Volume: il carciofo

Sezione: alimentazione

Capitolo: composti bioattivi

Autori: Donato di Venere, Giuseppe Maiani, Stefania Miccadei

Introduzione

La presenza di composti bioattivi in frutta e ortaggi è da tempo considerata di importanza nutrizionale significativa nella prevenzione del cancro, delle malattie cardiovascolari, del diabete e delle malattie infiammatorie. Per questa ragione tali composti, detti con termine inglese phytochemicals, piuttosto che componenti nutrizionali, sono considerati composti ad azione farmacologica e vengono spesso indicati con il termine di nutraceutici. Il termine nutraceutico deriva dalla fusione di nutrizionale e farmaceutico ed è oggi utilizzato per indicare componenti di alimenti in grado di fornire importanti benefici per la salute dell’uomo, non solo in termini conservativi, ma soprattutto preventivi. Fanno parte di questa categoria di composti, molecole appartenenti a diverse classi, quali polifenoli (flavoni, flavonoli, antocianine, acido caffeico e suoi derivati, isoflavoni, catechine), carotenoidi (licopene, β-carotene), tocoferoli (vitamina E), acido ascorbico, solfuri allilici, glucosinolati, fruttooligosaccaridi (FOS), inulina. La maggior parte di questi composti possiede un’elevata capacità antiossidante, mentre FOS e inulina hanno proprietà prebiotiche. Gli antiossidanti mettono in atto meccanismi protettivi per contrastare lo stress ossidativo indotto dai radicali liberi; un’elevata concentrazione degli stessi, derivante da una ridotta capacità antiossidante cellulare o dall’incremento della produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS=Reacting Oxygen Species), può essere causa di danno ossidativo cellulare. Per contrastare la presenza e l’aumento di concentrazione a livello cellulare di queste specie altamente reattive, molto efficace risulta la dieta. Infatti, l’ingestione equilibrata di antiossidanti presenti soprattutto in frutta e ortaggi comporta una naturale prevenzione dei fenomeni degradativi responsabili di patologie aterosclerotiche, cardiovascolari e neurodegenerative. È inoltre importante sottolineare che la presenza in un alimento di elevate quantità di composti nutraceutici non è di per sé un elemento che ne garantisca maggiore efficacia rispetto ad altri con un contenuto più basso. Ciò che conta, ai fini della reale efficacia di un composto, è la sua biodisponibilità, cioè la forma e il livello in cui esso viene assorbito dall’organismo umano, parametro che può variare notevolmente tra molecole diverse appartenenti alla stessa classe di composti. Un determinato composto, pur essendo presente in elevata concentrazione in un alimento, può avere una scarsa bioattività sia per ragioni intrinseche sia perché esso viene scarsamente assorbito a livello intestinale, oppure perché efficacemente metabolizzato e rapidamente eliminato dall’organismo.

