ILSI BRASIL INTERNATIONAL LIFE SCIENCES INSTITUTE DO BRASIL

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2 2018 ILSI Brasil International Life Sciences Institute do Brasil ILSI BRASIL INTERNATIONAL LIFE SCIENCES INSTITUTE DO BRASIL Rua Hungria, 664 conj São Paulo SP Brasil Tel./Fax: 55 (11) ILSI Brasil International Life Sciences Institute do Brasil

3 Esta publicação foi possível graças ao apoio da Força-Tarefa de Alimentos Fortificados e Suplementos, subordinada ao Comitê de Nutrição e este ao Conselho Científico e de Administração do ILSI Brasil. Segundo o estatuto do ILSI Brasil, no mínimo 50% de seu Conselho Científico e de Administração deve ser composto por representantes de universidades, institutos e órgãos públicos, sendo os demais membros representantes de empresas associadas. Na página 65, encontra-se a lista dos membros do Conselho Científico e de Administração do ILSI Brasil e na página 66, as empresas mantenedoras da Força-Tarefa de Alimentos Fortificados e Suplementos em Para mais informações, entre em contato com o ILSI Brasil pelo telefone (11) ou pelo ilsibr@ilsi.org.br As afirmações e opiniões expressas nesta publicação são de responsabilidade dos autores, não refletindo, necessariamente, as do ILSI Brasil. Além disso, a eventual menção de determinadas sociedades comerciais, marcas ou nomes comerciais de produtos não implica endosso pelo ILSI Brasil.

4 4 Funções Plenamente Reconhecidas de Nutrientes - Fibra Alimentar / ILSI Brasil

5 Autores: Eliana Bistriche Giuntini Pesquisadora do Food Research Center (FoRC/CEPID/FAPESP) Elizabete Wenzel de Menezes Pesquisadora do Food Research Center (FoRC/CEPID/FAPESP) Professora Associada Aposentada da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo Membro do Conselho Científico Consultor - ILSI Brasil Coordenadora da TBCA

6 6 Funções Plenamente Reconhecidas de Nutrientes - Fibra Alimentar / ILSI Brasil

7 ÍNDICE 1. Introdução 2. Definição Codex Alimentarius Commission (CAC) 3. Componentes da Fibra Alimentar 3.1 Celulose 3.2 Hemicelulose 3.3 β-glicanos 3.4 Pectinas 3.5 Gomas e mucilagens 3.6 Frutanos 3.7 Galacto-oligossacarídeos (GOS) 3.8 Polidextrose 3.9 Amido resistente 3.10 Lignina e compostos associados 3.11 Compostos bioativos associados à FA 4. Classificação Fisiológica da FA vs Solubilidade 5. Propriedades das Fibras e Respostas no Organismo 5.1 Modulação da microbiota intestinal 5.2 Cereais integrais (CI) 6. Conceito de Prebiótico 7. Fibra Alimentar (FA) e Doenças Crônicas não Transmissíveis (DCNT) 8. Ingestão de FA pela População Brasileira 9. Alegações de Propriedades Funcionais ou de Saúde 10. Métodos Analíticos - Codex Alimentarius Commission (CAC) 11. Conclusões e Direções Futuras 12. Referências Bibliográficas 13. Diretoria/Conselho 14. Empresas Mantenedoras da Força-Tarefa de Alimentos Fortificados e Suplementos

8 8 Funções Plenamente Reconhecidas de Nutrientes - Fibra Alimentar / ILSI Brasil

9 1. INTRODUÇÃO A fibra, como componente alimentar, teve longa trajetória desde sua primeira definição, por volta de 1953, até a atual definição sugerida pela Codex Alimentarius Commission (CAC, 2010). Até o início da década de 1970, eram conhecidas apenas a celulose, a hemicelulose e a lignina, fração denominada de fibra bruta, importante para o funcionamento intestinal e de valor energético nulo. Os primeiros processos químicos para quantificação de polissacarídeos não amido (PNA) extraíam diferentes frações de fibra a partir do controle do ph das soluções; nesse contexto, surgiram os termos solúvel e insolúvel, mas, com o avanço do conhecimento, essa separação se mostrou inadequada. Em meados da mesma década, Trowell (1976) criou uma definição de natureza essencialmente nutricional, que foi utilizada por um longo tempo: A fibra alimentar (FA) é constituída principalmente de polissacarídeos não amido das plantas e lignina, que são resistentes à hidrólise pelas enzimas digestivas humanas. Essa definição passou a incluir outros componentes, além dos que já compunham a fibra bruta. Nas últimas décadas, houve um grande avanço quanto ao conhecimento científico sobre os efeitos fisiológicos dos diferentes compostos presentes na FA, culminando no surgimento dos prebióticos devido ao perfil de fermentabilidade de substâncias específicas e sua interação com a microbiota colônica bem como na informação sobre a eficácia da FA na redução do risco de doenças crônicas não transmissíveis (DCNT). Esses achados desencadearam mudanças tanto conceituais quanto na metodologia analítica. A FA (carboidrato não disponível) é o principal ingrediente utilizado em alimentos funcionais. 9

10 2. DEFINIÇÃO CODEX ALIMENTARIUS COMMISSION (CAC) O Codex Committee on Nutrition and Foods for Special Dietary Uses (CCNFSDU) coordenou as discussões para definição de FA. Na 30ª. reunião do CCNFSDU (CAC, 2008), foi acordada a seguinte definição para FA: Fibra alimentar é constituída de polímeros de carboidratos 1 com dez ou mais unidades monoméricas 2, que não são hidrolisados pelas enzimas endógenas no intestino delgado e que podem pertencer a três categorias: - polímeros de carboidratos comestíveis que ocorrem naturalmente nos alimentos na forma como são consumidos; - polímeros de carboidratos obtidos de material cru por meio físico, químico ou enzimático e que tenham comprovado efeito fisiológico benéfico sobre a saúde humana, de acordo com evidências científicas propostas e aceitas por autoridades competentes; - polímeros de carboidratos sintéticos que tenham comprovado efeito fisiológico benéfico sobre a saúde humana, de acordo com evidências científicas propostas e aceitas por autoridades competentes. Na 31ª. reunião do CCNFSDU (CAC, 2009), foram recomendados métodos analíticos para quantificação de FA, como um todo, e de componentes específicos, bem como foi finalizada a nota 1 da definição. A Codex Alimentarius Commission acatou a recomendação do CCNFSDU e adotou essa definição de FA para rotulagem nutricional (CAC, 2010). A principal controvérsia sobre a definição de FA da Codex Alimentarius Commission está relacionada com a decisão, pelas autoridades de cada país, de inclusão de carboidratos com três a nove unidades monoméricas. 1 Quando derivada de plantas, a FA pode incluir frações de lignina e/ou outros compostos associados aos polissacarídeos na parede celular. Esses compostos também podem ser quantificados por método(s) específico(s) para FA. Entretanto, tais compostos não estão incluídos na definição de FA se forem extraídos e reintroduzidos nos alimentos. Nota concluída na 31ª. reunião do CCNFSDU (CAC, 2009). 2 A decisão sobre a inclusão de carboidratos com 3 a 9 unidades monoméricas na definição de FA deve ser tomada pelas autoridades nacionais (CAC, 2008). 10

11 Os Comitês de Carboidratos Alimentares do ILSI Europa e do ILSI América do Norte organizaram um fórum, em 2010, para discutir aspectos críticos da definição de fibra alimentar da CAC que interferem em sua implementação de forma global, considerando um contexto de harmonização. Um dos objetivos foi propiciar um fórum de especialistas da área para debater o impacto dessa definição no comércio internacional (Howlett et al., 2010). Uma das conclusões é que existe consenso entre os especialistas da área de que a ciência recomenda a inclusão dos polímeros de carboidratos com três a nove unidades monoméricas (UM) na definição de FA, e isso reforça o pensamento racional para a tomada de decisão pelas autoridades nacionais na implementação da definição do CAC, baseada em fatos científicos. Diante da possibilidade de haver duas definições para FA e do impacto negativo que isto poderia causar na harmonização da informação nutricional, Menezes et al. (2013) elaboraram uma revisão de publicações científicas, de 2009 a 2011, visando obter justificativas para a inclusão de carboidratos de 3-9 UM na definição. Algumas delas estão descritas a seguir: 1. Não há justificativa científica, metodológica ou fisiológica para assumir que os carboidratos não disponíveis tenham comportamento diferenciado quando o número de UM é < 10 ou 10; 2. A decisão de incluir carboidratos não disponíveis de 3-9 UM na definição de FA proporciona efetiva harmonização global na informação nutricional e, ao mesmo tempo, apresenta inúmeras vantagens: permite a comparação da ingestão de FA em diferentes regiões geográficas e a interpretação de possíveis efeitos fisiológicos benéficos; não afeta o entendimento do consumidor do que é FA; simplifica o trabalho dos compiladores de dados de composição química de alimentos e das agências regulatórias de alimentos, entre outras; 3. Já existe adequada metodologia analítica para quantificação da FA, que inclui as frações solúveis e insolúveis, de alto e baixo peso molecular, considerando, assim, os oligossacarídeos com UM 3 e amido resistente. 4. Os oligossacarídeos já fazem parte da definição de FA proposta e adotada por inúmeras instituições de especialistas na área (ex.: AOAC, AACC, EC, ILSI), por se comportarem de forma similar à FA no organismo humano e/ou por apresentarem inúmeros efeitos benéficos para a saúde intestinal. Pelas justificativas mencionadas e considerando que diversos países já vêm adotando a inclusão dos oligossacarídeos na definição de FA, a continuidade desse critério vai facilitar a harmonização global da rotulagem nutricional, lembrando que a principal meta é ajudar o consumidor na escolha de alimentos saudáveis. 11

12 3. COMPONENTES DA FIBRA ALIMENTAR Os diversos componentes da FA são encontrados principalmente entre os vegetais, como cereais, leguminosas, frutas, hortaliças e tubérculos. Os principais componentes da FA, como polissacarídeos não amido, oligossacarídeos, carboidratos análogos (amido resistente e maltodextrinas resistentes, obtidos por síntese química ou enzimática), lignina, compostos associados à FA e fibras de origem animal estão apresentados no Quadro 1, e alguns desses componentes são descritos a seguir. 3.1 Celulose Esse polissacarídeo linear é composto por até 10 mil unidades de glicose por molécula, ligadas por ligação β-1,4 e é o principal componente da parede celular dos vegetais, por isso é considerada um componente estrutural; várias moléculas compactadas formam longas fibras resistentes à digestão pelas enzimas do sistema digestório. Devido à sua estrutura cristalina, é insolúvel tanto em meio alcalino quanto em água. Uma de suas propriedades é a capacidade de retenção de água; cada grama de celulose pode reter 0,4 g de água no intestino grosso. Embora essa quantidade seja considerada modesta em relação a outros componentes mais viscosos, contribui para tornar o bolo fecal mais pastoso, facilitando a evacuação. A celulose está presente principalmente nos cereais, hortaliças e frutas (Anderson e Chen, 1979; Gray, 2006). A celulose modificada e os derivados da celulose são utilizados como ingrediente alimentar; essas modificações podem ser físicas (ex.: celulose em pó e celulose microcristalina) ou químicas (ex.: hidroxipropilmetilcelulose, metil- ou carboximetilcelulose). Esses produtos têm alta solubilidade e formam soluções viscosas decorrentes de alterações na estrutura cristalina. Forma, tamanho de partícula e capacidade de retenção de água são fatores determinantes das propriedades e funcionalidade dessas celuloses. São usados como agente de textura, suspensão, estabilização, formador de volume, no controle de umidade, inibidor na formação de cristais de gelo, aumento de viscosidade. São utilizados em hambúrguer de soja, produtos à base de queijo, bebidas entre outros (Cho & Samuel, 2009). 12

