IMPIEGO DI CEREALI PIGMENTATI E PSEUDOCEREALI NELLA DIETA SENZA GLUTINE: ANALISI DELLE PROPRIETÀ BIOATTIVE DI ZEA MAYS L., ORYZA SATIVA L., FAGOPYRUM ESCULENTUM M. E FAGOPYRUM TATARICUM (L.) GAERTN

Celiac disease is an autoimmune disorder that occurs in genetically predisposed individuals due to the ingestion of prolamins present in cereals such as wheat, barley, and rye. Even after following a gluten-free diet, many celiac patients continue to experience symptoms related to inflammation and oxidative stress. Therefore, it is crucial to identify new gluten-free ingredients that can provide additional benefits, reducing inflammation and oxidative stress, and improving the quality of life for individuals with celiac disease. In this regard, pigmented cereals such as two samples of Zea mays L. (varieties Rostrato di Rovetta and Scagliolo Rosso), three samples of Oryza sativa L. (varieties Violet, Venere, and Nerone), and the pseudocereal Fagopyrum esculentum Moench (nine varieties, eighteen samples) and one variety of Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn (one sample) have been studied to evaluate their potential inclusion in the diet of celiac patients. Spectrophotometric and chromatographic methods (HPTLC, LC-HRMS, HPLC-DAD and HPLC-FLD) were used to characterize the phenolic profile and antioxidant capacity of the varieties included in the study. An interesting phenolic profile in the pigmented cereals was obtained. Additionally, tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn) exhibited a polyphenolic profile and antioxidant activity higher than the common buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench). Extracts of pigmented rice and corn were assayed on CaCo-2 cells, demonstrating inhibitory effects on reactive oxygen species (ROS) and anti-inflammatory capacities. Finally, the buckwheat varieties were subjected to different biological assays (e.g., Dumas method, SDS-PAGE, total starch analysis, phytic acid assay, glycemic index assay) integrated with enzymatic assays (α-amylase, α-glucosidase, and DPP-IV activity). The results suggest that these matrices, thanks to their antioxidant and anti-inflammatory properties in vitro, could represent valuable functional food ingredients, potentially improving celiac patients’ health.

La celiachia è una malattia autoimmune che si manifesta in individui geneticamente predisposti a causa dell'ingestione di prolammine presenti in cereali come frumento, orzo e segale. L'infiammazione e lo stress ossidativo sono due meccanismi chiave coinvolti nella patogenesi di questa condizione. È stato osservato che tali processi possono persistere anche dopo l'adozione di una dieta senza glutine, che è attualmente l'unico trattamento efficace per la patologia. Tuttavia, nonostante la rimozione del glutine dall'alimentazione, molti pazienti continuano a sperimentare sintomi e complicanze associate allo stress ossidativo e all'infiammazione cronica. Pertanto, è di fondamentale importanza individuare nuovi ingredienti senza glutine che possano non solo sostituire il glutine nella dieta, ma anche offrire benefici aggiuntivi per la salute, contribuendo a ridurre l'infiammazione e lo stress ossidativo. Tali ingredienti potrebbero potenzialmente migliorare la qualità della vita delle persone affette da celiachia, promuovendo un migliore stato di salute generale e riducendo il rischio di complicanze a lungo termine. I cereali pigmentati, come Zea mays L. e Oryza sativa L., insieme allo pseudocereale Fagopyrum esculentum M. e Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn, potrebbero costituire una fonte innovativa di ingredienti senza glutine. Si distinguono infatti per la loro ricchezza in composti bioattivi e molecole ad elevata attività antiossidante, quali antociani, flavonoidi e altre sostanze fenoliche. La presenza di tali composti conferisce loro proprietà nutrizionali e funzionali vantaggiose per la salute umana. Inoltre, essendo naturalmente privi di glutine, essi rappresentano una valida alternativa per le persone affette da celiachia, consentendo di arricchire la propria dieta con ingredienti salutari. A questo proposito, nel presente progetto sono stati inclusi differenti campioni di cereali pigmentati, nello specifico: due varietà di Zea mays L. (Rostrato di Rovetta e Scagliolo Rosso) e tre varietà di Oryza sativa L. pigmentato (Violet, Venere e Nerone). Lo studio ha inoltre incluso nove varietà di grano saraceno comune (Fagopyrum esculentum M.) analizzate sia sotto forma di farina che di prodotto semilavorato (18 campioni in totale), e 1 varietà di grano saraceno tartaro (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn). 6 Nella fase iniziale della ricerca, sono stati applicati differenti metodi spettrofotometrici e cromatografici (HPTLC, LC-HRMS, HPLC-DAD e HPLC-FLD), al fine di caratterizzare il profilo fenolico e la capacità antiossidante delle diverse varietà di cereali pigmentati e pseudocereali oggetto dello studio. In generale, le varietà pigmentate hanno evidenziato un profilo fenolico interessante, il quale ha mostrato una correlazione con l'attività antiossidante valutata attraverso le diverse metodiche spettrofotometriche e cromatografiche. Inoltre, la varietà di grano saraceno tartaro (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn) ha mostrato un profilo polifenolico e un'attività antiossidante maggiore rispetto alle nove varietà di grano saraceno comune (Fagopyrum esculentum Moench) analizzate. Nella fase successiva della ricerca, gli estratti di riso e mais pigmentati sono stati testati su cellule CaCo-2 al fine di valutare, mediante l’applicazione di differenti test cellulari (es. vitalità cellulare, saggio ELISA sui mediatori dell'infiammazione, attività enzimatica della catalasi, etc.) il loro potenziale effetto inibitorio sulle specie reattive dell'ossigeno (ROS) e la loro capacità antinfiammatoria. Inoltre, al fine di fornire una panoramica completa delle caratteristiche chimiche, nutrizionali e metaboliche delle varietà di grano saraceno ancora poco studiate, consentendo una valutazione approfondita della loro qualità e del loro potenziale impatto sulla salute umana, alle nove varietà di grano saraceno comune e alla varietà di grano saraceno tartaro, sono stati applicati differenti saggi in vitro (metodo Dumas, SDS-PAGE, analisi dell'amido totale, saggio dell'acido fitico) integrati con analisi biologiche che includevano la determinazione dell'indice glicemico e saggi enzimatici per la valutazione dell’attività inibitoria rispetto agli enzimi a- amilasi, a-glucosidasi e DPP-IV. I risultati ottenuti indicano che le matrici studiate, grazie alla loro ricchezza di composti fenolici e alle promettenti proprietà antiossidanti e antiinfiammatorie in vitro potrebbero rappresentare una preziosa risorsa come ingredienti alimentari funzionali, capaci di apportare rilevanti benefici alla salute dei consumatori e in particolare per i consumatori celiaci. Tali prodotti alimentari, infatti, potrebbero avere un impatto significativo nel migliorare la qualità della vita dei pazienti affetti da celiachia, sia in termini di salute intestinale che di esperienza sensoriale.