1997).
EFECTOSADVERSOS
El exceso de fibra puede llegar a
provocar problemas estomacales, ya
que al hidratarse mucho ocasiona
un desequilibrio en el contenido de
aguaintestinal,estasituacióntambién
puede ocasionar que los polisacáridosseunanaelementosimportantes
comoelcalcio,zinc,hierro,magnesio,
Figura2
Déficit de fibra como causa posible de enfermedades(LópezyMarcos,1999)
{
Estreñimiento
crónico
Déficit
defibra
Exceso
dealimentos
concentrados
energéticamente
{
Intraluminar
Enfermedades
porpresión
colónica

{
{
Intrabdominal
{

•Enfermedad
diverticulardelcolon
•Apendicitis
•Cáncerdecolon
•Herniadehiatus
•Hemorroides
•Várices
•Colelitiasis
•Arterioesclerosis
•Obesidad
•Diabetesmellitus
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DavidBetancurAncona-VirginiaPérezFlores-LuisA.ChelGuerrero
fósforocobre,vitaminaB12yalgunos
aminoácidos, provocando que estos
nutrimentosnoseanaprovechadosy
seeliminenenlasheces.
USOSDELAFIBRA
EnALIMEnTACIón
Lafibradietéticaseusaenlaindustria alimentaria como ingrediente,
enriqueciendo el producto con una
sustanciaquepudohaberperdidoen
etapaspreviasdelprocesamientode
una materia prima, y como aditivo
al favorecer retención de líquidos,
sustituyendo grasas o sirviendo
como emulsificante. Los tecnólogos
enalimentoshanbuscadodesarrollar
fórmulasparaañadiresteaditivooingredienteenlamayorcantidaddealimentos.Enlaactualidadseconsidera
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Revista de la Universidad aUtónoma de YUcatán
queelconsumodiarioenunapersona
adultadebeserde20a35gdefibra,
del cual 40% debe ser fibra dietética
soluble(ZambranoyGallardo,1998).
Generalmenteseconocendostipos
de productos producidos con fibra
dietética:
1) productos enriquecidos con fibra,
en los cuales no se diferencian
significativamentelaspropiedades
sensorialesdelostradicionales;y
2) productosenloscualesseadiciona
porsuspropiedadesparaimpartir
características de color y textura,
especialmente en la innovación y
desarrollodenuevosproductos.
Elbrócoli,elmameyyelchayote
contienen polisacáridos que por sus
característicasfisicoquímicaspodrían
U
Fibradietéticaysusbeneficiosenlaalimentación
ser utilizados como fuentes de fibra
en la preparación de alimentos para
regímenes especiales (Hernández y
Gallardo, 1998). El nopal representa
unaexcelentealternativacomofuente
defibraporsufácilpreparaciónpara
elconsumohumano.Apesardeque
noseconsumecrudosepuedenelaboraralimentosquelocontengan,ya
queexistelatendenciacadavezmás
pronunciada de ingerirlo en jugos o
mezcladoconotrasfrutasyverduras
conlafinalidaddedisminuirelpeso
corporal(Hernándezycol.,1998).
Uno de los principales usos de
la fibra es la elaboración de cereales
paradesayuno.Loscerealesintegrales son considerados como la mejor
fuentedefibradebidoasucontenido
desalvado.Laavenaactualmentese
utilizaparalaelaboracióndecereales
para el desayuno como una fuente
ricaenfibra.Hoydíaesmuycomún
laadicióndesalvadodeavenaalos
cerealesparadesayunoyestohaen-
riquecidoelcontenidodefibraacasi
eldobleconrespectoalashojuelasde
avenatradicionales.Laaplicaciónde
lafibradietéticaenpanesyproductos
depanaderíaserealizaporvariasrazones,entreellaslafortificacióncon
lamisma,lareduccióndecaloríasyel
enlazamientodeaguaqueresultade
graninterésporimpartirfrescuraenel
panyunmayorrendimiento(Figura
3). Adicionalmente, las mejoras de
colorysaborenpastelesyengalletas
puedenobtenerseconlaincorporación
delafibradietéticaderivadadefrutas.
También en el campo de los productos de pasta hay un marcado
crecimiento.Debidoasupopularidad
entrejóvenesyadultos,losproductos
depastaresultandegraninteréspara
ser enriquecidos con fibras neutras
paramejorarsuingesta.Enelcampo
delaindustrialácteaunodelosprincipales problemas tecnológicos en
los productos lácteos, tales como el
yogurt, queso madurado, postres de
Figura3
Usos de la fibra en alimentos
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DavidBetancurAncona-VirginiaPérezFlores-LuisA.ChelGuerrero
lecheyaderezos,eslaprevenciónde
laseparacióndefasesosinéresisyen
estecasosehanempleadofibraspara
evitardichaseparación.