13 3.2 Hemicelulose A hemicelulose contém outros açúcares além da glicose e está associada à celulose na parede celular; constitui-se por moléculas lineares ou ramificadas com unidades de pentoses, além de unidades de hexoses. Existem mais de 250 tipos desses polissacarídeos, que podem estar na forma solúvel ou insolúvel. Assim como a celulose, é uma fibra de característica estrutural e tem a capacidade de retenção de água e cátions; pode ser encontrada em frutas, hortaliças, leguminosas e castanhas. A hemicelulose pode ser utilizada como estabilizante, emulsificante, espessante, agente antiaglomerante em iogurtes, molhos, alimentos congelados e produtos de confeitaria, entre outros (Anderson & Chen, 1979; Gray, 2006; Cho & Samuel, 2009). Quadro 1. Componentes da fibra alimentar e suas principais fontes. Classes Principais grupos Componentes/ Principais fontes Celulose Parede celular de plantas: vegetais; farelos e resíduos de beterraba obtidos na produção de açúcar Hemicelulose Arabinogalactanos, β-glicanos, arabinoxilanos, glicuronoxilanos, xiloglicanos, galactomananos: parede celular de vegetais; aveia; cevada Galactomananos, goma guar e goma locusta: extratos de sementes. Goma Polissacarídeos não o amido acácia, goma karaya, goma tragacante: Gomas e mucilagens exsudatos de plantas. Alginatos, ágar, carragenanas, goma psyllium: polissacarídeos de algas β-glicanos Cereais (aveia), cevada, psyllium, lêvedo de cerveja Frutas, vegetais, leguminosas, batata, Pectinas resíduo de beterraba obtido na produção de açúcar Oligossacarídeos resistentes Frutanos Inulina, fruto-oligossacarídeos (FOS): chicória; yacón; alho; cebola Carboidratos análogos Amido resistente e maltodextrinas resistentes Sínteses químicas Sínteses enzimáticas Várias plantas: leguminosas; milho; batata crua; banana verde; cereal integral. Fontes de amido gelatinizado e resfriado/congelado Polidextrose, lactulose, derivativos de celulose (metilcelulose, hidroxipropilmetilcelulose) FOS, levano, goma xantana, galactooligossacarídeos, xilo-oligossacarídeos, goma de guar hidrolisada Lignina Lignina Plantas lenhosas Substâncias associadas aos polissacarídeos não o amido Fibras de origem animal Compostos fenólicos, proteína de parede celular, oxalatos, fitatos, ceras, cutina, suberina Quitina, quitosana, colágeno e condroitina Fibras de plantas Fungos, leveduras, invertebrados Adaptado de Tungland & Mayer (2002); Fuller et al. (2016). 13

14 3.3 β-glicanos Os β-glicanos são polímeros de unidades de glicose (β-d-glicopiranosil) unidas por ligações glicosídicas β-1,4 e β-1,3, que possuem estrutura linear e são menores que a celulose; são solúveis em água e bases diluídas e formam soluções viscosas e géis. O aquecimento diminui a viscosidade, que se reverte com o resfriamento; essas propriedades dos β-glicanos permitem que sejam utilizados na elaboração de produtos industrializados, como espessantes em bebidas lácteas, sopas, molhos, sorvetes, e também como substituto de gorduras; dessa forma, têm grande aplicação do ponto de vista industrial (Cho & Samuel, 2009). Os β-glicanos são componentes estruturais da parede celular, são encontrados em alguns cereais e outros vegetais consumidos por animais (gramíneas), fungos e leveduras. Na alimentação humana, estão presentes principalmente na aveia, cevada, psyllium, lêvedo de cerveja. Dos produtos elaborados com aveia no Brasil, o farelo de aveia apresenta maior concentração de β-glicanos (De Francisco, Rosa & Silva, 2006). 3.4 Pectinas Pectinas são polissacarídeos estruturais de cadeias de ácido galacturônico e unidades de ramnose, pentose e hexose; são solúveis em água quente e formam géis depois do resfriamento, por isso, são usadas como espessantes em alimentos. São quase completamente fermentadas no cólon, restando menos de 5% nas fezes; têm capacidade de retenção de água, cátions e material orgânico como a bile. Estão presentes principalmente nas paredes celulares de frutas e hortaliças, mas também podem ser encontradas em leguminosas e castanhas (Anderson & Chen, 1979; Gray, 2006). Diferentes tipos de pectinas são obtidos de frutas (ex.: maçã, casca de cítricos) (Cho & Samuel, 2009). 3.5 Gomas e mucilagens Esse grupo compreende polissacarídeos hidrocoloides viscosos, provenientes de exsudatos de plantas, sementes e extratos de algas, mas não fazem parte da parede celular. Ambas são solúveis em água. As gomas consumidas na dieta são decorrentes principalmente de aditivos alimentares presentes nos alimentos industrializados. As mucilagens estão presentes nas células externas de alguns tipos de sementes. Gomas e mucilagens são utilizadas como espessantes, geleificantes, estabilizantes e emulsificantes; no intestino, podem reter ácidos biliares e outros materiais orgânicos (Anderson & Chen, 1979; Gray, 2006; Cho & Samuel, 2009). 14

15 3.6 Frutanos São polímeros formados por 2 a 70 unidades monoméricas (UM) de frutose, unidas por ligações β-2,1, sendo que os fruto-oligossacarídeos (FOS) ou a oligofrutose têm de 2 a 9 UM, enquanto a inulina, que é uma mistura de oligômeros e polímeros, tem geralmente mais que 10 UM. A inulina tem moderada solubilidade em água e baixa viscosidade, e é extraída industrialmente da raiz da chicória (Cichorium untybus). Os FOS são produzidos por hidrólise enzimática parcial da inulina (Franck & Bosscher, 2009). Os frutanos são carboidratos de reserva, naturalmente presentes em inúmeras espécies vegetais, como cereais (trigo, centeio, cevada e aveia), raízes tuberosas (yacón e chicória), bulbos (alho, alho-poró e cebola), frutas (banana, maçã, pera e ameixa) e hortaliças (tomate, almeirão, aspargos, alcachofra e cebolinha). Inulina e FOS são utilizados como substituto de gordura e açúcar. A inulina, quando combinada com água, produz a mesma textura que a gordura, por isso, é usada em laticínios, margarinas, cremes vegetais, patês, geleias (Coussement, 1999). O gel de inulina serve como agente formador de volume, substituto de farinha, além de favorecer uma aparência brilhante e equilíbrio de sabor. Pode ser usado em vários produtos por seus efeitos sinérgicos e ser um gel mais estável que outros géis do mercado. O FOS tem propriedades tecnológicas comparáveis aos xaropes de glicose e açúcar, mas tem baixo poder adoçante e precisa ser usado em combinação com outros adoçantes em produtos lácteos e de panificação (Coussement, 1999). Os frutanos resistem à digestão no intestino delgado e são amplamente fermentados no intestino grosso; sendo que os frutanos com poucas UM, como o FOS, têm o dobro da velocidade de fermentação que os de muitas UM (Gibson et al., 2004; Roberfroid, 2007; Franck & Bosscher, 2009; Roberfroid et al., 2010). 3.7 Galacto-oligossacarídeos (GOS) O GOS, obtido a partir da transgalactosilação da galactose por ação da enzima β-galactosidase, é constituído de dissacarídeos a octossacarídeos compostos de 1-7 unidades de galactose (Gal) ligadas a uma molécula de glicose terminal (Gli) (De Slegte, 2002), sendo produzidos principalmente trissacarídeos. Cabe ressaltar que estes produtos apresentam estrutura semelhante aos três principais tipos de oligossacarídeos naturalmente presentes no leite materno. Uma vez que o GOS possui ligações β-glicosídicas, apresenta resistência à hidrólise pela β-amilase presente ao longo do trato gastrintestinal. Esta característica se deve à especificidade da β-amilase pelas ligações β-glicosídicas, bem como pela reduzida atividade da β-galactosidase presente nas microvilosidades da membrana do intestino delgado. Ao mesmo tempo, os GOS são estáveis e apresentam alta resistência à digestão ácida e à elevada temperatura (Sako, Matsumoto & Tanaka, 1999). 15

16 3.8 Polidextrose A polidextrose (PDX) consiste de um polímero de unidades de D-glicose e sorbitol, com traços de ácido cítrico ou ácido fosfórico ligado ao polímero por ligações mono e diéster. As moléculas de D-glicose estão ligadas de forma aleatória, com predominância de ligação β-1,6 (Allingham, 1982). O número médio de unidades monoméricas (UM) é de 12, sendo que a maior parte tem UM <30, seguido de UM <4. Em função das ligações aleatórias (gli-gli e gli-sorbitol), a PDX é mais resistente à hidrólise enzimática ou ácida do que polímeros de amido insolúvel. É parcialmente fermentada pela microbiota colônica (50%) e solúvel em água (70%). Em função de seus efeitos fisiológicos e atributos tecnológicos, vem sendo aplicada em alimentos (Gray, 2006; Stowell, 2009). 3.9 Amido resistente Segundo Asp (1994), amido resistente (AR) é a soma de amido e produtos da degradação de amido que não são absorvidos no intestino delgado de indivíduos saudáveis. A expressão amido resistente considera basicamente quatros tipos de amido (Champ et al., 2003): - AR do tipo 1: amido fisicamente inacessível, presente em grãos e sementes parcialmente triturados e leguminosas, devido à presença de parede celular rígida e intacta; - AR do tipo 2: grânulos de amido resistente nativo presentes na batata crua, banana verde e amido de milho rico em amilose; - AR do tipo 3: amilose e amilopectina retrogradadas formadas nos alimentos processados (pão e corn flakes) e alimentos cozidos e resfriados (batata cozida). O amido é insolúvel em água fria, porém se gelatiniza em presença de água e calor; durante o resfriamento, ocorre a retrogradação do amido, tornando-o resistente à ação da alfa-amilase; - AR do tipo 4: amido quimicamente modificado, incluindo éteres e ésteres de amido, amidos com ligação cruzada e amidos pirodextrinizados. Ao longo dos últimos anos, vêm surgindo propostas de definições para o AR do tipo 5 (AR5). A proposta mais frequente classifica o complexo amilose-lipídio como AR5 (Lockyer & Nugent, 2017), sendo que tanto a amilose quanto as longas cadeias de amilopectina formam complexos helicoidais com os ácidos graxos (Jane & Robyt, 1984; Ai, Hasjim & Jane, 2013). Estas estruturas dificultam a ação da alfa-amilase, e o complexo amilose-lipídio também englobaria moléculas de amilopectina, restringindo o entumescimento dos grânulos de amido e a hidrólise enzimática (Seneviratne & Biliaderis, 1991; Hasjim et al., 2010). 16

