Cellulosa | Cos'è? Struttura, Funzioni, Benefici, Salute

In questo articolo parliamo della Cellulosa, delle sue Caratteristiche chimiche e della presenza negli Alimenti. Effetti sull'Organismo e Benefici per Glicemia, Salute Intestinale e Colesterolo

Cellulosa
Supervisione Scientifica a Cura del Dottor Gilles Ferraresi

Che Cos'è

Insieme all'amido, la cellulosa è il più abbondante composto organico esistente sulla Terra 1.

Basti pensare che il 50% circa del legno è costituito da cellulosa.

Il legno degli alberi è formato da fibre di cellulosa ed emicellulosa legate insieme dalla lignina.

La cellulosa costituisce la componente di base delle pareti cellulari di piante verdi e ortaggi, a cui conferisce rigidità e resistenza.

Il cotone, ad esempio, è costituito da cellulosa allo stato quasi puro.

Dal punto di vista chimico, la cellulosa è un polisaccaride. Esattamente come l'amido, è costituita dall'unione di una lunga catena di molecole di glucosio.

Ciò che distingue l'amido dalla cellulosa è il tipo legame che unisce le singole molecole di glucosio.

Questa caratteristica ha un profondo impatto sul destino metabolico dei due polisaccaridi.

L'amido, infatti, può essere facilmente digerito dagli enzimi intestinali umani, fornendo energia come fonte di glucosio. La cellulosa, invece, non può essere digerita dall'uomo; di conseguenza, è considerata una fibra alimentare.

Struttura

Cellulosa Amido Struttura

Come mostrato in figura, la cellulosa è costituita da lunghe catene lineari formate da unità di β-D-glucosio unite tra loro con legami β(1→4) glicosidici [mentre nell'amido sono principalmente α(1→4)].

Nell'amido, tutte le unità di glucosio sono orientate nella stessa direzione. Al contrario, nella cellulosa, ciascuna unità di glucosio successiva viene ruotata di 180 gradi attorno all'asse della catena principale del polimero, rispetto all'ultima unità di ripetizione.

Questa differenza comporta l'impossibilità da parte dell'organismo umano di digerire la cellulosa, poiché manca degli enzimi specifici necessari per la degradazione dei legami β(1→4) glicosidici.

Cellulosa come Fibra alimentare

La cellulosa non viene digerita in alcun modo dagli enzimi del sistema gastrointestinale.

Questa incapacità da parte dell'apparato digerente umano di scomporre la cellulosa, la classifica come una fibra alimentare.

Più nel dettaglio, la cellulosa è considerata una fibra alimentare insolubile.

Ricordiamo a tal proposito che le varie fibre alimentari vengono tradizionalmente distinte in base alla solubilità in acqua, in:

  • Fibre insolubili: cellulosa, lignina e alcune emicellulose.
    Queste fibre attraversano il sistema digerente per lo più intatte. Agiscono principalmente come un agente di "carica", aumentando il volume delle feci e accelerando il passaggio di cibo e rifiuti attraverso l'intestino 9;
  • Fibre solubili: pectine, gomme, mucillagini e le rimanenti emicellulose.
    Queste fibre si dissolvono nell'acqua nell'intestino, formando una sostanza gelatinosa.
    Possono pertanto ridurre i picchi glicemici e hanno vari benefici per la salute metabolica 10.
Fibra solubile Fibra insolubile
  • La fibra solubile si dissolve in acqua, il che aiuta ad ammorbidire le feci, rendendole più facili da eliminare dal corpo.
  • La fibra solubile si trasforma in gel durante la digestione, rallentando l'assorbimento dei nutrienti.
  • Può ridurre il rischio di malattie cardiache e facilitare il controllo del peso.
  • Si trova in avena, agrumi, mele, orzo, psillio, semi di lino e legumi.
  • La fibra insolubile non si dissolve in acqua, quindi aiuta a spostare il materiale attraverso il colon più velocemente aumentando la massa delle feci.
  • La fibra insolubile può essere utile per le persone che soffrono di stitichezza o irregolarità.
  • Può ridurre il rischio di cancro al colon.
  • Si trova in cereali integrali, noci, crusca di frumento e verdure.

La cellulosa può essere digerita, seppur indirettamente, dai ruminanti. Nel loro stomaco (rumine) sono infatti presenti microrganismi capaci di idrolizzare i legami β-glicosidici.

