Il microbiota intestinale, con le sue complesse interazioni con il nostro organismo, ha iniziato ad assumere un ruolo importante in ambito nutraceutico grazie alla sempre più profonda conoscenza, cresciuta esponenzialmente negli ultimi anni, delle sue funzioni e delle sue interrelazioni con il nostro corpo. L’ecosistema microbiota si caratterizza per una densità batterica altissima, costituita prevalentemente da microrganismi non patogeni, ecosistema formato da diverse nicchie ecologiche, a stretto contatto con la mucosa intestinale che costituisce, di fatto, la più grande superficie libera dopo quella respiratoria. Si è iniziato quindi a comprendere come le alterazioni del microbiota intestinale possano essere correlate a specifiche patologie, ma anche che gli equilibri fisiologici del nostro organismo sono influenzati dal microbiota stesso: l’associazione tra microbiota e ospite è infatti il frutto di diversi processi biochimici avvenuti nel corso dell’evoluzione, che hanno favorito lo sviluppo di una simbiosi tra batteri e organismo ospite. 

È stato dimostrato che il microbiota può influenzare il metabolismo lipidico, quindi eventuali sue alterazioni possono essere associate a una disfunzione del metabolismo energetico e all’obesità. Il microbiota influenza sia lo sviluppo che l’attività del sistema immunitario, modulando le risposte sistemiche e del tessuto epiteliale. 

È stato ipotizzato che un’alterazione della risposta immunitaria al microbiota intestinale sia direttamente correlata nella patogenesi delle malattie infiammatorie croniche intestinali. 

Il microbiota protegge l’ospite dalla colonizzazione di batteri potenzialmente nocivi e influenza l’attività del sistema nervoso, riducendo il decadimento della funzione cognitiva e modulando il comportamento emotivo. 

Diventa quindi di primaria importanza lo sviluppo di prodotti sempre più mirati, costituiti da ceppi batterici selezionati (probiotici) o di specifiche sostanze, non digeribili per il nostro organismo, ma utilizzabile come substrato dal microbiota intestinale (prebiotici), per modificarne la composizione e per mantenere quindi uno stato di benessere e salute. 

I probiotici vengono definiti “microrganismi vivi che, somministrati in quantità adeguate, conferiscono benefici all’ospite”, influenzando positivamente l'organismo umano attraverso i loro effetti nel tratto intestinale. 

Sono potenzialmente probiotici sia i batteri come Lattobacilli, Bifidobatteri, Streptococchi, Lactococcus lactis che i lieviti come Saccharomyces boulardii. Questi organismi vengono comunemente utilizzati per lo sviluppo di prodotti funzionali grazie agli effetti positivi sulla salute dell’individuo.  

L'effetto probiotico di questi microrganismi include tra gli altri la prevenzione di stitichezza negli anziani, disfunzioni gastro-intestinali, intolleranza al lattosio, promuovono la stimolazione del sistema immunitario, la riduzione dei livelli di colesterolo nel sangue e la prevenzione di alcune forme di cancro. Oltre a questi benefici terapeutici, offrono anche protezione contro molti patogeni umani opportunisti.  

L'ingestione di batteri probiotici effettivamente migliora molti processi fisiologici dell'ospite. Questi includono una riduzione di enzimi mutageni come β-glucuronidasi, nitroreduttasi e coloilglicina idrolasi. Per osservare un effetto positivo del loro consumo sulla salute è però richiesto un livello minimo di microrganismi vivi nel prodotto. La dose necessaria per garantire l’efficacia clinica dei probiotici è variabile; in generale, i prodotti contenenti probiotici devono avere un numero minimo di cellule vitali compreso tra 10⁶ e 10⁸ unità formanti colonie per grammo (CFU/g) di prodotto finale o 10⁸-10¹⁰ CFU/die. Il Ministero della Salute Italiano raccomanda un numero minimo di 10⁹ CFU per porzione giornaliera di prodotto per ottenere un effetto benefico sulla salute dell’intestino. 