17 Além disso, estas estruturas apresentam capacidade de se recomplexarem após o aquecimento (Birt et al., 2013). Uma outra proposta seria que as maltodextrinas resistentes poderiam ser classificadas como AR5 (Fuentes-Zaragoza et al., 2010). O conteúdo de AR presente nos alimentos ou refeições é bastante variável e é afetado pelos diferentes tipos de processamento, variadas condições de armazenamento e pelas diferenças genéticas das fontes de amido (Rosin, Lajolo & Menezes, 2002; Tribess et al., 2009; Perera, Meda & Tyler, 2010, Hoffmann-Sardá et al., 2016b). Alimentos como cereais integrais e leguminosas apresentam naturalmente alto conteúdo de AR. Como menos de 10% do amido da alimentação é resistente à digestão, diferentes ingredientes naturais (tradicionais AR1, AR2, AR3) e não tradicionais (AR4) foram disponibilizados no mercado, visando ampliar o conteúdo de AR nas refeições e alimentos (Cho & Samuel, 2009). O AR apresenta alta fermentabilidade e efeitos positivos sobre a saciedade, o funcionamento intestinal e a resposta glicêmica (Fuentes- Zaragoza et al., 2010; Menezes et al., 2010; Lockyer & Nugente, 2017) Lignina e compostos associados A lignina é a única fibra estrutural que não é um polissacarídeo, mas está ligada à hemicelulose na parede celular; é um polímero de fenilpropano, sintetizado a partir de alguns álcoois, insolúvel em meio ácido e alcalino, não sendo digerido ou absorvido no intestino. Pode reter sais biliares e outros materiais orgânicos, bem como retardar ou reduzir a absorção de nutrientes; é encontrada na camada externa dos cereais integrais e no aipo (Anderson & Chen, 1979; Gray, 2006) Compostos bioativos associados à FA Nos vegetais, a FA pode estar associada a compostos antioxidantes, como vitaminas (C, E e A), polifenóis (PP) (flavonoides, ácido fenólico, estilbenos e taninos) e carotenoides (carotenos e xantofilas); e estes compostos contribuem de forma significativa nos efeitos fisiológicos geralmente atribuídos somente à FA. As propriedades biológicas dos compostos antioxidantes dependem de sua solubilização no intestino delgado (sendo solubilizadas as vitaminas, PP de baixo PM e carotenoides) e da liberação que promovem da FA no intestino grosso, por ação das bactérias da microbiota (principalmente PP poliméricos e PP de baixo PM ligados à fibra e também pequenas quantidades de carotenoides e outros), resultando na produção de metabólitos e um ambiente antioxidante. Dessa forma, a FA e antioxidantes deveriam ser discutidos de forma conjunta em estudos relacionados com a saúde, pois cerca de 50% do total de compostos antioxidantes da dieta, principalmente os polifenóis, passam pelo intestino delgado associados à FA, a qual tem a função essencial de transportá- 17

18 los até o intestino grosso (Saura-Calixto, 2011). Entretanto, revisão elaborada por Palafox-Carlos, Ayala-Zavala & González-Aguilar (2011) sinaliza uma possível redução da biodisponibilidade de compostos antioxidantes por essa associação, o que deve ser investigada em estudos in vivo. 4. CLASSIFICAÇÃO FISIOLÓGICA DA FA vs SOLUBILIDADE Há alguns anos, a classificação fisiológica da FA, baseada na solubilidade do componente vem sendo considerada inadequada. No passado, as diferentes frações dos polissacarídeos não amido eram extraídas quimicamente pelo controle do ph das soluções. Nesse contexto, surgiram os termos solúveis e insolúveis, os quais forneciam uma útil e simples categorização da fibra com diferentes propriedades fisiológicas, como era o entendimento da época. Existiam as fibras que afetavam principalmente a absorção de glicose e de lipídios; historicamente, essas fibras eram descritas como solúveis, pois muitas delas eram viscosas e formavam géis no intestino delgado (ex.: pectinas e β-glicanos). Em contraste, as fibras com elevada influência no funcionamento intestinal eram referidas como insolúveis (exemplos: celulose e lignina). Posteriormente, observou-se que algumas fibras insolúveis são rapidamente fermentadas e algumas fibras solúveis não afetam a absorção de glicose e lipídios (Gray, 2006). Dessa forma, a FAO/WHO (1998) recomendou que as expressões fibra solúvel e fibra insolúvel não deveriam mais ser empregadas por induzirem a erros de interpretação. Adicionalmente, outras características da FA, como viscosidade e fermentabilidade, são consideradas mais importantes em termos de benefícios fisiológicos. As fibras viscosas são as que têm a propriedade de formar géis no trato digestório, e as fermentáveis são as que podem ser metabolizadas pela microbiota intestinal. Em geral, as fibras solúveis são mais completamente fermentadas e têm maior viscosidade que as insolúveis. Entretanto, nem todas as FAs solúveis são viscosas, e algumas fibras insolúveis podem ser bem fermentadas (Slavin, 2013a). 18

19 A distribuição da FA de acordo com algumas de suas características (Slavin, 2013a) é: - Solubilidade: insolúveis - celulose, lignina, algumas pectinas, algumas hemiceluloses e amido resistente; solúveis - β-glicanos, gomas, dextrinas do trigo, psyllium, pectina e inulina; -Fermentabilidade: fermentáveis - amido resistente, pectina, β-glicanos, goma guar, inulina e dextrina do trigo; não fermentáveis - celulose e lignina; -Viscosidade: viscosas - pectinas, β-glicanos, algumas gomas (ex.: goma guar) e psyllium, e não viscosas - polidextrose e lignina. 5. PROPRIEDADES DAS FIBRAS E RESPOSTAS NO ORGANISMO De acordo com as características dos diferentes tipos de FA, podem ocorrer respostas locais, como os efeitos no trato gastrintestinal, e respostas sistêmicas, por meio de efeitos metabólicos (Figura 1) (Gray, 2006; Buttriss & Stokes, 2008; Fuller et al., 2016; Koh et al., 2016). Figura 1. Propriedades, atuação e implicações da ingestão de fibra alimentar. Fonte: Menezes & Giuntini,

20 A viscosidade das fibras pode retardar o esvaziamento gástrico, promovendo melhor digestão e aumentando a saciedade (Slavin & Green, 2007). No intestino delgado, a FA pode dificultar a ação das enzimas hidrolíticas retardando a digestão e espessar a barreira da camada estacionária de água, o que permitiria uma absorção mais lenta de nutrientes; isso pode ser decorrente tanto da viscosidade de algumas fibras quanto do aumento de contrações por elas provocadas, as quais movimentam os fluidos circulantes e misturam o conteúdo intestinal. Isso afeta a resposta pós-prandial, principalmente de glicose e ácidos graxos (FAO/WHO, 1998; Buttriss & Stokes, 2008). Em estudo com ratos Wistar que receberam AR por 28 dias, foi possível evidenciar melhora na razão insulina/glicose plasmática, menor secreção de insulina pelas ilhotas pancreáticas e elevada produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGGC) in vitro, resultados que indicam aumento da sensibilidade à insulina decorrente do processo de fermentação do AR (Dan et al., 2015). Inicialmente, os efeitos da FA sobre a resposta de glicose e insulina pós-prandial eram atribuídos às fibras viscosas (chamadas, na época, de solúveis). Inúmeras pesquisas foram conduzidas com outros tipos de FA, como arabinoxilano, β-glicanos, FOS, dextrinas resistentes e AR, que também proporcionaram efeitos positivos no controle da resposta glicêmica. Dessa forma, a atenuação da resposta glicêmica, está ligada a diferentes tipos de FA e com variada solubilidade (Fuller et al., 2016). A absorção de nutrientes é afetada pelo tempo e área de contato entre eles e o epitélio, que, por sua vez, são influenciados pelo tempo de trânsito intestinal; a diminuição desse tempo e o aumento do volume fecal permitem também menor contato de substâncias tóxicas com a mucosa, em função da velocidade e da diluição (Davidson & McDonald, 1998; Dikeman & Fahey, 2006). A retenção de minerais pela fibra tem sido discutida em decorrência da biodisponibilidade de alguns elementos ser aparentemente afetada pela ingestão de FA; porém, estudos, principalmente com cereais, têm apontado a presença de fitatos como o responsável por essa retenção de minerais (Torre, Rodriguez & Saura Calixto, 1991). A fonte da fibra pode ser um fator importante no balanço de minerais (Nair, Kharb & Thompkinson, 2010); componentes presentes na beterraba parecem aumentar a absorção de ferro e zinco (Fairweather-Tait & Wright, 1990), enquanto outros alimentos ricos em fibra e minerais não comprometem o balanço mineral. A produção de ácidos graxos de cadeia curta pela fermentação dos frutanos facilita a absorção do cálcio e interfere no metabolismo ósseo (Roberfroid, 2007; Souza et al., 2010). A menor velocidade de esvaziamento gástrico pode ser decorrência direta do alimento no estômago, ou um efeito indireto de hormônios liberados em várias regiões do trato gastrintestinal, após a passagem do alimento pelo esfíncter pilórico. O efeito de saciedade produzido pela FA de uma refeição pode proporcionar menor ingestão de alimentos na refeição subsequente, resultando em menor ingestão energética. Vários mecanismos têm sido propostos para explicar essa resposta: o esvaziamento gástrico retardado; os efeitos de hormônios gastrintestinais reguladores de apetite; ou a modera- 20

21 ção dos níveis de glicose plasmática através da redução da resposta insulínica pós-prandial (Mattes et al., 2005; Buttriss & Stokes, 2008; Karhunen et al., 2010). A FA pode, ainda, afetar a fase cefálica e a gástrica, pela propriedade de formação de volume, enquanto a viscosidade pode afetar tanto a fase gástrica quanto a intestinal; dessa forma, modifica processos de ingestão, digestão e absorção, influenciando a saciação (satisfação que se desenvolve durante a refeição, levando à interrupção desta) e a saciedade (estado que inibe o consumo de nova refeição, consequência da alimentação anterior) (Slavin & Green, 2007; Benelam, 2009). A ingestão de inulina ou AR (8 g e 5 g, respectivamente, 3 vezes/semana, por 6 semanas) por voluntários saudáveis, proporcionou mudanças positivas na liberação de hormônios gastrintestinais e na ingestão de energia. Ao final da intervenção, ocorreu redução da liberação de grelina e insulina (hormônios relacionados com a fome) e aumento de PYY (hormônio relacionado com a saciedade), em comparação com o início da intervenção. Estes resultados estão diretamente relacionados com a redução da ingestão energética (12% com inulina, e 14% com AR) em duas refeições subsequentes (Giuntini et al., 2015a; Hoffmann-Sardá et al., 2016a). O AR também proporcionou maior sensibilidade à insulina de jejum (Hoffmann-Sardá et al., 2016a). Quanto maior a capacidade de retenção de água de uma fibra, maior será o peso das fezes e menor o tempo de trânsito intestinal, o que pode provocar a menor absorção de nutrientes e o menor aproveitamento energético. A motilidade do cólon e a aceleração do trânsito intestinal podem ser explicadas de algumas formas. Com a fermentação, há produção de gases e aumento de volume fecal, que distendem a parede da região e estimulam a propulsão (Cummings & MacFarlane, 2002); a produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) também estimula a contração do cólon. Outros fatores estariam relacionados à superfície de partículas sólidas, que estimulariam receptores da submucosa, levando a maior propulsão (FAO/WHO, 1998). O aumento do volume fecal é uma consequência da retenção de água e da proliferação da microbiota decorrentes da fermentação da FA; a capacidade de retenção de água modifica a consistência das fezes e aumenta a frequência das evacuações. Já a FA pouco fermentável e com menor capacidade de retenção de água participa da manutenção da estrutura do bolo fecal no cólon (FAO/WHO, 1998). Nesse sentido, a adição de fontes de FA em pessoas com constipação intestinal é um recurso a ser utilizado. A adição de farinha de banana verde, fonte de AR, 15 g/semana, durante 6 semanas, em refeições para pacientes diabéticos com doença renal crônica, proporcionou significativa melhora no quadro de constipação intestinal, que é crônica nesses pacientes (Gumbrevicius, 2016). A capacidade de associação da fibra aos ácidos biliares é uma ação local, mas que pode promover efeitos na absorção de lipídios e no metabolismo do colesterol. Um dos mecanismos propostos para a hipocolesterolemia é que, com a excreção de moléculas de colesterol através dos ácidos biliares nas fezes, há a necessidade de aumento de síntese desses ácidos a partir do colesterol presente na circulação; outro mecanismo atua pela redução de síntese de colesterol, a partir da elevação do propionato, um dos AGCC produzidos pela fermentação da FA no intestino grosso (Anderson & Chen, 1979; Anderson et al., 2009). Tanto a FA fermentável como a não fermentável têm efeito 21