Carciofo, fonte di composti bioattivi

Il crescente interesse verso alimenti ricchi di nutraceutici ha orientato l’attenzione dei ricercatori verso il carciofo, per il suo alto contenuto di polifenoli e inulina, cioè di composti con elevata capacità antiossidante e prebiotica. Il carciofo ha un basso contenuto energetico e lipidico, è ricco di polifenoli, proteine, sali minerali e fibra, insolubile e solubile. In particolare, di quest’ultima categoria fa parte l’inulina, un polimero del fruttosio presente anche in altre specie (aglio, cipolla, topinambur, cicoria), che costituisce il polisaccaride di riserva del carciofo. L’inulina si accumula nelle radici della pianta nei periodi freddi, quando l’accrescimento è ridotto, per poi fornire in primavera l’energia necessaria alla crescita; ha un ruolo protettivo per la pianta nei confronti delle basse temperature e della siccità. Per la sua presenza nel capolino è stata ipotizzata una funzione osmoregolatrice: essa viene accumulata nel corso dell’accrescimento del capolino e rapidamente depolimerizzata nella fase di espansione dell’infiorescenza. Il contenuto di inulina del capolino di carciofo varia in funzione del genotipo, dello stadio fisiologico e dell’epoca di raccolta; è noto infatti che esso è influenzato da fattori genetici, fisiologici e ambientali (soprattutto la temperatura). Nel confrontare quindi il contenuto di inulina delle diverse cultivar, alla luce di queste considerazioni, è necessario tenere presente criteri di omogeneità in relazione ai suddetti fattori. Ricerche effettuate su numerose cultivar hanno messo in evidenza una notevole variabilità nel contenuto di inulina della parte edule del capolino, in un intervallo compreso tra 1% e 6% del peso fresco (tra circa 7% e 40% del peso secco). Nel corso dell’accrescimento del capolino sulla pianta il contenuto di inulina aumenta notevolmente, raggiungendo, nel capolino a maturazione commerciale, valori più che doppi rispetto a quelli del capolino nei primi stadi di sviluppo. Per il Violetto di Provenza, la cui produzione va da novembre a maggio, è stato osservato un contenuto di inulina dell’8% del peso fresco (43% del peso secco) in epoca invernale e del 5,5% (35% del peso secco) in epoca primaverile. Oltre all’inulina, le proprietà nutraceutiche del carciofo sono attribuite anche alla presenza di polifenoli, in particolare esteri dell’acido caffeico e flavonoidi derivati di apigenina e luteolina, la cui presenza e localizzazione nelle diverse parti della pianta sono state ampiamente studiate. I derivati idrossicinnamici più largamente rappresentati nella parte edule del capolino sono gli acidi caffeilchinici, esteri dell’acido caffeico con l’acido chinico. Per quanto concerne la composizione del carciofo in acidi caffeilchinici, i più abbondanti, seguendo le regole di nomenclatura IUPAC del 1973, sono l’acido clorogenico (5-O-caffeilchinico) e due acidi dicaffeilchinici (1,5-O- e 3,5-Odicaffeilchinico). La somma del contenuto di questi tre composti costituisce oltre il 90% del totale dei composti fenolici presenti nella parte edule del capolino; il rimanente 10% è costituito da piccole quantità di altri isomeri di acidi mono- e di-caffeilchinici. La cinarina è presente in piccole quantità nelle foglie (circa 1% del totale) e solo in tracce nella parte edule del capolino, ma viene rilevata in quantità variabili in estratti a caldo acquosi o idroalcoolici, a causa della facilità con cui in ambiente acquoso gli acidi caffeilchinici isomerizzano, producendo miscele a diversa composizione dei diversi isomeri. Ciò è importante da un punto di vista nutraceutico, poiché la cinarina, che può essere in realtà considerata un artefatto che si forma in determinate condizioni nel corso dell’estrazione dei principi attivi del carciofo, è presente in quantità considerevoli in alcuni preparati alimentari e/o farmaceutici. Nel capolino sono presenti anche glicosidi di apigenina, luteolina e naringenina; inoltre, nelle brattee esterne, sono localizzati gli antociani, i quali contribuiscono a fornire la colorazione caratteristica di ciascuna cultivar, variabile dal verde al violetto. Nelle foglie sono presenti principalmente acido clorogenico, cinaroside e scolimoside; sono inoltre presenti, in misura minore, cinarina e altri acidi mono- e dicaffeilchinici e glicosidi di apigenina e luteolina. Per quanto concerne gli aspetti quantitativi, valgono le stesse considerazioni fatte per l’inulina: anche il contenuto fenolico nelle diverse parti della pianta è influenzato da fattori genetici, fisiologici e ambientali e varia quindi sensibilmente con il genotipo, lo stadio fisiologico e l’epoca di raccolta. Il contenuto di polifenoli nella parte edule del capolino a maturazione commerciale è compreso, nelle diverse cultivar, tra 0,5% e 2% del peso fresco (circa 3-12% del peso secco) e, per quelle rifiorenti, esso varia anche in funzione dell’epoca di raccolta. Per il Violetto di Provenza è stato osservato l’aumento della concentrazione fenolica in epoca invernale, probabilmente legato alle basse temperature; in particolare, è stato osservato l’aumento di concentrazione dell’acido clorogenico rispetto ai due acidi dicaffeilchinici più rappresentativi, fino a raggiungere un rapporto clorogenico/3,5-O-dicaffeilchinico/1,5-O-dicaffeilchinico di circa 2:1:1, rapporto che in epoca tardo-autunnale e primaverile risulta essere di circa 1:1:1. Nel corso dell’accrescimento del capolino sulla pianta il contenuto di polifenoli diminuisce, fino a raggiungere, nel capolino allo stadio di maturazione commerciale, valori circa dimezzati rispetto a quelli del capolino nei primi stadi di sviluppo. È stato inoltre osservato che, all’interno del capolino, il contenuto fenolico mostra un andamento decrescente anche passando dalle brattee più interne a quelle più esterne. Per quanto concerne la quantità di polifenoli che mediamente possiamo ingerire con un pasto a base di carciofi, è necessario considerare che il tipo di cottura può influenzare notevolmente la composizione finale del prodotto. Generalmente la cottura in acqua calda provoca una perdita di composti fenolici dovuta a dilavamento, oltre che una modificazione qualitativa della composizione fenolica dovuta al già citato fenomeno della isomerizzazione. La cottura a vapore è quella che meglio preserva le caratteristiche originali del prodotto; considerando che un cuore di carciofo della cultivar Violetto di Provenza (capolino mondato delle brattee esterne e pronto all’uso) pesa mediamente 50-60 grammi, si può facilmente calcolare che sono sufficienti tre cuori di carciofo per ingerire oltre 1 grammo di polifenoli totali.