CLAUDIO LEDDA

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Un prebiotico è definito come "un substrato che viene utilizzato selettivamente da microrganismi ospiti che conferiscono un beneficio per la salute". Si tratta di sostanze non digeribili dall’organismo umano che stimolano selettivamente la crescita e/o l’attività metabolica di uno o più ceppi batterici già residenti nel tratto intestinale. Deve inoltre essere in grado di alterare il microbiota verso una biodiversità più favorevole alla salute dell’organismo ospite. Questo ruolo è svolto principalmente dai carboidrati fermentescibili, che non vengono digeriti o scarsamente digeriti nell'intestino tenue e stimolano, preferenzialmente, la crescita dei Bifidobatteri e di alcuni batteri Gram-positivi, appartenenti ai batteri probiotici normalmente utilizzati in nutraceutica. I carboidrati complessi passano attraverso l'intestino tenue all'intestino inferiore dove diventano disponibili per alcuni batteri del colon. Lattulosio, galatto-oligosaccaridi, frutto-oligosaccaridi, inulina e suoi idrolizzati, malto-oligosaccaridi sono prebiotici comunemente usati in nutraceutica. I principali prodotti finali del metabolismo dei carboidrati sono gli acidi grassi a catena corta, ovvero acetato, butirrato e propionato, che vengono ulteriormente utilizzati dall'organismo ospite come fonte di energia. Gli oligosaccaridi più comuni sono l'inulina, i suoi idrolizzati e gli oligo-fruttani. Si trovano in cicoria, topinambur, cipolla, aglio, asparagi, carciofi, porri, banane, pomodori e molte altre piante. Gli oligosaccaridi prebiotici possono essere prodotti in tre modi diversi: mediante estrazione da materiali vegetali, sintesi microbiologica o sintesi enzimatica e idrolisi enzimatica dei polisaccaridi. In pratica, vengono spesso utilizzate miscele combinate di probiotici e prebiotici, chiamati sinbiotici perché i loro effetti sinergici sono conferiti ai prodotti funzionali che li contengono. In questo caso, i batteri vivi vengono somministrati insieme con specifici substrati per la crescita e la combinazione, che migliora la sopravvivenza del probiotico (grazie alla presenza del substrato disponibile immediatamente per la fermentazione), può essere vantaggiosa per l’ospite. La produzione di prebiotici su scala industriale deve affrontare diverse sfide, compreso l'uso di nuove tecniche di estrazione da fonti sostenibili ed economiche. La maggior parte degli oligosaccaridi prebiotici si ottiene normalmente mediante trattamento enzimatico di materie prime a basso costo come saccarosio, lattosio e derivati vegetali. La quantità e la natura degli oligosaccaridi dipendono da diversi fattori come la fonte dell'enzima, la concentrazione e la natura del substrato e le condizioni di processo. Tuttavia, gli attuali processi utilizzati per ottenere questi composti hanno rese molto basse, aumentando così il costo di produzione. Pertanto, i prebiotici estratti da materie prime di origine acquatica come micro e macroalghe rappresentano una fonte alternativa e sostenibile estremamente interessante per la produzione di prebiotici a livello industriale.

Alcune microalghe rappresentano un substrato adatto per la produzione di alimenti fermentati per la loro disponibilità e l'alto valore nutritivo.  

Nello specifico la Spirulina è un cianobatterio foto-autotrofico largamente diffuso in natura, consumato tradizionalmente come alimento da diversi secoli, grazie al suo elevato contenuto nutrizionale. È infatti caratterizzato da un’elevata concentrazione di proteine (fino al 70% sul suo peso secco), vitamine, acidi grassi essenziali, polisaccaridi e pigmenti. 

Il suo fitocomplesso le conferisce diverse proprietà terapeutiche essendo efficace nel contrasto del diabete, ipertensione e disturbi metabolici. Ha una forte azione antiossidante e una potente azione antiinfiammatoria e antibatterica. Aumenta inoltre la risposta immunitaria dell’organismo. 

Diversi studi hanno dimostrato che estratti acquosi di microalghe tra cui la Spirulina rappresentano ricche fonti di prebiotici. L'estratto acquoso di Spirulina è stato considerato tra le migliori fonti algali di prebiotici in quanto ha avuto un maggiore effetto stimolante sulla crescita di tre batteri probiotici, L. lactis, B. longum e L. bulgaricus. Lo xilosio e il galattosio caratterizzati in HPLC rappresentano gli oligosaccaridi che maggiormente agiscono come composti prebiotici per la stimolazione dei questi ceppi batterici.  

Biomassa di Spirulina è stata aggiunta a colture di diversi ceppi di Lactobacillus e Streptococcus, osservando un aumento del numero di batteri con l'aumento delle concentrazioni di biomassa. Diversi autori hanno testato l'effetto della biomassa di Spirulina aggiunta a yogurt, formaggio e latte fermentato, con risultati positivi, tra i quali un aumento del numero di batteri lattici e il miglioramento della qualità nutritiva del prodotto durante la conservazione. 

La composizione completa della Spirulina, con particolare riferimento ai polisaccaridi solforati (Calcio Spirulan) e alla ficocianina di cui la Spirulina è estremamente ricca (fino al 15-20% sul suo peso secco) consente di utilizzare questo microorganismo per lo sviluppo di simbiotici innovativi in cui all’effetto prebiotico dell’estratto di Spirulina si unisce un’ulteriore funzionalizzazione del prodotto derivante dalla bioattività del fitocomplesso con i suoi effetti terapeutici. 

Claudio Ledda, 41 anni, Direttore Ricerca e Sviluppo di Livegreen Società Agricola, si occupa da 12 anni di sviluppare processi sostenibili di produzione microalgale e di bioraffineria per la valorizzazione di ogni componente a valore aggiunto della Spirulina per applicazioni nei settori dell’alimentazione, nutraceutica, agricoltura e mangimistica.

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