22 sobre a permeabilidade paracelular, impedindo que macromoléculas pró-inflamatórias atinjam o meio interno. Diferentes mecanismos podem estar envolvidos, um dos quais não depende da produção dos AGCC (Gray, 2006). A fermentação colônica corresponde à degradação anaeróbia provocada pela microbiota intestinal de alguns componentes da dieta que não são digeridos por enzimas intestinais nem absorvidos no trato gastrintestinal superior. Esse processo é modulado pela quantidade e estrutura do substrato disponível, quantidade e espécies de bactérias do cólon e tempo de contato entre as bactérias e o substrato (Goñi & Martín-Carrón, 2001, MacFarlane & MacFarlane, 2003). O substrato para a fermentação, chamado fração não disponível dos alimentos, é constituído por FA, AR, proteína resistente, oligossacarídeos, lipídios, polifenóis, outros componentes associados, mas também por uma porção considerável de mucina, células epiteliais, enzimas e outros produtos de origem endógena (Cummings & MacFarlane, 1991). A microbiota intestinal é composta de micro-organismos benéficos, patogênicos e neutros, dos quais 90% são micro-organismos anaeróbicos, bacteroides e bifidobactérias. As bifidobactérias produzem vitaminas B 1, B 2, B 6, B 12, ácido nicotínico, ácido fólico e biotina, e têm também efeito protetor sobre o fígado, ao evitar o predomínio de organismos patogênicos, produtores de substâncias tóxicas. No intestino grosso, os carboidratos que não foram digeridos no intestino delgado podem ser fermentados, formando gases (hidrogênio, dióxido de carbono, oxigênio, amônia, metano) e produzindo ácido lático e AGCC, principalmente acetato, propionato e butirato (Goñi & Martin-Carrón, 2001; Topping & Clifton, 2001; Menezes et al., 2010; Koh et al., 2016). 5.1 Modulação da microbiota intestinal A microbiota intestinal pode variar conforme diversas condições do hospedeiro desde o nascimento. No adulto, é influenciada pela alimentação, pelo código genético, meio em que a pessoa vive, uso de antibióticos, estresse, por infecções, pela idade, pelo clima, pelo trânsito intestinal e por doenças em outros órgãos como o fígado ou os rins. Visando explicar as diferenças de resultados e reduzir a variabilidade de dados dos indivíduos foram criados padrões de agrupamento (clusters), culminando na criação do conceito de enterótipo: a caracterização de indivíduos baseando-se somente na composição do microbioma intestinal. Inicialmente, foram descritos três enterótipos, mas estudos posteriores, utilizando maiores grupos amostrais e técnicas diversas, mostraram separações entre dois e quatro grupos de indivíduos baseando-se na composição microbiana intestinal (Hoffmann e Hoffmann-Sardá, 2017). Estudos têm avaliado o tipo de dieta consumida e a prevalência de determinados gêneros e filos de micro-organismos. Os filos Firmicutes e Proteobacteria mostraram associação inversa em crianças de diferentes locais, e os filos Actinobacterias e Bacteroidetes (principalmente gênero Prevotella) foram diretamente associados ao consumo 22

23 de FA; a avaliação detalhada do filo Bacteroidetes revelou predominância do gênero Prevotella nas fezes de crianças africanas e do gênero Bacteroides nas fezes das crianças europeias (De Filippo et al., 2010). Em adultos, o consumo de dietas ricas em proteína e gordura animal foi associado à alta prevalência do gênero Bacteroides, enquanto que o consumo de carboidratos e FA foi associado à alta prevalência do gênero Prevotella (Wu et al., 2011). Populações com dieta rica em carboidratos e FA, como caçadores da região de Hadza, Tanzânia, têm elevada biodiversidade da microbiota intestinal em comparação com italianos de centros urbanos (Schnorr et al., 2014). Em contraste, consumidores de dieta rica em gordura e sacarose por longo período têm grande redução na biodiversidade da microbiota (Sonnenburg & Sonnenburg, 2014). Sonnenburg et al. (2016) alertam sobre o efeito deletério das dietas sem FA sobre a microbiota intestinal e com a possibilidade de extinção de componentes da microbiota nas gerações futuras. Como muitas doenças estão ligadas a uma microbiota que recebe pouca FA (dieta ocidental) e o alvo terapêutico é a microbiota, pode ser necessário fazer uma reprogramação da microbiota, que envolve tanto o consumo de dieta rica em FA bem como a reposição dos gêneros que não estão presentes na dieta ocidental. A microbiota intestinal tem evoluído conjuntamente com o hospedeiro, que fornece micro-organismos com um ambiente estável, enquanto que os micro-organismos proporcionam ao hospedeiro uma série de processos, como digerir macronutrientes da dieta com estrutura complexa, produzir nutrientes e vitaminas, defender contra patógenos e manter o sistema imune. Há dados demonstrando que a composição aberrante da microbiota está associada a diferentes doenças, incluindo doenças metabólicas e inflamatórias do intestino. Um dos mecanismos pelo qual a microbiota afeta a saúde humana atua por sua capacidade de produzir tanto metabólitos associados com o desenvolvimento de doenças como benéficos, que protegem contra as doenças (Koh et al., 2016). É crescente o número de estudos que relatam que os metabólitos produzidos pelas bactérias da microbiota intestinal são os responsáveis pela influência que a dieta tem sobre o hospedeiro. Os AGCC, a principal classe de metabólitos, atuam como moléculas sinalizadoras (ativando diretamente receptores acoplados à proteína G G-coupledreceptors e alterando o padrão de acetilação de histonas) e fornecedoras de energia. Os AGCC afetam vários processos fisiológicos e podem contribuir para a saúde e para a doença (Koh et al., 2016). Por exemplo, o butirato pode atuar como ativador de histonas acetiltransferases (HAT) nas células normais e inibidor de histona deacetilases (HDAC) nas células cancerígenas. Na Figura 2, é possível observar os mecanismos de ação dos AGCC produzidos pela microbiota. 23

24 Figura 2. Mecanismo de ação dos ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), produzidos pela microbiota. A fermentação da fibra alimentar (FA) leva à produção de AGCC por várias vias bioquímicas. O tamanho das letras simboliza a proporção de AGCC presentes. No intestino grosso distal, os AGCC podem entrar nas células por difusão ou transporte mediado por transportadores SLC5A8 e atuam como fonte de energia ou como inibidor de histonas deacetilases (HDAC). O acetato ou propionato no lúmen são reconhecidos pelos receptores GPR41 e GPR43, proporcionando a liberação de Peptídio YY (PYY) e Glucagon like peptide (GLP- 1), os quais afetam a saciedade e o trânsito intestinal. O butirato luminal exerce efeitos anti-inflamatórios via GPR109A e inibição de HDAC. O propionato pode ser convertido em glicose pela gliconeogênese intestinal (IGN), proporcionando a saciedade e diminuição da produção de glicose hepática. Os AGCC também podem atuar em outros locais do intestino, como sistema nervoso entérico (ENS), estimulando a motilidade e a atividade secretora, ou nas células imunes na lâmina própria, reduzindo a inflamação e a tumorgênese. Pequenas quantidades de AGCC (principalmente acetato e possivelmente propionato) atingem a circulação e podem também afetar diretamente o tecido adiposo, o cérebro e o fígado, induzindo efeitos metabólicos benéficos gerais. Setas sólidas indicam a ação direta de cada AGCC, e setas tracejadas do intestino representam efeitos indiretos. Fonte: Koh et al. (2016), com autorização. 24

25 O consumo, durante 3 dias, de pão à base de cevada melhorou a tolerância à glicose em indivíduos com índice de massa corporal (IMC) normal, a qual está associada ao aumento de Prevotella copri e da capacidade de fermentar polissacarídeos de estrutura complexa. A comparação foi realizada entre o grupo que apresentou melhora da tolerância (grupo doador + ) em relação ao grupo com menor tolerância à glicose (grupo doador - ). Camundongos germ-free que receberam transplante da microbiota de humanos doador + tiveram melhoria no metabolismo da glicose, aumento da abundância de Prevotella e aumento do conteúdo de glicogênio no fígado, em relação aos que receberam transplante de microbiota do grupo doador - (Kovatcheva- Datchary et al., 2015). Melhora da resposta de glicose pós-prandial e aumento de bactérias produtoras de butirato foram encontrados após 3 meses de consumo de mistura de inulina e FOS em mulheres obesas (Dewulf et al., 2013). Em camundongos obesos, tanto por modificação genética como pela dieta, a suplementação de FOS induziu o aumento de Bifidobacterium spp, que é inversamente correlacionado com adiposidade e intolerância à glicose (Cani et al., 2007). Estudos in vitro têm indicado que a pectina pode estimular crescimento de Bifidobacterium e Lactobacillus, bem como a redução de bactérias patogênicas como Shigella, Salmonella, Klebsiella, Enterobacter, Proteus e Citrobacter (Lattimer & Haub, 2010). Outro efeito dos AGCC é a utilização do butirato como fonte preferencial de energia pelos colonócitos. Esse ácido graxo determina a atividade metabólica e o crescimento das células, representando o fator primário protetor para os distúrbios do cólon (Gray, 2006; Roberfroid et al., 2010). Os frutanos provenientes de cebola apresentam alta fermentabilidade tanto in vitro como in vivo (Pascoal et al., 2013); a fermentação resultou em significativo efeito trófico no ceco de ratos, com 98% das mitoses ocorrendo na região basal das criptas (dados não publicados). Os produtos da fermentação podem levar à diminuição da síntese de carcinógenos, do risco de câncer de cólon e de infecções bacterianas, além de evitar e tratar diarreias (Reyed, 2007). Alguns efeitos dos AGCC são decorrentes da diminuição do ph do cólon; em ph ainda menor, acontece a inibição da conversão de ácidos biliares primários a secundários por bactérias, diminuindo assim seu potencial carcinogênico. A redução do ph local favorece também a absorção de minerais (Salminen et al., 1998; Roberfroid, 2007) e pode interferir no metabolismo ósseo decorrente da suplementação de dietas com inulina (Souza et al., 2010). Wallace et al. (2017) ressaltam a importância da modulação da microbiota pelas fibras prebióticas; a produção dos AGCC promove aumento da absorção e retenção de cálcio e melhoria dos indicadores de saúde óssea em diferentes idades. Os autores sinalizam que estes carboidratos podem ser uma alternativa para o controle da osteoporose, que está se tornando um problema de saúde pública pelo aumento da longevidade. 25

