Riassunto analitico
Nel 2021, 529 milioni di persone in tutto il mondo convivevano con il diabete. Il diabete di tipo 2 (diabete mellito) rappresenta più del 95% di tutti i casi di diabete. Si tratta di un disturbo cronico e metabolico ed è conseguenza di una carente secrezione di insulina combinata a mancante sensibilità all’insulina. Ci sono varie complicazioni a lungo termine legate ad alti livelli di glucosio nel sangue, principalmente a livello macro e micro-vascolare, tra cui disturbo coronarico, ipertensione arteriosa, retinopatia, nefropatia e neuropatia. Oltre a cause genetiche, lo stile di vita e la dieta hanno un ruolo importante nella prevenzione e nel trattamento della malattia. Morus alba (L.) (o gelso bianco), un albero deciduo e monoico originario della Cina e del Giappone, è ben conosciuto per la sua attività ipoglicemizzante. Le foglie del gelso bianco sono ricche di metaboliti, quali polifenoli (ad esempio kampferolo, quercetina e acido clorogenico) e alcaloidi, in maniera specifica la 1-deossinojirimicina (DNJ). Studi precedenti hanno dimostrato come questi metaboliti sembrano contribuire all’attività antidiabetica di M. alba in maniera sinergica. Lo scopo di questo studio è di valutare le caratteristiche di alimenti arricchiti con foglie di gelso bianco, i quali possano apportare un appropriato contributo alla dieta di pazienti diabetici. Per questo motivo, sono stati preparati tagliatelle (con e senza uova) e biscotti all’acqua arricchiti. Le foglie essiccate di gelso bianco sono state introdotte nelle tagliatelle sostituendo dal 5% al 20% del peso della farina. La preparazione dei biscotti è invece avvenuta in alcuni casi sostituendo l’acqua con il decotto delle foglie di gelso e in altri sostituendo dal 7,5% al 15% del peso della farina con le foglie essiccate. Per valutare l’effetto della cottura sui metaboliti contenuti nelle foglie, è stato misurato il contenuto totale di polifenoli (TPC) negli estratti metanolici degli alimenti prima e dopo la cottura. Il contenuto di DNJ, sempre prima e dopo cottura, degli estratti etanolici di pasta e biscotti è stato quantificato utilizzando UHPLC accoppiato a spettrometro di massa Q Exactive™ Hybrid Quadrupole-Orbitrap™. È stata poi effettuata un’analisi qualitativa sui polifenoli contenuti negli estratti utilizzando lo stesso strumento e i dati risultanti da questa analisi sono stati processati con il software Compound Discoverer™. Infine, è stata testata la capacità degli alimenti arricchiti di neutralizzare i radicali liberi tramite saggio con 2,2-difenil-1-picrylidrazyl (DPPH). L’acqua di cottura delle tagliatelle è stata analizzata con le stesse tecniche per indagare la causa di un’eventuale perdita di metaboliti nella pasta cotta dovuta ad estrazione da parte dell’acqua bollente. Il saggio TPC effettuato su tagliatelle cotte e biscotti ha mostrato una leggera perdita in contenuto fenolico rispetto alla pasta fresca e agli impasti. Lo stesso risultato è stato confermato dai risultati dell’analisi qualitativa processati con Compound Discoverer™. Anche il contenuto di DNJ ha subito una diminuzione nelle tagliatelle cotte e nei biscotti rispetto ai campioni non cotti. La ragione di questa perdita di metaboliti potrebbe essere attribuita alle alte temperature di cottura e, nel caso delle tagliatelle, anche all’azione estraente dell’acqua bollente. Il saggio con DPPH ha evidenziato una marcata capacità da parte degli alimenti arricchiti di neutralizzare i radicali liberi mentre nessuna attività è stata rilevata nei campioni di controllo. Studi futuri potrebbero includere una valutazione in vitro e in vivo degli effetti della digestione sui metaboliti di pasta e biscotti arricchiti ma anche una verifica dell’attività inibitoria di questi ultimi sull’enzima α-glucosidasi.
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Abstract
In 2021 there were 529 million people worldwide living with diabetes. Type 2 diabetes mellitus represents more than 95% of all diabetes cases. Diabetes mellitus is a chronic metabolic disease resulting from a combination of defective insulin secretion and the body’s insensitivity to insulin. Long-term complications of high blood glucose levels lead to macro and micro vascular effects such as coronary disease, arterial hypertension, retinopathy, nephropathy, and neuropathy. In addition to genetic causes, personal lifestyle and diet have an important role in the disease prevention and management.
Morus alba (L.) (or white mulberry), a monoecious, deciduous tree originating in China and Japan, is well known for its anti-hyperglycaemic activity. White mulberry leaves are rich in metabolites, such as polyphenols (e.g., kaempferol, quercetin, and chlorogenic acid) and alkaloids, specifically 1-deoxynojirimycin (DNJ). Previous studies demonstrated how these metabolites seem to synergically contribute to M. alba anti-diabetic activity. The aim of this study is to evaluate the characteristics of foods fortified with white mulberry leaves that could provide a suitable contribution to the diet of diabetic patients. For this purpose, fortified tagliatelle pasta (with and without eggs) and water biscuits were prepared. Dry white mulberry leaves were introduced substituting for 5% to 20% of flour weight in tagliatelle. Regarding biscuit preparation, in some of the samples water was replaced with leaf decoction and in others 7.5% to 15% of flour weight was replaced with dry M. alba leaves. To evaluate the effects of cooking on leaf metabolites, the total phenolic content (TPC) was measured in methanolic extracts of fresh and cooked foods. Furthermore, DNJ content in ethanolic extracts of pasta and biscuits was quantified with UHPLC coupled with Q Exactive™ Hybrid Quadrupole-Orbitrap™ mass spectrometer before and after cooking. A qualitative analysis of food extract polyphenols was carried out using the same instrument and the resulting data were processed with Compound Discoverer™ software. Eventually, the free radical scavenging activity of fortified foods was tested with 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay. Pasta cooking water was examined in the same ways to investigate possible metabolite extraction that could lead to metabolite loss in cooked pasta. TPC assay on cooked tagliatelle and biscuits showed a slight loss in phenolic content compared to fresh pasta and biscuit dough. The same result was confirmed by data of the qualitative analysis processed with Compound Discoverer™ software. DNJ content also underwent a reduction in cooked tagliatelle and biscuits compared to non-cooked samples. The reason of this metabolite loss could be ascribed to the high cooking temperatures and, in the case of tagliatelle, also to the extracting action of boiling water. DPPH assays highlighted a marked free radical scavenging activity in fortified foods while no such activity was detected in control samples.
Further studies may include an evaluation of the effects that in vitro and in vivo food digestion has on pasta and biscuit metabolites. Another interesting study could include testing the inhibitory activity of these fortified foods against α-glucosidase.
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