Comosemencionóanteriormente,unafuenteimportantedefibralo
constituyen las leguminosas. En la
FacultaddeIngenieríaQuímicadela
UniversidadAutónomadeYucatán
se han desarrollado procesos tecnológicosparaelaprovechamiento
integraldelosgranosdeleguminosas,comosonlaCanavalia ensiformis
(habablanca)yelPhaseolus lunatus
(ib). Durante el proceso de extraccióndelasproteínasyalmidónde
estasleguminosasseobtieneunresiduofibrosoqueesconsideradouna
alternativadefibradietéticaparala
alimentaciónhumana.
Asimismo,sehaencontradoque
los concentrados de fibra dietética
procedente de frutas en general
son de mejor calidad que los que
provienen de los cereales. Debido
aestotambiénsehanevaluadolas
característicasfisicoquímicas,fisiológicasyfuncionalesdelosresiduos
fibrososdemaracuyá(Pasiflora edulis, flavicarpa degener), obtenidos
del proceso de extracción de dicha
fruta.
En el cuadro 2 se presentan de
manera general las características
químicas,funcionalesyfisiológicas
de los residuos fibrosos mencionados. Se observan altos contenidos
de fibra dietética total (FDT), fibra
dietéticainsoluble(FDI)ymenores
valores de fibra dietética soluble
(FDS). Entre las propiedades funcionales analizadas se muestran
la capacidad absorción de agua
(AA) y de aceite (AAC), así como
laactividademulsificante(AE)yla
estabilidaddelaemulsión(EE).De
igualformasemuestranlosniveles
dedigestibilidadin vitro ein situ en
estosresiduos.
Cabemencionarquesehananalizadoenpartelosresiduosfibrosos
provenientes de la leguminosa de
Cuadro2
Características de residuos fibrosos de diversas fuentes
Fuentedefibra
Composición(%)
Propiedadesfuncionales(%)
Propiedadesfisiológicas
Digestibilidad(%)
FDT
FDI
FDS
AA
AAc
AE
EE
In vitro
In situ
Canavalia ensiformis
55.88
52.49
3.39
39.5
23
8.6
49.30
81.51
———
Phaselus lunatus
29.42
28.64
0.78
26.5
18
49.3
28.25
93.65
———
Passiflora edulis
62.62
46.64
15.98
72
20
3.21
62.00
61.5
77.3
Fuente:Pereza,2000;Cruz,2002.
10
•
Revista de la Universidad aUtónoma de YUcatán
U
Fibradietéticaysusbeneficiosenlaalimentación
Vigna unguiculata (vainasybagazo),
cuyocontenidoenlasfraccionesde
fibrason77.11,62.87y14.24%para
lasvainasyde28.05,25.79y2.26%
deFDT,FDIyFDS,respectivamente.
Dichosresiduosaúnnohansidoevaluados funcional ni fisiológicamente
(Alor, 2000). Es importante destacar
quetodoslosresiduosfibrososantes
mencionadoscontienenbajosniveles
de factores antinutrimentales, tales
comoglicósidoscianogénicos,fitatos,
inhibidores de proteasas, taninos,
siendomenoresal2%.
En la industria alimentaria la
fibradietéticatienedosusosfundamentalmente:
• comoingredientey
• comoaditivo
Debidoalaspropiedadesfuncionalesantesexpuestasestosresiduos
sehanincorporadoenlaelaboración
de diversos alimentos.Algunos de
los productos en los cuales se han
adicionadopuedenobservarseenel
Cuadro3.
Todos estos productos fueron
evaluados sensorialmente con consumidores, obteniéndose resultados
satisfactorios en su nivel de agrado,
inclusoenalgunossiendosimilareso
superando al control. Los productos
que no tuvieron la aceptación esperada se debió a la presencia de una
sensación arenosa, en el caso de los
jugos, y para el caso de las galletas,
la dureza impartida al incrementar
el porcentaje de incorporación de la
fibra.
COnCLUSIón
Elusodelafibratienegrandesventajasylosprincipalesargumentospara
consumirlasonlossiguientes:
• tienebeneficiosnutrimentales,
• es considerada como ingrediente
saludable,
• disminuyeelcontenidocalóricoen
losalimentos,
• tieneefectosmetabólicosyfisiológicosenelorganismo,
• esconsideradaagenteterapéutico
paraciertaspatologías,
Cuadro3
Aplicaciones en alimentos de los residuos fibrosos
Residuosfibrosos
Aplicación
Canavalia ensiformis
Galletas,jugodenaranja
Phaselus lunatus
Galletas,jugodenaranja
Passiflora edulis
Galletas,suplementosenpolvoparaprepararbebidas
Fuente:Pereza,2000;Cruz,2002.
número 227
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cUarto trimestre de 2003
•
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DavidBetancurAncona-VirginiaPérezFlores-LuisA.ChelGuerrero
• desarrolla funciones tecnológicas
enlosalimentos,
• puedeservircomomateriaprima
debajocosto,entreotras.
LasfrutasyleguminosasdisponiblesenYucatánsonunrecursovalioso
comofuentedefibradietéticaparala
población.
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