26 Segundo Koh et al. (2016), já se tem conhecimento de como os AGCC, produzidos pela fermentação da FA, são sintetizados e distribuídos, e que podem emitir sinais, conforme apresentado na Figura 2, e contribuir na fisiologia, tanto intestinal como periférica, do hospedeiro, exercendo efeito em diferentes órgãos.o conhecimento futuro da capacidade funcional e da concentração desses metabólitos deverá elucidar os princípios gerais da ação desses metabólitos microbianos que afetam a saúde do hospedeiro. 5.2 Cereais integrais (CI) Os cereais integrais são compostos de três distintas frações: endosperma (aproximadamente 83% do grão); farelo (bran) (14%); gérmen (3%). Os CI geralmente representam uma rica fonte de FA (ex.: o trigo integral contém cerca de 15% de FA), antioxidantes, anticarcinógenos e magnésio, que são potencialmente protetores. Grãos de cereais (arroz, milho, trigo, aveia, centeio, sorgo e outros) e pseudocereais (amaranto, trigo sarraceno e quinoa) são considerados CI (AACC, 2000). Estudos de intervenção mostram claramente que o aumento do consumo de CI pode contribuir para saúde intestinal, menor IMC, melhor perfil de lipídios no plasma, melhor controle glicêmico, maior sensibilidade à insulina, menores níveis de homocisteína (fator de risco cardiovascular) e reduzir marcadores anti-inflamatórios. A preservação da estrutura intacta dos cereais integrais pode proporcionar saciedade, que é importante para o controle de peso (Fardet, 2010; Slavin et al., 2013b). O CI produz aumento do butirato pela fermentação do amido resistente e de outros tipos de FA no cólon, representando um fator protetor contra crescimento tumoral. Os CI, como trigo, aveia, cevada e centeio, aumentam o peso das fezes e a velocidade do trânsito intestinal, podem ser fermentados, produzindo AGCC e modificando a microbiota intestinal. Em função dos diferentes tipos de carboidratos presentes nos CI, o processo de fermentação é variado, tanto na velocidade como nos efeitos produzidos. Os carboidratos do farelo de aveia (rico em β-glicanos) são fermentados mais rapidamente do que os do farelo de centeio e trigo. As fibras dos CI são fermentadas de forma mais lenta que a inulina, resultando em menor produção de gases (Slavin et al., 2013b). Os CI contêm também antinutrientes (fitato, taninos, saponinas e inibidores enzimáticos) que podem alterar a velocidade de hidrólise do amido e, consequentemente, proporcionar menor utilização da glicose. Produtos de CI, com baixo índice glicêmico (IG), influenciam positivamente no controle da glicemia na refeição subsequente. Adicionalmente, ao lado desses mecanismos já conhecidos, o CI contém vitaminas, minerais e uma série de outras substâncias bioativas protetoras (ex.: o trigo integral contém pelo menos 2% de compostos bioativos, e em frações, como o gérmen, até 6%). Essa quantidade de determinados bioativos parece pequena para proporcionar efeito significante, entretanto acredita-se que a combinação destas substâncias bioativas e a FA é que resulta em efeitos positivos na saúde (Fardet, 2013). 26

27 Cabe ressaltar a necessidade de que a estrutura do CI esteja íntegra para garantir sua máxima eficiência na saúde. No passado, o tratamento dos cereais era limitado à limpeza externa ou, no máximo, sua trituração mantendo-se seus componentes. No processamento rigoroso do grão beneficiado/refinado, as frações do grão são separadas resultando apenas o endosperma, que apresenta cor mais clara, maior maciez e sabor mais suave. Entretanto, além da perda de inúmeros nutrientes e bioativos do grão como um todo, o processo de fermentação fica alterado, uma vez que o AR presente no endosperma será gelatinizado durante a cocção e quase que totalmente digerido no intestino delgado. Os desafios tecnológicos são grandes para a manutenção da integridade do cereal integral, mas estes deveriam ser superados, em função dos benefícios de seu consumo para o organismo humano. A diminuição do risco de DCNT e o consumo de CI têm sido evidenciados em diferentes estudos epidemiológicos (Aune et al., 2011; 2013; 2016b; Ye et al., 2012; Chanson- Rolle et al., 2015; Chen et al., 2016; Hajishafiee et al., 2016; Helnæs et al., 2016; Li et al., 2016) e muitos de seus efeitos fisiológicos podem ser decorrentes da presença da FA e dos compostos bioativos presentes no CI (Fardet, 2010; 2013). 27

28 6. CONCEITO DE PREBIÓTICO O conceito de prebiótico vem sendo atualizado desde sua criação (Quadro 2). Inicialmente, a proposta de seletividade da microbiota e do crescimento, composição e/ou atividade de bactérias eram condições recorrentes, e o substrato ideal seriam, basicamente, alguns tipos de carboidratos. A primeira definição proposta por Gibson e Roberfroid (1995) foi: Prebióticos são ingredientes alimentares que não são digeridos e que afetam de maneira benéfica o hospedeiro por estimularem seletivamente o crescimento e/ou a atividade de uma ou de um número limitado de bactérias do colón. Com o surgimento dos prebióticos, os frutanos e todo tipo de FA passaram a ser considerados como componentes que apresentavam efeito prebiótico. Em 2004, foram estabelecidos critérios para a classificação dos ingredientes como prebióticos: 1 - ser resistente à acidez gástrica, à hidrólise por enzimas de mamíferos e à absorção gastrintestinal; 2 - ser fermentado pela microbiota colônica; 3 - estimular seletivamente o crescimento e/ou atividade de bactérias benéficas. Segundo Gibson et al. (2004), eram considerados prebióticos: inulina; fruto-oligossacarídeo (FOS); galacto-oligossacarídeo (GOS) e lactulose. Uma revisão sobre prebióticos, elaborada por Roberfroid et al. (2010), mostra que os produtos que causam modificação seletiva na composição e/ou atividade da microbiota do trato gastrintestinal podem proporcionar efeitos benéficos no cólon e no compartimento extraintestinal ou contribuir para a redução do risco de doenças do intestino ou sistêmicas. Em 2008, a FAO (2008) divulgou uma definição, mais abrangente, excluindo tanto a seletividade das bactérias quanto a necessidade de fermentação de compostos pela microbiota do intestino. A seletividade e a especificidade, propostas inicialmente, consideravam que os efeitos benéficos estavam restritos aos gêneros Bifidobacterium e Lactobacillus; os Bacteroides e os Clostridium eram considerados prejudiciais, pois estão associados à fermentação proteolítica e produziriam metabólitos tóxicos (Bindels et al., 2015). Bindels et al. (2015) consideram que ainda não é possível fazer uma diferenciação precisa entre micro-organismos benéficos e prejudiciais da microbiota intestinal e que técnicas de biologia molecular revelaram que não há a especificidade esperada para os prebióticos reconhecidos. Dessa forma, ainda não existe consenso sobre quais são os microorganismos da microbiota que são benéficos ou não. Cabe ressaltar que as bifidobactérias e os lactobacilos produzem principalmente lactato e acetato e não produzem butirato e propionato, os quais exercem benefícios imunológicos locais e sistêmicos e inúmeros efeitos fisiológicos. Paralelamente afirmam que uma microbiota diversificada mantém a homeostase intestinal e fisiológica do hospedeiro e que os efeitos metabólicos benéficos dos prebióticos não exigem uma fermentação seletiva. Por exemplo, os efeitos de antiaderência ou imunomodulação direta dos GOS ou FOS não envolvem fermentação (Quintero et al., 2011; Zenhom et al., 2011; Bindels et al., 2015). 28

29 Quadro 2. Evolução do conceito de prebiótico Autor/Ano Características principais Definição Gibson & Roberfroid, 1995 Reid et al., 2003 Gibson et al., 2004 Roberfroid, 2007 FAO, 2008 Seletividade da microbiota Crescimento e/ou atividade de bactérias Ação no cólon Ação na saúde do hospedeiro Seletividade da microbiota Crescimento ou atividade de bactérias Inclui outros locais de ação Efeitos fisiológicos benéficos Seletividade da microbiota Composição e/ou atividade de bactérias Ação em todo trato gastrintestinal Ação na saúde e bem-estar do hospedeiro Igual ao anterior, mas apenas dois oligossacarídeos cumprem os critérios de classificação de prebióticos Exclui seletividade da microbiota Exclui limite de ação, não restringindo ao trato gastrintestinal Substitui a casualidade pela associação Exclui a necessidade de fermentação ou metabolização pela microbiota do intestino, não fazendo distinção de compostos que modulam a microbiota intestinal unicamente por ação inibitória Especifica que é do alimento Seletividade da microbiota Composição e/ou atividade da Gibson et al., 2010 microbiota intestinal Ação na saúde do hospedeiro Ingrediente não digerível que afeta a saúde do hospedeiro pela estimulação seletiva do crescimento e/ou atividade de uma ou de um número limitado de Substâncias não digeríveis que proporcionam efeitos fisiológicos benéficos no hospedeiro pela estimulação seletiva do crescimento ou atividade de um Ingrediente seletivamente fermentado que permite específicas mudanças na composição e/ou atividade da microbiota intestinal, o que confere bem-estar e saúde ao Ingredientes seletivamente fermentados que permitem específicas mudanças na Composto não disponível do alimento que confere benefício para a saúde do hospedeiro associado com a modulação da microbiota Ingrediente alimentar seletivamente fermentado que altera a composição e/ou atividade da microbiota gastrintestinal, conferindo benefícios para a saúde do hospedeiro Ingredientes considerados prebióticos FOS FOS GOS Lactulose Inulina FOS GOS Lactulose Inulina GOS Inulina FOS GOS SOS XOS IMO Lactulose Pirodextrinas Fibra alimentar Amido resistente Outros oligossacarídeos não disponíveis Inulina FOS GOS Lactulose Inclui lista de candidatos 29

