Il seguente progetto di tesi si è concentrato sull’analisi di strategie nutrizionali e tecnologiche per la progettazione di prodotti a base di cereali di alta qualità, pensati per rispondere alle specifiche esigenze nutrizionali degli anziani.

Francesca Bisagni, Tesi di Laurea Magistrale in Food Processing: Innovation and Tradition (Luglio 2025) – Università Cattolica del Sacro Cuore – Docente relatore Margherita Dall’Asta (francesca.bisagni01@icatt.it; margherita.dallasta@unicatt.it) – Docente correlatore Gianluca Giuberti (gianluca.giuberti@unicatt.it).

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, nei Paesi industrializzati si osserva un progressivo incremento dell’aspettativa di vita, accompagnato da un conseguente innalzamento dell’età media e da un marcato invecchiamento demografico. Gli anziani costituiscono quindi una quota sempre più rilevante della popolazione e ciò rende necessario sviluppare strategie mirate a promuovere un invecchiamento in salute. In tale contesto, l’alimentazione rappresenta uno dei fattori più rilevanti per promuovere salute e benessere lungo il corso della vita.

L’invecchiamento comporta cambiamenti fisiologici che incidono anche sull’alimentazione, tra cui difficoltà di masticazione e deglutizione, riduzione dell’appetito, compromissione della funzionalità gastrica e intestinale, aumentando così il rischio di malnutrizione e perdita di massa muscolare. Queste alterazioni, insieme alle specifiche esigenze nutrizionali che emergono durante l’invecchiamento, hanno implicazioni sulla quantità e sulla qualità degli alimenti più adatti ai consumatori anziani.

È quindi necessario ripensare i prodotti alimentari in funzione di tali esigenze, intervenendo in particolare sulla matrice alimentare (food matrix). Alimenti con gli stessi nutrienti possono avere effetti diversi sulla salute a seconda della loro struttura e delle interazioni che si generano nella matrice e durante il processo digestivo. I vari componenti di un alimento, infatti, possono interagire tra loro in modo positivo o negativo, influenzando la bio-accessibilità e la potenziale biodisponibilità dei nutrienti. Lo studio della matrice alimentare risulta quindi un approccio innovativo per rispondere ai bisogni nutrizionali dei diversi segmenti della popolazione, attraverso lo sviluppo di nuovi prodotti alimentari o il miglioramento di prodotti esistenti.

Tra i vari alimenti, i prodotti a base di cereali rappresentano un alimento cardine a livello mondiale e sono la principale fonte di carboidrati e di energia, in particolare nel contesto di modelli equilibrati come la dieta mediterranea. Le raccomandazioni nutrizionali suggeriscono che il 45-60% dell’apporto energetico giornaliero provenga dai carboidrati, con un’attenzione particolare a quelli a basso indice glicemico (IG). L’IG e la velocità di digestione dell’amido – principale fonte di carboidrati nella dieta – sono parametri chiave per valutare la qualità dei carboidrati.

La digeribilità dell’amido, così come la risposta glicemica successiva al pasto, possono essere influenzati dal tipo di ingredienti utilizzati, dalle proprietà strutturali della matrice e dal processo tecnologico applicato durante la lavorazione degli alimenti. Adottare strategie come l’aumento della frazione amido resistente, della frazione di amido lentamente digeribile o della fibra alimentare può contribuire a ridurre la bio-accessibilità dell’amido e, di conseguenza, l’IG dell’alimento.

Scopo

Il presente elaborato si inserisce all’interno del Progetto AURA (Anziani – Una Risorsa da Alimentare), finanziato da Ministero delle Imprese e del Made in Italy – Accordo per l’Innovazione stipulato nell’ambito del Programma Orizzonte Europa Sistemi alimentari, – F.C.S. – Accordi per l’Innovazione – D.M. 31/12/2021. Il progetto, attualmente in corso presso l’Università Cattolica del Sacro Cuore (campus di Piacenza e Cremona) in collaborazione con diverse aziende alimentari, ha come obiettivo la formulazione di alimenti ad hoc per soggetti over 75. In particolare, il progetto di tesi mira allo sviluppo di prodotti alimentari di elevata qualità nutrizionale, attraverso la riformulazione di alimenti esistenti e l’impiego di processi tecnologici innovativi e sostenibili, al fine di prevenire le carenze nutrizionali degli anziani e soddisfare i loro specifici bisogni nutrizionali.

Il progetto, nel suo complesso, si basa su un approccio multidisciplinare, che integra competenze nutrizionali, tecnologiche, psicologiche e microbiologiche. La presente tesi magistrale ha avuto l’obiettivo di valutare come la composizione e la macrostruttura dell’alimento influenzino la digestione in vitro dell’amido, valutando, attraverso l’analisi di prototipi teorici, l’effetto delle interazioni tra amido, fibre e proteine all’interno della stessa matrice alimentare (microstruttura) e l’effetto della diversa struttura fisica (macrostruttura).