Il risultato è che gli erbivori digeriscono la cellulosa, ottenendo da questa la maggior parte dell’energia di cui hanno bisogno.

Caratteristiche

La cellulosa:

  • Assorbe e trattiene acqua nel lume Intestinale;
  • Aumenta il volume e la morbidezza delle feci;
  • Accelera il transito intestinale;
  • Riduce il tempo di contatto delle sostanze nocive con la mucosa intestinale;
  • Trattiene gas nel lume intestinale.

Benefici

La cellulosa regolarizza le funzioni intestinali, facilitando l'evacuazione delle feci con un effetto lassativo di tipo meccanico.

Di conseguenza, la cellulosa diminuisce il tempo necessario al materiale fecale per passare attraverso il colon, e questo potrebbe avere benefici anche in termini di prevenzione del cancro colon-rettale.

Cibi Ricchi di Cellulosa

Poiché la cellulosa è il principale componente strutturale delle piante, è generalmente la più consumata tra le fibre alimentari 1.

Tra gli alimenti più ricchi di cellulosa è possibile annoverare:

  • crusca di frumento;
  • cereali integrali;
  • prodotti da forno integrali (pane integrale, pasta integrale ecc.);
  • legumi;
  • radici;
  • cavoli;
  • buccia di mela.

Calorie

La cellulosa, di per sé, non ha calorie, ma fornisce una certa quantità di energia in maniera indiretta.

La fermentazione batterica intestinale della cellulosa produce infatti acidi grassi a catena corta, che possono essere assorbiti e metabolizzati per produrre energia.

Secondo varie indagini, i vari tipi di fibra apportano mediamente da 1,5 a 2,5 calorie (KCal) per grammo 12.

Si stima che la fermentazione della fibra contribuisca fino al 10% dell'apporto energetico giornaliero 13.

Emicellulose

A differenza della cellulosa (che ha una struttura lineare), l'emicellulosa può presentare catene laterali e rami nella sua struttura.

Le emicellulose presentano anche dimensioni più piccole e soprattutto contengono diversi zuccheri oltre al glucosio, prevalentemente xilosio, ma anche galattosio, mannosio, arabinosio e altri zuccheri.

Di conseguenza, esistono diversi tipi di emicellulose, alcune delle quali sono solubili in acqua e fermentiscibili, mentre altre non lo sono.

Uso come Integratore

Molte cellulose modificate, come la cellulosa in polvere, la cellulosa microcristallina e l'idrossipropilmetilcellulosa, sono state sviluppate e vengono utilizzate come ingredienti alimentari e in numerosi altri settori.

La differenza tra cellulose naturali e modificate è l'entità della cristallizzazione e del legame idrogeno. Quando questi legami idrogeno vengono interrotti e la cristallinità viene persa, il derivato della cellulosa diventa solubile in acqua 13.

Le cellulose modificate possono essere usate come agenti addensanti e stabilizzanti, o come leganti nell'industria farmaceutica e per ritardare il rilascio di un composto medicinale nel tratto digestivo. Sono anche comuni nelle lacrime artificiali per la secchezza oculare.

Studi e Benefici

Essendo di fatto delle fibre solubili, alcune cellulose modificate acquisiscono le proprietà funzionali di queste fibre, che risultano molto utili per il controllo metabolico.

Agendo come fibre solubili, aumentano di fatto la viscosità del contenuto gastrointestinale, ritardando l'assorbimento dei nutrienti e aumentando l'escrezione degli acidi biliari.

Grazie a tali proprietà, la cellulosa microcristallina ha dimostrato di ridurre i livelli di glucosio nel sangue (glicemia) nei maiali e nei ratti 13, 14.

In uno studio clinico, l'aggiunta dell'1% di idrossipropilmetilcellulosa ad alta viscosità (HV-HPMC) al purè di patate ha ridotto la glicemia postprandiale del 37% negli adulti sani 14.

In un altro studio, 4 grammi di metilcellulosa ad alta viscosità hanno portato a una riduzione acuta del 35% della glicemia postprandiale in soggetti in sovrappeso 14.

La somministrazione di 5 g/die di HV-HPMC per quattro settimane ha portato a una significativa riduzione del colesterolo totale e LDL negli adulti ipercolesterolemici 14, 15. È interessante notare che, nei soggetti che già assumevano statine, l'HV-HPMC è stata in grado di ridurre ulteriormente il colesterolo totale e LDL.

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