30 Autor/Ano Características principais Definição Mantém Seletividade a seletividade microbiota da microbiota (mas não se restringe aos lactobacilos e bifidobactérias) Considera a metabolização pela microbiota Modulação e/ou atividade da microbiota gastrintestinal Gibson et al., 2017 Não se restringe aos carboidratos Efeitos fisiológicos benéficos Não se restringe ao uso oral Pode ser usada para animais Ingrediente não digerível que Substrato que é seletivamente utilizado pelos micro-organismos do hospedeiro, proporcionando benefícios para saúde Ingredientes considerados prebióticos FOS GOS Oligossacarídeos do leite humano Candidatos: MOS XOS Polifenóis Ácido linoleico conjugado Ácidos graxos poliinsaturados Adaptado de Bindels et al. (2015). FOS- fruto-oligossacarídeos; GOS- galacto-oligossacarídeos; SOS- oligossacarídeos da soja; XOS- xilo-oligossacarídeos; IMO- isomato-oligossacarídeos; MOS- mananooligissacarídeos. Com o advento de técnicas de metagenômica, é possível avaliar o impacto da microbiota sobre a saúde/doença bem como do grau de codependência metabólica dessa microbiota no ambiente intestinal, assim têm sido elaboradas novas propostas para o tema. Bindels et al. (2015) propõem definir prebiótico como um composto não digerível que, quando metabolizado pelos micro-organismos do intestino, modulam a composição e/ou a atividade da microbiota intestinal, conferindo um efeito fisiológico benéfico sobre o hospedeiro. Esta definição exclui a exigência de seletividade ou especificidade de micro-organismos, desmistificando, assim, a ideia equivocada de condição entre prebiótico e necessidade de crescimento de lactobacilos e/ou bifidobactérias. Também exclui a condição de fermentação do substrato, pois inúmeros micro-organismos usam outros processos metabólicos. Além do termo prebiótico, os autores atualizaram a definição de seus efeitos. Efeito prebiótico é um benefício fisiológico que é decorrente da modulação, composição e/ ou atividade da microbiota intestinal decorrente do metabolismo de um composto não digerível. Nesse conceito mais abrangente pode ser incluído qualquer composto capaz de interagir com a microbiota promovendo efeitos fisiológicos. Assim, pode ser estendido a outros tipos de FA e cereais integrais, que não necessariamente são fermentados (Bindels et al., 2015). 30

31 Em dezembro de 2016, um grupo de especialistas foi convocado pela International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) para discutir a definição de prebióticos; do encontro resultou uma declaração de consenso publicada em Foi proposta a seguinte definição Prebiótico é um substrato que é seletivamente utilizado pelos micro-organismos do hospedeiro, proporcionando benefícios para saúde. A seguir estão descritas algumas características dessa nova definição, a qual deve ser amplamente discutida e avaliada (Gibson et al., 2017). Os prebióticos envolvem a utilização seletiva de micro-organismos vivos do hospedeiro (não sendo suficiente a presença de enzimas ou bioativos) e dependem do metabolismo microbiano para a manutenção, melhora ou restauração da saúde do hospedeiro. A modificação seletiva da microbiota do hospedeiro vai além da modulação das bifidobactérias e lactobacilos, sendo reconhecido que os benefícios para a saúde podem ser provenientes de outros micro-organismos. O efeito benéfico do prebiótico na saúde deve ser comprovado, para o uso pretendido no hospedeiro-alvo, por meio de estudos controlados que avaliem a modulação da microbiota e a ação dos metabólitos produzidos. Os efeitos dos prebióticos na saúde estão evoluindo, mas até o momento incluem: benefícios para o trato gastrintestinal (exemplos: inibição de agentes patogênicos, estimulação imune); cardiometabólicos (exemplos: redução dos níveis de lipídios no sangue, efeitos sobre a resistência à insulina); saúde mental (exemplos: metabólitos que influenciam a função cerebral, energia e cognição); saúde do osso (exemplo: biodisponibilidade de mineral), entre outros. Além dos carboidratos não disponíveis, outros compostos podem ser considerados prebióticos. Compostos com comprovação suficiente de efeitos positivos sobre o hospedeiro: fruto-oligossacarídeos (FOS), galacto-oligossacarídeos (GOS) e oligossacarídeos do leite humano (HMO). Candidatos: manano-oligossacarídeos (MOS), xilooligossacarídeos (XOS), polifenóis, ácido linoleico conjugado (CLA) e ácidos graxos poli-insaturados. Os prebióticos utilizados atualmente são administrados por via oral essa definição contempla a administração direta em outros locais do corpo, desde que estes sejam colonizados por micro-organismos, como trato vaginal e pele e pode ser aplicada tanto para humanos como para animais. Os autores ressaltam que os prebióticos têm potencial para melhorar a saúde humana e animal e reduzir o risco de doenças mediadas pela aberração da microbiota (Gibson et al. 2017). Dessa forma, o conceito de prebiótico ainda não está totalmente estabelecido em bases internacionais, devendo este ser amplamente discutido tanto por razões científicas como pelo perfil de necessidades do agronegócio e de agências reguladoras, visando melhorar as alegações (claims) de saúde, rotulagem de alimentos, recomendações nutricionais e informação ao consumidor, segundo Sanders et al. (2011). Adicionalmente, a indefinição sobre quais compostos podem ser considerados ou não prebióticos tem consequências no comércio global (Katsnelson, 2016). 31

32 7. FIBRA ALIMENTAR (FA) E DOENÇAS CRÔNICAS NÃO TRANSMISSÍVEIS (DCNT) A ingestão de FA, em decorrência das características de seus diferentes componentes (Figura 1), está associada à redução de risco de desenvolvimento de doenças como diabetes do tipo 2 (DT2), doenças cardiovasculares (DCV), obesidade, câncer de colorretal, síndrome do cólon irritável, diverticulose, entre outras. Além disso, a FA tem a capacidade de proporcionar diversos efeitos fisiológicos positivos no organismo, como auxiliar na manutenção e perda de peso, aumentar a saciedade, evitar a constipação intestinal, reduzir a glicemia de jejum ou pós-prandial e de outros parâmetros bioquímicos, entre outros. A WHO/FAO (2003) sinaliza que há evidências convincentes de que a ingestão de FA bem como de suas fontes frutas e vegetais reduz o risco de desenvolvimento de obesidade e provavelmente de diabetes do tipo 2 (DT2), doenças cardiovasculares (DCV) e alguns tipos de câncer (cavidade oral, esofágico, gástrico e colorretal). Os cereais integrais estão relacionados à provável redução de risco de DCV. Segundo as orientações da WHO/FAO (2003; 2015), em relação à FA, a dieta saudável deve conter: frutas; vegetais; leguminosas (exemplos: feijões, lentilhas); nozes e castanhas; cereais inteiros (exemplos: milho não processado, aveia, trigo, arroz integral); pelo menos 400 g (5 porções) de frutas e vegetais por dia (batata, batata doce, mandioca e outras raízes com alto conteúdo de amido não devem ser considerados nestes grupos de alimentos). A WHO (2017) reforça que o reduzido consumo de frutas e vegetais está associado à saúde deficiente e ao aumento do risco de uma doença crônica não transmissível (DCNT). Cerca de 5,2 milhões de mortes no mundo, em 2013, foram atribuídas a este reduzido consumo. A inclusão de frutas e vegetais, como parte da alimentação diária pode reduzir o risco de algumas DCNT, como as cardiovasculares e certos tipos de câncer. Embora limitadas, mais evidências sugerem que as frutas e vegetais, quando consumidas como parte da dieta saudável, com reduzido conteúdo de gordura, açúcares e sal/sódio, podem também evitar o ganho de peso e reduzir o risco de obesidade. Adicionalmente, frutas e vegetais são fontes ricas de vitaminas, minerais e FA e contêm uma série de compostos não nutrientes benéficos, como esteróis de plantas, flavonoides e outros antioxidantes, e o consumo de diversas variedades ajuda a garantir uma adequada ingestão destes compostos. 32

33 Wang et al. (2014) avaliaram o potencial da relação dose-resposta entre consumo de frutas e vegetais e o risco de mortalidade por todas as causas, tanto cardiovasculares quanto cânceres. Dezesseis estudos prospectivos do tipo coorte, que reportavam risco estimado por mortes, foram elegíveis para a meta-análise, com o período variando de 4,6 a 26 anos e com mortes (sendo por doenças cardiovasculares e por cânceres) entre participantes. O maior consumo de frutas e vegetais foi associado, de forma significante, a um menor risco de mortalidade por todas as causas. O risco resumido de mortalidade por todas as causas foi de 0,95 (intervalo de confiança IC de 95%, 0,92 a 0,98) para cada porção diária adicional de frutas e vegetais (P = 0,001); 0,94 (0,90 a 0,98) de frutas (P = 0,002) e 0,95 (0,92 a 0,99) de vegetais (P = 0,006). Uma porção padronizada de frutas e vegetais contém, em média, 80 g e 77 g, respectivamente. Foi observado um limiar em torno de cinco porções de frutas e vegetais por dia; após este limiar, o risco de mortalidade por todas as causas não diminuiu mais. Associação inversa significativa foi observada para mortalidade por DCV, com redução de risco de 4% para cada porção diária adicional de frutas e vegetais (IC de 95%, 0,92 a 0,99). Não foi observada qualquer associação para risco de câncer. Com relação às DCV, provavelmente a FA diminui seu risco quando aliada a outros fatores, como atividade física, consumo de frutas e hortaliças e controle de ingestão lipídica (Liu et al., 2002; Pereira et al., 2004; Oh et al., 2005). Liu et al. (2002), em estudo prospectivo por seis anos com cerca de 40 mil mulheres, utilizando questionário semiquantitativo de frequência alimentar, concluíram que a alta ingestão de FA está relacionada à redução de DCV e infarto do miocárdio. Os autores recomendam que o aumento de consumo de cereais integrais, frutas e vegetais, em geral, é uma medida primária para a redução de risco. Na análise de dez estudos do tipo coorte, realizados nos Estados Unidos e Europa (5.249 casos de doença cardíaca coronariana e mortes por essa doença entre mais de 95 mil homens e 245 mil mulheres), concluiuse que, para cada 10 g/dia de ingestão de fibra de cereais integrais e frutas, houve redução de 14% para risco de DCV e de 27% para mortalidade (Pereira et al., 2004). Os mecanismos mais aceitos para essa função protetora da FA seriam a hipocolesterolemia e a hipoinsulinemia. A hipocolesterolemia pode ser decorrente da adsorção dos ácidos biliares pela fibra ou inibição da biossíntese de colesterol no fígado devido aos AGCC, principalmente o propionato (Pins & Kaur, 2006; Anderson et al., 2009). Deve-se lembrar também que uma dieta com maior quantidade de FA tem menor densidade energética, predispondo menos à obesidade, que também é fator de risco coronariano. A FA ainda favorece fatores antitrombolíticos e status antioxidante. Anderson et al. (2009) avaliaram dados de inúmeros estudos relacionando o risco relativo de desenvolvimento de algumas DCNT e a ingestão de FA. Em sete estudos do tipo coorte, totalizando 158 mil indivíduos, constatou-se que houve prevalência 29% menor de desenvolvimento de DCV entre os que tinham alta ingestão de FA, em comparação com indivíduos com menor ingestão; no caso de acidente vascular cerebral, a prevalência foi 26% menor em quatro estudos com 134 mil indivíduos que apresentaram alta ingestão de cereais integrais ou de FA. 33