Materiali e metodi

Sono stati sviluppati dodici prototipi differenti, utilizzando le stesse combinazioni di ingredienti (Fig. 1). Le variabili sperimentali hanno incluso:

• tre amidi nativi con diverso rapporto amilosio/amilopectina (amido comune con un rapporto amilosio/amilopectina 30:70, amido waxy o ceroso con tenore in amilopectina > 90% sull’amido totale, amido ad alto contenuto di amilosio, pari al 60% dell’amido totale);
• due fibre con diverso rapporto solubile/insolubile (fibra di agrumi e fibra di bambù);
• due fonti proteiche differenti (proteine del siero del latte e proteine di pisello).

Le diverse formulazioni contenevano pari quantità di amido, proteine, lipidi e fibra. Sono stati quindi formulati differenti prototipi alimentari caratterizzati da texture dura (hard texture) tramite cottura in forno ventilato a 180 °C per 50 minuti.

Le principali caratteristiche nutrizionali e tecnologiche dei prodotti sono state successivamente valutate attraverso metodi ufficiali di analisi.

Analisi dell’amido

Sono state determinate le frazioni di amido totale, amido gelatinizzato, amido digeribile e resistente. L’amido gelatinizzato è stato quantificato mediante un metodo enzimatico (Amyloglycosidase Test – Version I, 2019), misurando il corrispondente rilascio di glucosio dopo 60 minuti di incubazione enzimatica. Le frazioni di amido rapidamente digeribile (RDS) e lentamente digeribile (SDS) sono state valutate secondo un metodo enzimatico proposto in letteratura, che consente di quantificare la digeribilità dell’amido mediante idrolisi enzimatica e misurazione del glucosio rilasciato dopo 20 e 120 minuti di incubazione, rispettivamente. L’amido totale (Metodo AOAC 996.11 Metodo AOAC 76-13.01) e resistente (Metodo AOAC 2002.02 Metodo AACC 32-40.01) sono stati quantificati utilizzando kit enzimatici basati su metodi ufficiali.

Composizione nutrizionale

Il contenuto proteico è stato determinato tramite metodo Kjeldahl, mentre il contenuto lipidico è stato analizzato mediante estrazione Soxhlet, entrambi secondo le procedure ufficiali AOAC (2000).

Analisi tecnologiche:

Sono stati misurati i seguenti parametri per valutare la stabilità e la consistenza del prodotto:

• attività dell’acqua (tramite AquaLab Aw),
• umidità totale (metodo gravimetrico, AOAC 935.29),
• colore (colorimetro HunterLab),
• texture (TVT 6700, Perten Instruments).

Analisi statistica

I risultati sono stati riportati come valori medi e deviazioni standard. I confronti tra gli alimenti in esame nelle misure valutate con metodi in vitro sono stati effettuati utilizzando l’analisi della varianza a una via (ANOVA) con Duncan come test post-hoc. L’analisi statistica è stata eseguita utilizzando il software SPSS (vers. 26, IBM SPSS Statistics, Armonk, NY, USA).

Risultati e discussione

In Figura 2 vengono riportate immagini fotografiche dei diversi prodotti formulati secondo il piano sperimentale presentato in precedenza.

Digeribilità dell’amido

La velocità con cui l’amido viene digerito nell’intestino tenue rappresenta un fattore determinante nell’andamento glicemico postprandiale. La digeribilità dell’amido viene descritta suddividendo la frazione disponibile in amido rapidamente digeribile (rapidly digestible starch – RDS) e amido lentamente digeribile (slowly digestible starch – SDS), mentre la frazione di amido resistente (resistant starch – RS) rappresenta la quota che non risulta disponibile durante la digestione ma che può essere trasformata nel colon. La somma di RDS, SDS e RS riflette il contenuto totale di amido negli alimenti, mentre la somma di RDS e SDS rappresenta la quota di amido disponibile (AvS).

La frazione SDS si riferisce alla quota di amido che viene digerita più lentamente nel tratto gastrointestinale, determinando un rilascio più graduale di glucosio a livello ematico, con conseguente riduzione della risposta glicemica postprandiale. In parallelo, la frazione RDS rappresenta la quota idrolizzata rapidamente e responsabile di un aumento maggiore della glicemia dopo il pasto. Il valore nutraceutico dell’RS risiede invece nella sua capacità di resistere alla digestione nell’intestino tenue e di essere successivamente fermentato a livello del colon, dove funge da substrato per la crescita selettiva di batteri benefici. Il rapporto SDS/AvS rappresenta la proporzione di amido lentamente digeribile espressa in funzione dell’amido disponibile (AvS).