Proprietà nutraceutiche e biodisponibilità dei composti bioattivi

Già dalla metà del secolo scorso, erano attribuite ai polifenoli del carciofo proprietà antiossidanti, epatoprotettive, coleretiche, diuretiche, antinfiammatorie, ipocolesterolemizzanti; studi recenti hanno inoltre dimostrato che essi potrebbero svolgere un ruolo positivo anche nella prevenzione delle malattie cardiovascolari e del cancro. Gli estratti dalle foglie sono stati usati nella medicina tradizionale nei disturbi epatici e hanno dimostrato di svolgere un’azione benefica contro le malattie epatobiliari. Diversi studi hanno dimostrato l’efficacia e la sicurezza degli estratti di carciofo nel trattamento di disfunzioni epato-biliari e patologie digestive in animali e nell’uomo, nonché la capacità di ridurre i livelli di colesterolo nel sangue. L’azione benefica degli estratti non può essere ascritta a un solo componente, ma piuttosto all’azione sinergica di diversi componenti: acido clorogenico, acidi dicaffeilchinici, derivati della luteolina. Numerose ricerche hanno riguardato l’attività protettiva di estratti acquosi di foglie nonché di singoli componenti fenolici (acidi clorogenico e dicaffeilchinici, acido caffeico, cinaroside) su epatociti di ratto sottoposti a stress ossidativo esogeno causato da agenti chimici e conseguente perossidazione dei lipidi di membrana. L’azione coleretica di estratti di foglie e di composti fenolici in essi contenuti è stata in molti studi confrontata con quella dell’acido deidrocolico, principio attivo di farmaci ad azione coleretica e colagoga. Le evidenze sperimentali in questo caso hanno dimostrato che l’efficacia dell’azione degli estratti di carciofo è paragonabile a quella dell’acido deidrocolico e, in alcuni casi, vi è una relazione dose/effetto tra concentrazione fenolica e aumento della secrezione biliare. È stata anche provata l’attività anticolestatica dei polifenoli e, in particolare, la capacità della luteolina e del cinaroside di favorire la ripresa del normale deflusso biliare anche in presenza di agenti colestatici quali il litocolato. Agli stessi due flavoni sono state attribuite anche le proprietà ipocolesterolemizzanti degli estratti di foglie di carciofo. È stata infatti dimostrata l’inibizione dose dipendente della biosintesi di colesterolo in epatociti di ratto in coltura primaria in presenza di concentrazioni crescenti di estratti fogliari. Prove effettuate con i singoli composti fenolici hanno dimostrato l’efficacia in particolare della luteolina e la scarsa efficacia degli acidi caffeilchinici. Un’ulteriore azione benefica è quella di prevenzione dell’aterosclerosi, con associata riduzione del rischio di malattie cardiovascolari. Tale azione preventiva è stata principalmente collegata alle proprietà antiossidanti (riduzione dell’ossidazione delle lipoproteine a bassa densità, LDL) e ipocolesterolemizzanti. Recentemente è stata evidenziata la capacità dei flavoni luteolina e apigenina di stimolare, in cellule aortiche in coltura, la produzione di ossido nitrico, un efficace vasodilatatore utilizzato nella cura e nella prevenzione dell’angina e di malattie coronariche. I lavori scientifici sull’efficacia di estratti fenolici ottenuti dalle foglie di carciofo sono molto numerosi, al contrario di quelli sulle proprietà nutraceutiche di estratti ottenuti dalla parte edule del capolino. Recentemente è stato pubblicato uno studio che si prefiggeva il duplice obiettivo di ottenere informazioni: a) sulla capacità di estratti fenolici ottenuti dalla parte edule del capolino di prevenire il danno ossidativo cellulare indotto da agenti ossidanti in epatociti di ratto, nonché sulla loro attività apoptotica in cellule di epatoma umano; b) sulla biodisponibilità delle molecole fenoliche presenti nella parte edule del capolino di carciofo, mediante identificazione e quantificazione di derivati fenolici nel plasma