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El grano entero como fuente de compuestos nutricionales en productos de panificación

Dr. Julián de la Rosa Millán

Tecnológico de Monterrey

¿Qué es el grano entero?

En muchas ocasiones, el término provoca confusión al pensar que, para obtener los beneficios nutricionales se tienen que consumir los granos de manera íntegra, es decir, completos, lo cual limitaría la forma en que son consumidos. El término “grano entero” se utiliza con frecuencia en productos elaborados con cereales, que tienen el objetivo de proveer un mejor aporte nutricional en comparación a los de consumo cotidiano, ya que se conservan en su totalidad las estructuras que componen el grano: pericarpio, endospermo y gérmen (1). Es un hecho que la mayoría de los productos que conocemos en la actualidad provienen directamente de algún tipo de proceso, en el caso particular de los granos enteros es común que los encontremos en forma de harinas de diferente tamaño de partícula para fines diversos, que van desde panificación, repostería, galletería y como ingrediente para ser adicionado a otros tipos de productos (2). 

En este sentido se han tomado acciones para definir qué son los granos enteros, el Whole Grains Council señala que “Si el grano ha sido procesado (p. ej. quebrado, triturado, enrollado, extruido y / o cocido), el producto alimenticio debe ofrecer aproximadamente el mismo equilibrio rico de nutrientes que se encuentran en la semilla de grano original” (3). Esta particularidad ha ocasionado que en muchos procesos de molienda de granos se hagan modificaciones, enfocadas a preservar las estructuras antes mencionadas, resultando en productos con diferentes características y aplicaciones; además de las particularidades en términos de procesamiento para cada tipo de cereal (4). En el caso particular de productos de panificación, los granos más utilizados, bajo la clasificación de grano entero, son trigo, arroz, avena y centeno; y en menor medida cebada, sorgo, arroz silvestre, maíz, mijo, y otros granos, conocidos como pseudocereales, como el amaranto y la quinoa (5).

De la amplia diversidad de productos elaborados con grano entero destacan los de panificación, ya que históricamente se han atribuido beneficios a la salud relacionados con su composición química y sus características nutricionales, las cuales impactan directamente las características sensoriales de sus productos. Es notable, entonces, que la textura, sabor y apariencia de los productos de grano entero sean diferentes a los elaborados con harinas refinadas, resultando en respuestas diferentes del consumidor dependiendo del tipo de producto donde se encuentre. Esto ha resultado en desarrollos recientes donde el grano entero es utilizado de diferentes formas y en una amplia gama de productos no convencionales como bebidas funcionales y como ingrediente en sistemas cárnicos y lácteos (4).

Componentes del grano entero y su efecto en la salud

En términos nutricionales, todos los cereales presentan una estructura y un valor nutritivo bastante similares, aunque la forma, tamaño y características de sus harinas o diferentes fracciones pueden variar. En la producción de alimentos, los granos enteros tienen gran relevancia, sin embargo, es importante conocer su estructura para entender su funcionalidad dentro del sistema alimenticio y potencialmente el efecto que pueda tener en el organismo del consumidor. 

Los granos en general están compuestos anatómicamente de diferentes partes donde se almacenan sus nutrimentos y macromoléculas de interés. La zona exterior de estos se conoce como pericarpio y tiene la función de protegerlos del entorno que los rodea y, para fines de consumo, es comúnmente llamado salvado. Esta fracción representa aproximadamente 7% del total del grano y contiene la mayor parte de la fibra (principalmente celulosa) y oligosacáridos no digeribles, como los pentosanos. Estos, los últimos años, han adquirido relevancia, particularmente los arabinoxilanos (Ax), ya que tienen capacidad de modular la microbiota intestinal “buena”, así como de proveer vitaminas del tipo B, que facilitan la comunicación celular y favorecen diferentes rutas metabólicas relacionadas con el sistema endócrino y el sistema de respuesta inmune. 

Esta fracción se ha utilizado recurrentemente para incrementar el contenido de fibra y otros carbohidratos no digeribles de los alimentos. Además, contiene la mayoría de fitoquímicos (compuestos fenólicos, fitoestrógenos y esteroles), los cuales en las últimas décadas han cobrado importancia en temas de protección celular, ya que algunos de ellos pueden aminorar el daño por radicales libres, derivados de la respiración o del consumo de otros tipos de alimentos (2). Adicionalmente, es en esta estructura donde se concentra del 40 al 70% de los minerales totales de la semilla, por lo que su consumo se ha relacionado con una mayor mineralización y densidad del tejido óseo cuando es consumido regularmente, debido a su alta bio-disponibilidad (4).