Questo parametro permette di valutare la quantità di amido disponibile che viene digerita lentamente, risultando particolarmente interessante dal punto di vista nutrizionale. Come previsto, i campioni contenenti amido ad alto contenuto di amilosio hanno mostrato livelli più elevati sia di SDS/AvS che di RS. Questo risultato è coerente con quanto riportato in letteratura, secondo cui un maggior contenuto di amilosio è associato a una digestione più lenta e una minor bio-accessibilità. L’effetto risulta ulteriormente potenziato in presenza di proteine vegetali, in particolare quelle di pisello, che possono interagire con i granuli di amido formando barriere fisico-chimiche compatte e meno accessibili agli enzimi digestivi.  L’analisi statistica ha evidenziato come il solo contenuto di amilosio non spiega completamente l’andamento della digeribilità osservato.

Il tipo di proteina gioca un ruolo determinante, soprattutto nelle formulazioni a base di amido comune e ceroso, dove sono state riscontrate differenze significative tra i campioni con proteine del siero del latte e quelli con proteine di pisello, sia per i valori di SDS che di RDS. Nei campioni formulati con amido comune e ceroso, inoltre, sono stati registrati valori di RS inferiori rispetto a quelli con amido ad alto amilosio, confermando l’influenza combinata di composizione della componente amido in termini di amilosio ed amilopectina e tipologia proteica sulla digeribilità complessiva della matrice amido.

Parametri tecnologici

Parallelamente, è stata effettuata un’analisi dei principali parametri tecnologici dei prototipi. È emerso che l’amido ad alto contenuto di amilosio, a differenza di quello ceroso, incrementa il livello di umidità dei prodotti, verosimilmente per la maggiore capacità dell’amilosio di assorbire e trattenere acqua durante la cottura. Per quanto riguarda la texture, si è evidenziata una tendenza chiara tra le diverse formulazioni: i campioni contenenti amido comune e proteine del siero del latte hanno mostrato valori di durezza più elevati, mentre quelli con proteine di pisello hanno presentato una struttura più morbida ed elastica, con durezza inferiore.

Le formulazioni con amido ad alto contenuto di amilosio hanno registrato i valori di durezza complessivamente più bassi, in linea con la maggiore umidità dei prototipi. Inoltre, l’impiego di fibre di agrumi ha determinato valori di durezza inferiori rispetto a quelli osservati con fibre di bambù, indipendentemente dalla fonte proteica. Viceversa, le combinazioni a base di amido ceroso hanno mostrato livelli di durezza da moderati ad elevati, in accordo con l’elevata concentrazione di amilopectina. I dati raccolti evidenziano quindi un marcato effetto sulla struttura dell’alimento in termini di durezza complessiva in funzione delle diverse formulazioni, aprendo quindi nuovi spunti di ricerca al fine di ottenere alimenti del tutto simili in termini nutrizionali ma con differenti texture adatte a particolari categorie di consumatori.

L’analisi colorimetrica ha mostrato un comportamento coerente tra i diversi tipi di amido: i campioni contenenti fibra di bambù hanno evidenziato valori di luminosità (L*) più alti, suggerendo un aspetto più brillante, mentre le formulazioni con fibra di agrumi hanno mostrato valori inferiori di L* e maggiori valori di a* (rossore). Sebbene i risultati forniscano indicazioni preliminari, saranno necessarie ulteriori indagini per approfondire e confermare l’impatto delle diverse combinazioni sui parametri tecnologici.

Conclusioni

Le analisi svolte nel contesto della tesi magistrale hanno dimostrato il ruolo chiave della composizione della matrice alimentare nel modulare il comportamento dell’amido e la successiva digeribilità in vitro, a parità di composizione nutrizionale. In particolare, l’amido ad alto contenuto di amilosio, soprattutto se combinato con proteine vegetali, sembra migliorare le frazioni di amido resistente e lentamente digeribile, evidenziandone il potenziale nella formulazione di alimenti funzionali.

Ricerche future includeranno la valutazione della digeribilità proteica, unitamente all’analisi delle stesse combinazioni in matrici con texture più morbida, al fine di approfondire il potenziale effetto in vivo e il potenziale per lo sviluppo di alimenti funzionali. Studiando l’effetto matrice di prodotti a base di cereali, è possibile creare alimenti funzionali in grado di supportare i bisogni nutrizionali e fisiologici degli anziani, contribuendo a prevenire la malnutrizione e migliorare la salute di questo target di popolazione in costante crescita.