umano dopo ingestione di un pasto a base di carciofo, con relativo studio della cinetica di assorbimento e del metabolismo delle molecole in esame. Per lo studio in vitro è stata valutata l’attività epatoprotettiva di estratti fenolici ottenuti dalla parte edule del capolino di carciofo utilizzando due modelli sperimentali: epatociti di ratto in coltura primaria e una linea cellulare di epatoma umano. I risultati dimostrano che gli estratti di carciofo proteggono la cellula epatica sana dal danno ossidativo, svolgendo quindi un’azione antiossidante, e causano la morte cellulare della cellula neoplastica attraverso l’induzione di apoptosi. Per lo studio di biodisponibilità in vivo sull’uomo, è stata determinata la composizione dei diversi composti fenolici contenuti nella parte edule di capolini di carciofo della cultivar Violetto di Provenza sottoposti a cottura a vapore. Lo studio, condotto su volontari sani dopo ingestione di un pasto a base di carciofi cotti, ha fornito, per la prima volta nell’uomo, informazioni sul metabolismo e la biodisponibilità delle molecole bioattive presenti nel carciofo, cioè la capacità di trasferire nel plasma i suoi componenti attivi. I risultati dello studio in vivo dimostrano che gli acidi idrossicinnamici contenuti nel carciofo, dopo l’assorbimento da parte del sistema gastrointestinale, raggiungono la circolazione sistemica. La rapida comparsa di acido clorogenico nel plasma indica che l’assorbimento dell’acido tal quale potrebbe avvenire attraverso lo stomaco o nell’intestino tenue. Nello stesso tempo i bassi livelli plasmatici di acido clorogenico potrebbero indicare che la maggior parte di acido clorogenico e degli acidi caffeilchinici viene sottoposta a biotrasformazione, con conseguente formazione di metaboliti. Sono state trovate concentrazioni plasmatiche di differenti metaboliti: acido caffeico, acido ferulico, acido diidrocaffeico e acido diidroferulico. Concentrazioni plasmatiche più alte dell’acido caffeico e dell’acido ferulico sono state rilevate a 1,5 ore dal pasto sperimentale: ciò fa ipotizzare che tali metaboliti si formino a livello dell’intestino tenue. Inoltre, il decremento del livello di acido caffeico nelle 6 ore successive e il simultaneo incremento di acido diidrocaffeico e diidroferulico nel plasma sembrano suggerire che l’acido caffeico, rilasciato dopo idrolisi dell’acido clorogenico e degli acidi dicaffeilchinici da parte della microflora del colon, venga metabolizzato prima dell’assorbimento. Questo risultato potrebbe indicare il colon come il sito predominante del metabolismo degli acidi idrossicinnamici. Gli studi più recenti hanno dimostrato che i composti fenolici estratti dalla parte edule del capolino di carciofo mostrano una pronunciata attività antiossidante e apoptotica, evidenze che potrebbero essere di particolare interesse in funzione di una potenziale azione preventiva associata al consumo di tale ortaggio. Recentemente numerose ricerche hanno focalizzato l’attenzione sulla capacità dei nutraceutici di svolgere un’azione protettiva a livello cellulare non solo con meccanismi connessi alle reazioni chimiche che essi promuovono, ma anche mediante la modulazione di funzioni recettoriali e l’interazione con le principali vie di trasduzione del segnale. Inoltre studi di nutrigenomica tendono a dimostrare l’eventuale capacità dei nutraceutici di modulare anche l’espressione genica, con l’obiettivo finale di mettere a punto veri e propri programmi di nutrizione molecolare. In virtù di tutte le proprietà benefiche dei suoi costituenti, il carciofo potrebbe quindi essere candidato a ricevere l’etichetta di alimento funzionale naturale, cioè in grado di espletare un effetto benefico sulla salute umana, mantenere uno stato di benessere e/o essere capace di prevenire l’insorgenza di determinate patologie.

 


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