La parte mayoritaria y harinosa de los granos se conoce como endospermo y representa del 80 al 85% de los mismos. Contiene, principalmente, almidón que otorga diferentes características de textura en los productos de panificación y provee de energía al consumidor al ser metabolizado hasta glucosa por las enzimas del tracto digestivo. Particularmente, en grano entero existe evidencia que muestra que, debido a la asociación que existe entre los otros componentes del mismo (fibra y proteínas), se observan diferentes velocidades de digestión, con lo cual de forma indirecta modula el comportamiento de liberación de insulina y hace más eficiente la absorción de glucosa. Además, en conjunto con algunos antioxidantes propios del grano y sus componentes minerales (magnesio, selenio y cromo) incrementan la sensibilidad de los receptores de glucosa en las células del organismo, aumentando su eficiencia al ser metabolizado. Diversos estudios han relacionado este comportamiento de los granos enteros con niveles de glucosa estables durante un tiempo prolongado, que en algunos casos pueden extenderse de las 2 a las 4 horas después de su consumo (5,6). Adicionalmente, en conjunto con la fibra, pueden incrementar la sensación saciedad, modulada por una señalización hormonal y conducir a una ingesta controlada de alimento.

Un componente importante del endospermo, y que en años recientes ha llamado la atención debido a sus características funcionales y perfil nutricional, son sus proteínas. En granos enteros su contenido es variable (8-12%) y tienen la función de ser de tipo estructural, en su mayoría, y también de proveer la mayoría de las enzimas que la semilla necesita para desarrollar tejido durante su germinación y crecimiento (6). En la mayoría de los cereales, las proteínas que se encuentran en mayor proporción son conocidas como prolaminas y tienen la característica de ser insolubles en agua; lo cual se relaciona con su funcionalidad en los diferentes productos de panificación que conocemos. Estas proteínas tienen diferentes nombres de acuerdo a la fuente donde se encuentran. Por ejemplo: en el caso del arroz se denominan orizeínas; en el maíz, zeínas; en la avena, aveninas; en granos de la familia del trigo, como en la cebada, hordeínas; y en el caso del trigo, gluteninas o, comúnmente, gluten (5,6). Esta última es la responsable de las características típicas que conocemos en panes como son volumen, suavidad y textura, y en el caso de pastas, su gran flexibilidad. 

En años recientes el gluten ha sido objeto de diferentes estudios para conocer los efectos fisiológicos tanto de su consumo, como de su no consumo. De particular interés ha sido conocer el efecto que tiene este tipo de proteína en la microbiota humana; durante el proceso de digestión en el intestino delgado, el gluten se escinde en prolina y péptidos que no se degradan más; en algunos casos, estos pueden desencadenar respuestas inmunitarias a las que son susceptibles aproximadamente el 3% de la población, y se conoce como enfermedad celíaca.

 Por otra parte, se han clasificado otro tipo de padecimientos relacionados con inflamación como consecuencia del consumo de gluten, como son alergia al trigo y sensibilidad al gluten no celíaca, los cuales se agrupan en intolerancia al mismo (3). Es importante reconocer que muchos de los padecimientos relacionados con alergias tienen que ver con el estado de salud en general de los individuos. Entre ellos, de particular interés es el estado de la microbiota intestinal, ya que desempeña un papel fundamental en la forma en que se metabolizan los diferentes grupos de macromoléculas presentes en los alimentos. La microbiota humana está compuesta de miles de especies bacterianas que habitan el tracto digestivo humano, desde la boca hasta el colon; en esta última sección del sistema se han identificaron bacterias fecales con actividad proteolítica: Propionibacterium, Clostridium, Streptococcus, Bacillus y Staphylococcus, las cuales pueden degradar potencialmente el gluten de forma eficiente, por lo que su consumo puede darse sin restricciones cuando el cuerpo presenta un estado de bienestar (4,5). 

No menos importante es el germen, una fracción de tamaño pequeño que representa aproximadamente el 21% del grano y es de gran relevancia nutricional, rico en vitaminas del grupo B, proteínas (algunas de ellas enzimas, fundamentales en la germinación de las semillas), minerales como potasio y fósforo, grasas insaturadas, antioxidantes y fitoquímicos (5). 