34 Na meta-análise realizada por Hajishafiee et al. (2016) foram incluídos 14 estudos prospectivos que examinaram a associação entre ingestão de fibra de cereal e mortalidade por DCV (16.882), câncer (19.489) e doenças inflamatórias (1.092 mortes). A ingestão de fibra de cereal foi associada à redução do risco de mortalidade em 18% para DCV (RR 0,82; 95% IC; 0,78 a 0,86) e 15% para câncer (RR 0,85; IC 95%; 0,81 a 0,89). Não foi observada associação significativa para mortalidade relacionada a inflamação. A associação entre ingestão de cereais integrais, como um todo ou por diferentes cereais (trigo, centeio e aveia), e o risco de enfarto de miocárdio foi avaliado em estudo prospectivo com adultos dinamarqueses, de anos de idade e com 13,6 anos de acompanhamento, dos quais indivíduos desenvolveram infarto do miocárdio. Foi observada associação inversa entre ingestão de cereais integrais e risco de infarto de miocárdio (redução de risco de 25 a 27%). Especialmente o centeio e a aveia participam dessa associação, o que é também apoiado por evidências experimentais (Helnæs et al., 2016). De acordo com as orientações da WHO (2015) para o aumento do consumo de nozes (nuts) e seus efeitos positivos sobre o risco de mortalidade por DCV, diversos estudos têm sido conduzidos. Deve ser mencionado o elevado conteúdo de FA dessas nozes (ao redor de 10 g/100 g), além da qualidade de seus ácidos graxos e presença de outros compostos bioativos. Duas meta-análises envolvendo estudos prospectivos obtiveram resultados similares (Aune et al., 2016a; Mayhew et al., 2016). Aune et al. (2016a) evidenciaram que, para cada 28 g/dia adicional na ingestão de nozes, foi associada uma redução de 29% no risco de mortalidade por doença cardíaca coronariana, 7% por acidente vascular cerebral, 21% por DCV, 15% por câncer total e 22% por todas as causas. Essa meta-análise de dose-resposta envolveu 20 estudos prospectivos do tipo coorte (29 publicações), com casos de doença cardíaca coronariana, casos de acidente vascular cerebral, casos de DCV, casos de câncer e mortes entre participantes. Mayhew et al. (2016) concluíram que o elevado consumo de nozes está associado ao menor risco de eventos de DCV e de mortalidade por todas as causas, sendo necessário ampliar os estudos para os efeitos de diferentes tipos de nozes e em populações fora da Europa e América do Norte. A ingestão de quantidades adequadas de FA contribui para a redução do desenvolvimento de diabetes do tipo 2 (DT2), principalmente pelo melhor controle na liberação de insulina. Alimentos com elevado teor de FA têm absorção mais lenta, em função do retardo no esvaziamento gástrico e da diminuição do tempo de trânsito intestinal, dessa maneira, podem evitar picos glicêmicos (Salmeron et al., 1997; Schulze et al., 2004). Em estudo prospectivo que durou mais de seis anos e com 65 mil enfermeiras saudáveis americanas, concluiu-se que dietas com alta carga glicêmica e pobres em FA aumentam em 2,5 vezes o risco de desenvolver DT2 (Willett, Manson & Liu, 2002). 34

35 A hipótese de que a hiperglicemia pós-prandial, em pessoas não diabéticas, é um mecanismo universal para a progressão de DCNT foi confirmada por meta-análise, avaliando 37 estudos observacionais (Barclay et al., 2008). Os autores concluíram também que dietas com baixo índice glicêmico e/ou carga glicêmica estão associadas independentemente com a redução de risco de certas DCNT. No DT2 e na doença cardíaca coronariana, a proteção é comparável com a observada no consumo de cereais integrais e de alta ingestão de FA. Em estudo de revisão sobre a prevalência da DT2 entre os norte-americanos, constatou-se que a alta ingestão de FA está associada à redução do desenvolvimento da doença, independentemente de fatores como etnia e sexo. Analisando cinco estudos epidemiológicos, verificou-se que houve redução de risco de desenvolvimento de diabetes na ordem de 19% quando havia alta ingestão de FA; em outros onze estudos, totalizando 427 mil participantes, essa redução foi de 29% para aquelas com consumo elevado de cereais integrais e fibra de cereais. Esses dados indicam que pode haver risco 62% menor de progressão da pré-diabetes para diabetes em um período de quatro anos, somente com a elevação da ingestão de FA (Anderson et al., 2009). Estudos comprovam que a elevada ingestão de FA pode diminuir o risco de obesidade quando aliada à atividade física. Várias publicações relataram que a ingestão de quantidades adequadas desse componente, participando de uma dieta equilibrada, estimula a perda de peso (Pereira & Ludwig, 2001; Liu et al., 2003; WHO/FAO, 2003; Slavin, 2005 e 2013a; Slavin et al., 2013b). O consumo de alimentos com elevado conteúdo de FA e reduzido aumento da resposta glicêmica (ou baixo índice glicêmico) beneficia a perda de peso de duas formas: através da liberação de peptídeos gastrintestinais que atuam sobre a saciedade (Mattes et al., 2005); regulando a ingestão energética da refeição seguinte (Cani et al., 2006, Archer et al., 2004) e/ou promovendo a oxidação lipídica. Além disso, a FA tem sido apontada como fator de saciação e saciedade, pois pode promover distensão gástrica, redução do tempo de trânsito gastrintestinal e modulação de absorção de nutrientes (Mattes et al., 2005). Esses fatores alteram os níveis de grelina, hormônio orexígeno produzido pelo estômago, que responde a estímulos pré- e pós-absortivos (Williams et al., 2003); a grelina é alta antes do consumo, cai imediatamente após e começa a se elevar novamente aos 60 minutos. A adição de inulina (8 g/refeição) em refeições induziu à saciedade reduzindo a grelina e a insulina pósprandiais e proporcionando redução da ingestão energética em duas refeições subsequentes (Giuntini et al., 2015b) Anderson et al. (2009) ponderam que há evidentes dados de ensaios biológicos com animais e voluntários, além de dados epidemiológicos, indicando clara associação entre perda de peso e elevada ingestão de FA, em função do retardo do esvaziamento gástrico, do aumento da saciedade e dos hormônios relacionados a ela; em quatro estudos coortes com 116 mil indivíduos, a ingestão de FA reduziu em cerca de 30% 35

36 o risco de ganho de peso. Estudos observacionais mostram que os cereais integrais apresentam reduzida resposta glicêmica e esvaziamento gástrico prolongado, o que eleva a saciação e saciedade, alterando a resposta hormonal pós-prandial (Seal & Brownlee, 2010). Avaliação sobre o efeito do consumo de cereal integral ou FA, realizada por Ye et al. (2012), envolveu 45 estudos prospectivos do tipo coorte e 21 ensaios de intervenção randomizados (com participantes saudáveis ou apresentando um ou mais fatores de risco para DT2 e DCV, acompanhamento por 8 a 13 anos). Comparando dados de indivíduos que consumiam ao redor de 48 a 80 g de cereal integral/dia com os que não tinham hábito de ingerir cereais integrais ou FA, o ganho de peso foi menor (1,27 vs 1,64 kg; P = 0,001; respectivamente) e foi observada redução de risco de 26% para DT2 e 21% para DCV. Os autores sugerem que uma ingestão de pelo menos 48 g/dia de cereal integral ajuda na manutenção do peso e reduz o risco de DCV. A diminuição de risco do câncer provavelmente está envolvida com o consumo de frutas e hortaliças (ricos em FA e compostos bioativos) (WHO/FAO, 2003; Nishida et al., 2004). A produção de AGCC e a acidificação do ceco, decorrentes da fermentação, podem diminuir o risco de câncercolorretal. Outros estudos têm associado a fermentação da FA à diminuição de produção de amônio (possível agente de crescimento de células neoplásicas), em função da menor disponibilidade de nitrogênio que está sendo utilizado pela microbiota intestinal e da menor produção de agentes pró-carcinogênicos, como os ácidos biliares secundários. O aumento de volume fecal e a redução do tempo de trânsito intestinal também podem reduzir o tempo de exposição a fatores carcinogênicos, assim como a ligação a hormônios esteroides que podem estar reduzidos na circulação. Aune et al. (2011) em meta-análise dose-resposta, que envolveu 25 estudos prospectivos do tipo coorte, investigaram a associação entre ingestão de FA e de cereais integrais e risco de câncer colorretal.o risco relativo resumido de desenvolver a doença foi de 0,90 (IC de 95%; 0,86 a 0,94, I 2 variabilidade entre estudos = 0%) para o consumo de cada 10 g/dia de FA total (n = 16); de 0,93 (0,82 a 1,05; I2 = 23%) de FA de frutas (n = 9); de 0,98 (0,91 a 1,06; I2 = 0%) de FA de vegetais (n = 9); de 0,62 (0,27 a 1,42; I 2 = 58%) de FA de leguminosas (n = 4) e de 0,90 (0,83 a 0,97; I2 = 0%) de FA de cereais (n = 8). O risco relativo resumido de um aumento de três porções diárias (90 g) de cereais integrais (n = 6) foi de 0,83 (0,78 a 0,89; I 2 = 18%). Dessa forma, uma alta ingestão de FA, em particular fibra de cereais e cereais integrais, está associada a um risco reduzido de câncer colorretal. Em função da participação dos cereais integrais (CI) em muitas dietas ao redor do mundo, o interesse sobre seus efeitos na saúde tem aumentado muito (Jacobs et al., 1998; Jacobs, Andersen & Blomhoff, 2007). A elevada ingestão de CI tem sido associada a um menor risco de diabetes do tipo 2 (Aune et al., 2013), doença cardiovascular e ganho de peso (Ye et al., 2012). Entretanto, alguns autores salientam que as recomendações para a ingestão de CI geralmente não eram claras em relação à quantidade ou 36

37 aos tipos de alimentos integrais que devem ser consumidos para reduzir o risco de DCNT e de mortalidade (Aune et al., 2016b; Li et al., 2016). Segundo Chen et al. (2016), o potencial do CI na diminuição do risco de mortalidade, em diversos estudos prospectivos, foi relatado de forma inadequada, apesar da riqueza de resultados. Dessa forma, novas meta-análises, envolvendo estudos dose resposta de CI e risco de DCNT foram realizadas. Meta-análise envolvendo 10 estudos prospectivos do tipo coorte, por período de 5,5 a 26 anos, com mortes entre participantes, foi conduzida por Li et al. (2016). A avaliação dose-resposta indicou associação inversa entre consumo de CI e risco de mortalidade por todas as causas, doença cardiovascular (DCV) e doença cardíaca coronariana. Para cada porção (30 g) adicional diária de CI, o risco relativo resumido foi de 0,93 (IC de 95%; 0,91 a 0,95; P <0,001) para mortalidade por todas as causas; 0,95 (IC 95%; 0,92 a 0,98; P<0,001) para mortalidade específica por DCV, e 0,92 (IC 95%; 0,88 a 0,97; P<0,001) para mortalidade específica por doença cardíaca coronariana. Não foi observada associação com risco de óbitos por acidente vascular cerebral e diabetes. Segundo os autores, estes resultados embasam recomendações atuais para aumentar o consumo de cereais integrais para promover a saúde e a longevidade geral. Com base em 13 estudos sobre mortalidade total ( mortes), 12 por CVD ( óbitos) e 8 por câncer ( mortes), foi realizada meta-análise por Chen et al. (2016). Para análise dose-resposta, os dados dos trabalhos que apresentavam o consumo por produtos integrais foram convertidos na quantidade total de CI. Para cada 50 g/dia adicional na ingestão de CI foi associada uma redução de 22% no risco de mortalidade por todas as causas, 30% por DCV e 18% por câncer. Adicionalmente, as curvas de associações por mortalidade total e CVD apareceram mais íngremes nas faixas inferiores de ingestão (35 g/dia) do que nas faixas mais altas. Os autores consideram que os resultados observados suportam a recomendação de aumento do consumo de CI visando a melhoria da saúde pública. Com o objetivo de quantificar a relação dose-resposta entre o consumo de CI e risco de incidência de doenças e de mortalidade por causas específicas, Aune et al. (2016b) realizaram outra meta-análise envolvendo de a participantes de 45 estudos prospectivos (64 publicações). A redução de risco, pelo aumento de 90 g/dia na ingestão de CI (90 g de CI é equivalente a três porções exemplos: duas fatias de pão e uma tigela de CI ou um pedaço e meio de pão de pita ou sírio feito de cereais integrais), foi de 19% para doença cardíaca coronariana, 22% para DCV, 15 % para câncer total e 17 % para todas as causas, com similaridade de resultados quando os estudos foram estratificados por incidência ou mortalidade. Houve também redução de risco para mortalidade de 22% por doenças respiratórias, 51% por diabetes, 26% por doenças infecciosas e 22% para todas as causas que não DCV e não cancerígenas. 37