Es un hecho que la mayor parte de los cereales se muelen para obtener harinas que se pueden usar para elaborar muchos tipos de productos que difieren en forma, estructura y características sensoriales. La molienda, generalmente, elimina el pericarpio del grano; por lo tanto, se reduce hasta en un 45% las proteínas del grano, 80% de fibra, 50-85% de vitaminas, 20-80% de minerales y hasta el 99,8% de fitoquímicos. Por ello, algunos de estos componentes tienen que ser adicionados a los productos terminados, compensando las pérdidas del proceso de refinación y así cumplir con la(s) norma(s) relacionadas con fortificación o enriquecimiento nutricional (1).

Efectos en el sistema inmune del consumo de productos de grano entero

De manera natural, todos los alimentos que consumimos tienen un efecto en nuestra calidad de vida. En particular los cereales tienen influencia sobre la modulación del sistema inmunológico, que es vulnerable a los ataques de radicales libres sintetizados por vía respiratoria o por procesos de inflamación crónica (5). Además, nuestro sistema de defensa depende de varios factores, entre ellos células especializadas cuyas estructuras ricas en lípidos son también susceptibles a la oxidación inducida por radicales libres, por lo que evitarlos a toda costa es esencial para un sistema inmune eficiente. 

Debido a que la mayoría de estos compuestos están íntimamente relacionados con la fibra de los granos pueden resistir el proceso de digestión en el intestino delgado y llegan casi íntegros al colon, donde la microbiota intestinal puede convertir y aprovechar estos compuestos en metabolitos activos, como ácidos fenólicos o estructuras de lactona. De manera similar, existen estudios que han demostrado que la microbiota colónica humana tiene la capacidad de liberar ácidos diferúlicos del salvado de cereales en la dieta. Una vez liberados, los ácidos ferúlicos se vuelven rápidamente biodisponibles para el huésped, lo que alivia el estrés oxidativo durante procesos de inflamación (8,9). 

En años recientes se ha relacionado a los componentes del grano entero con el sistema inmunológico, particularmente en su función como modulador de las barreras epiteliales (piel e intestino), componentes celulares (monocitos (macrófagos), leucocitos, células asesinas naturales (NK), neutrófilos, mastocitos y células dendríticas), así como factores solubles no celulares con moléculas de reconocimiento de antígeno (C-reactivo proteína, proteína amiloide sérica, proteína de unión a manosa, péptidos antimicrobianos, complemento, lisozima, interferón y otros factores humorales) (6). En particular se ha observado el efecto positivo que otorga el consumo de fracciones de fibra soluble (particularmente arabinoxilanos y β-glucanos) sobre la producción de células NK y el sistema de complemento, que comprende más de 30 proteínas y provoca respuestas inmunes que eliminan los patógenos invasores mediante lisis directa o promoviendo la fagocitosis (7,9). 

En el caso de los cereales que presentan gluten o una fracción de este (trigo, cebada, centeno, avena), existen estudios que demuestran que el abstenerse de consumirlos realmente no tiene un efecto significativo en la composición de la microbiota. Y que si bien existen metabolitos que promueven respuesta inflamatoria, estos están relacionados con un incremento en el transporte de dióxido de carbono, metano e hidrógeno, provocados por una fermentación más eficiente, e incluso, puede servir para que a largo plazo se cree una tolerancia de manera natural en el organismo de los consumidores (3,10). Es importante señalar que los efectos ante descritos relacionados con padecimientos de intolerancia al gluten, en su mayoría, son realizados utilizando alimentos ricos en esta proteína. En el caso de los granos enteros hay que recordar que estos presentan diversos tipos de moléculas, las cuales, al ser digeridas por enzimas digestivas, tienen la capacidad de actuar en sinergia y provocar diferentes reacciones en el organismo; por lo que muchas de las consecuencias derivadas de su consumo se ven atenuadas (5,11). Por lo tanto, el consumo de grano entero en una dieta equilibrada tiene la capacidad de modular diferentes respuestas en el organismo, en especial el sistema de defensa antioxidante, necesario para proteger las células inmunes y otros tejidos de los ataques de radicales libres, sus complicaciones y daños relacionados, así como interacciones a nivel molecular entre sus componentes que pueden ayudar a optimizar la inmunidad y obtener una reacción-respuesta más eficiente contra las infecciones y / o gestionar los daños inflamatorios de forma controlable.

Conclusiones 

El consumo de cereales de grano entero mejora calidad de carbohidratos, particularmente, los de digestión lenta, proporcionando un mayor contenido de fibra soluble e insoluble, proteínas que pueden ayudar a generar péptidos con actividad antiinflamatoria, y micronutrimentos, los cuales mejoran algunas de las funciones metabólicas del organismo. 

El contenido de polifenoles, en conjunto con los nutrimentos de los granos enteros, tienen un efecto regulatorio en el crecimiento y mantenimiento de la microbiota, promoviendo un ambiente saludable y generando al mismo tiempo compuestos químicos que estimulan de forma positiva al sistema inmune. 

Adicionalmente, el consumo de granos enteros puede optimizar el sistema inmunológico regulando la respuesta inflamatoria, impulsando el sistema de defensa antioxidante y modulando de forma positiva la microbiota intestinal. 

Perspectivas

El consumo de granos enteros presenta una alternativa saludable en la producción de alimentos, ya que promueve beneficios a corto, mediano y largo plazo. Esto puede favorecer a diversos grupos de población con y sin enfermedades relacionadas con el metabolismo. Por ello, el aprovechamiento de todas las partes del grano promoverá un estado de buena salud, así como la diversidad de productos que puedan ser elaborados con ellos. Es importante considerar que muchas de sus aplicaciones estarán determinadas por la funcionalidad que presenten estos granos y será necesario hacer modificaciones u optimizaciones a los procesos de fabricación de alimentos.

Referencias

Kulathunga, J.; Reuhs, B.L.; Zwinger, S.; Simsek, S. Comparative Study on Kernel Quality and Chemical Composition of Ancient and Modern Wheat Species: Einkorn, Emmer, Spelt and Hard Red Spring Wheat. Foods 2021, 761, 10.

Kõiv, V., Tenson, T. Gluten-degrading bacteria: availability and applications. Appl Microbiol Biotechnol 105, 3045–3059 (2021). https://doi.org/10.1007/s00253-021-11263-5

https://wholegrainscouncil.org/definition-whole-grain, acquired, April, 2020

Bromilow SNL, Gethings LA, Langridge JI, Shewry PR, Buckley M, Bromley MJ, Mills ENC (2017) Comprehensive proteomic profiling of wheat gluten using a combination of data-independent and data-dependent acquisition. Front Plant Sci 7:2020.

Leonard, M.M., Karathia, H., Pujolassos, M. et al. Multi-omics analysis reveals the influence of genetic and environmental risk factors on developing gut microbiota in infants at risk of celiac disease. Microbiome 8, 130 (2020). https://doi.org/10.1186/s40168-020-00906-w

López-Fernández, M.; Pascual, L.; Faci, I.; Fernández, M.; Ruiz, M.; Benavente, E.; Giraldo, P. Exploring the End-Use Quality Potential of a Collection of Spanish Bread Wheat Landraces. Plants 2021, 620, 10.

M. Méndez-Encinas, E. Carvajal-Millan, M. Yadav et al., “Gels of ferulated arabinoxylans: rheology, structural parameters and microstructure,” in Advances in Physicochemical Properties of Biopolymers, M. A. Masuelli and D. Renard, Eds., 2017, 215–228, Bentham Science Publishers, Beijing, 

S. L. Ooi, D. McMullen, T. Golombick, D. Nut, and S. C. Pak, “Evidence-based review of BioBran/MGN-3 arabinoxylan compound as a complementary therapy for conventional cancer treatment,” 2017 Integrative Cancer Therapies. 17, 1–14.

H. Chen, Y. Fu, X. Jiang et al., “Arabinoxylan activates lipid catabolism and alleviates liver damage in rats induced by high-fat diet,” Journal of the Science of Food and Agriculture, 2018, 98, 253–260.

Chen, O.; Mah, E.; Dioum, E.; Marwaha, A.; Shanmugam, S.; Malleshi, N.; Sudha, V.; Gayathri, R.; Unnikrishnan, R.; Anjana, R.M.; Krishnaswamy, K.; Mohan, V.; Chu, Y. The Role of Oat Nutrients in the Immune System: A Narrative Review. Nutrients, 2021, 13, 1048.

Breuninger, T.A., Wawro, N., Breuninger, J. et al. Associations between habitual diet, metabolic disease, and the gut microbiota using latent Dirichlet allocation. Microbiome, 2021, 9, 61. 

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