38 Foi indicada a não linearidade em várias análises dose-resposta, com reduções um pouco mais íngremes no risco em níveis mais baixos de ingestão na maioria das análises. No entanto, reduções mais acentuadas no risco de doença cardíaca coronariana e de mortalidade por câncer total, doenças respiratórias e por todas as causas não cardiovasculares e não cancerígenas foram observadas com ingestão de até g/dia (sete a sete e meia porções/por dia) de CI, para a maior parte dos dados. Estes resultados embasam orientações nutricionais que recomendam o aumento do consumo de CI para reduzir o risco de DCNT e mortalidade prematura. Meta-análise realizada por Aune et al. (2013) avaliou o efeito dose resposta da ingestão de CI e refinados sobre o risco de diabetes do tipo 2 (DT2), o qual envolveu dezesseis estudos prospectivos do tipo coorte. O risco relativo resumido de ingestão de 3 porções/dia foi de 0,68 (IC 95%: 0,58-0,81; I 2 variação total entre estudos = 82%; n = 10) para CI (90 g) e 0,95 (IC 95%: 0,88-1,04; I 2 = 53%; n = 6) para refinados. Para consumo maior que 90 g de CI, não houve mais diminuição de risco para DT2. Foram observadas associações inversas para subtipos de CI (incluindo pão integral, cereais integrais, farelo de trigo e arroz integral) e risco de DT2, apesar desses resultados terem sido baseados em poucos estudos, enquanto que o arroz branco foi associado a um risco aumentado para DT2. Os autores recomendam a substituição dos cereais refinados por integrais e sugerem que, pelo menos, 2 porções/dia (60 g) de cereais integrais devem ser consumidas para garantir redução de risco de DT2. Análise de meta regressão dose-resposta entre a ingestão de CI e a ocorrência de DT2 foi realizada, usando modelo de regressão linear de mínimos quadrados hierárquico, com a inclusão de sete estudos observacionais e um prospectivo, com um total de casos de DT2 entre participantes (Chanson-Rolle et al., 2015). A ingestão de 45 g/d de CI pode induzir uma redução relativa de 20% no risco de DT2, em uma população que consome apenas 7,5 g/dia de CI. Os autores sugerem que estes resultados devem ser considerados para futuras recomendações, considerando a real ingestão de CI das populações envolvidas. Resultados de recentes estudos justificam a recomendação de aumento da ingestão de CI nas guias alimentares para população em geral, visando à redução de risco de doenças crônicas não transmissíveis (DCNT) e mortalidade prematura. De forma resumida, a ingestão de uma porção de 30 g/dia de CI é suficiente para reduzir o risco de mortalidade por todas as causas, e, de maneira específica, por DCV e doença cardíaca coronariana. Com ingestão de g/dia de CI, ocorre redução de risco de desenvolvimento de DT2 e DCV; e diminuição de risco de mortalidade total, bem como por DCV e câncer total especificamente. Com ingestão de 90 g/dia (3 porções) de CI, podem ocorrer: 1 - redução de risco, tanto de incidência como de mortalidade, de doença cardíaca coronariana, DCV, câncer total, e também por todas as causas; 2 - redução de risco de câncer colorretal; 3 - redução de risco de mortalidade por doenças respiratórias, diabetes, doenças infecciosas e to- 38

39 das as causas que não DCV e não cancerígenas. A ingestão de até g/dia de CI promove reduções ainda maiores para risco de desenvolvimento de doença cardíaca coronariana, além do menor risco de mortalidade por câncer total, doenças respiratórias e por todas as causas não cardiovasculares e não cancerígenas. 8. INGESTÃO DE FA PELA POPULAÇÃO BRASILEIRA Segundo a WHO/FAO (2003) e WHO (2015), as metas de ingestão alimentar propostas para a redução de risco de DCNT enfatizam a ingestão adequada de FA. Com relação a carboidratos e FA, os carboidratos totais devem fornecer de 55% a 75% da energia total, e a ingestão de FA total deve ser maior que 25 g/dia ou que 20 g, no caso de polissacarídeos não amido. O consumo de frutas e hortaliças deve ser maior que 400 g/dia. Uma análise do tipo coorte de doze estudos avaliou a ingestão de FA, entre 1993 e 2000, da população americana adulta, sendo homens e mulheres. Foi possível observar que a ingestão média era de 16,7 g/dia para homens e de 15,6 g/ dia para mulheres. Considerando que a recomendação de ingestão adequada (IA) é de 14 g/ kj (1.000 kcal), ou uma média de 36 g/dia para homens e 28 g/dia para mulheres, a ingestão de FA representava 50% da recomendação nos Estados Unidos (Anderson et al., 2009). Essa baixa ingestão também foi verificada com dados de homens e mulheres com mais de 20 anos de idade, participantes da National Health and Nutrition Examination Survey A ingestão de FA foi de 15,7-17,0 g, com algumas diferenças de origem racial. Os americanos hispânicos (18,8 g) consumiram mais fibra do que os brancos não hispânicos (16,3 g) e os negros não hispânicos (13,1 g) (Grooms et al., 2014). O Brasil, pela sua extensão territorial, é um país com características peculiares, apresentando hábitos alimentares regionais. Poucas são as informações sobre consumo alimentar nacional, e os dados existentes podem não refletir o real perfil de ingestão de FA da população brasileira. Avaliações sobre ingestão de FA em três estudos nos anos 2000 observaram uma ingestão média de 8,9 g/dia em 38 mulheres adultas (Mello et al., 2010), 12,5 g/dia em 48 idosos de 65 a 89 anos (Salcedo & Kitahara, 2004) e de 15,5 g/dia (mediana 2º. tercil) de 787 descendentes de japoneses residentes em Bauru/SP (Sartorelli et al., 2005). Em estudo de avaliação de consumo alimentar realizado com pessoas (22-63 anos) em Florianópolis/SC, as mulheres apresentaram ingestão média de 16,5 g/dia, e os homens, 18,6 g/dia, quantidade também abaixo do recomendado (Wagner et al., 2017). 39

40 No início dos anos 2000, Menezes, Giuntini & Lajolo (2001) realizaram uma estimativa de ingestão de FA calculada com base nos dados de aquisição de alimentos de pesquisas da Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) nas décadas de 1970, 80 e 90, utilizando dados de FA em alimentos brasileiros disponíveis na Tabela Brasileira de Composição de Alimentos - USP ( (TBCA, 2017). Foi possível observar que a estimativa de ingestão de FA pela população brasileira caiu sensivelmente nas refeições feitas em domicílio, de 19,3 g/dia (1970) e 16,0 g/dia (1980) para 12,4 g/dia (1990) (Tabela 1). Para a década de 2000, foram feitas duas estimativas, calculadas sobre os dados de aquisição de alimentos das Pesquisas de Orçamento Familiar (POF) 2002/2003 (Brasil, 2004) e POF 2008/2009 (Brasil, 2010). Observa-se que as refeições feitas em domicílio ofereciam, para cada membro da família, 15,4 g/dia e 12,5 g/dia de FA, respectivamente (Tabela 1). Dessa forma, a modesta elevação encontrada no início dos anos 2000 não se manteve ao longo da década. Tabela 1. Ingestão estimada de carboidratos e fibra alimentar em seis Estados brasileiros, em diferentes décadas (g/dia). Carboidratos Fibra alimentar /3 2008/9 2002/3 2008/9 PA ,7 16,9 15, ,1 RS ,9 13,4 8,5 14,4 11,6 PE ,7 17,7 15,3 18,7 13,7 MG ,8 15,9 10,3 18,3 12,4 SP ,8 15,3 9,3 11,2 9,5 RJ ,8 16, ,1 11,7 Média , ,4 15,4 12,5 Fonte: Menezes, Giuntini & Lajolo (2001); Menezes & Giuntini (2008). É interessante frisar que três alimentos feijão, pão francês e arroz respondem por mais de 60% do total da FA disponibilizada dentro do domicílio para a população brasileira em todas as décadas estudadas. Desses alimentos, somente o feijão é fonte expressiva de FA, mas o pão e o arroz, em função da regularidade e quantidade consumida, fornecem significativas quantidades de FA. Entre 1975 e 2009, o arroz polido teve redução de 54% na quantidade anual per capita disponível para consumo no domicílio, passando de 32 kg/ano em 1975 para 15 kg/ano em 2009; o feijão teve sua aquisição anual reduzida em 49% e o pão francês em 29%. Como esses alimentos tiveram seu consumo reduzido ao longo das décadas, isso acarreta menor ingestão de carboidratos totais fornecidas por esses alimentos e, consequentemente, de FA (Tabela 1). Fontes tradicionais de FA, como hortaliças e frutas, tinham e ainda têm consumo reduzido no Brasil, e são representados basicamente por tomate, cebola, alface, repolho, banana e laranja. 40

41 Resultados similares foram observados por Sardinha et al. (2014) ao avaliarem dados da POF 2008/2009, onde a disponibilidade média per capita de FA foi de 7,6 g/4.200 kj (1.000 kcal), e as principais fontes de FA foram feijão, pão, arroz, frutas, verduras e farinha de mandioca. O mesmo já havia sido evidenciado por Mattos & Martins (2000) em inquérito alimentar junto à população adulta de uma região metropolitana de São Paulo. A Figura 3 mostra a contribuição de cinco grupos de alimentos fonte de FA, para o período de 2008/2009. As leguminosas, representadas pelo feijão, continuam fornecendo o maior aporte de FA da dieta em todos os Estados brasileiros. No Pará, também é muito consumida a farinha de mandioca, uma expressiva fonte de FA; já no Rio Grande do Sul, a farinha de trigo tem consumo significativo. Pode-se observar que as hortaliças são realmente os alimentos que menos contribuem com a ingestão de FA nessas regiões. Figura 3. Contribuição estimada de fibra alimentar por diferentes grupos de alimentos em seis Estados brasileiros de acordo com dados da POF Os dados da Tabela 1 refletem a queda global da ingestão de FA entre o período de 1974/1975 e 2008/2009, resultante da mudança de hábitos alimentares da população, em função de alterações no estilo de vida, uma característica de grandes centros populacionais, tanto que São Paulo é o Estado com menor ingestão estimada de FA e o que teve mais severa redução em 35 anos, de 18,8 g/dia na década de 1970 para 9,5 g/dia em 2008/2009. Na avaliação de consumo de alimentos da POF 2008/2009 (Brasil, 2011), observa-se que houve grande aumento de consumo de ovos, alimentos preparados (principalmente massas) e alimentos industrializados, como molho de tomate; e uma elevação também do consumo de bebidas não alcoólicas, biscoitos, alguns tipos de produtos 41