As fibras alimentares estão associadas com benefícios importantes para saúde. As fibras têm ocupado uma posição de destaque devido aos resultados divulgados em estudos científicos recentes que demonstram a ação benéfica desses nutrientes no organismo e a relação entre o seu consumo em quantidades adequadas e a prevenção de doenças.

Definição e tipos

Fibra alimentícia ou dietética é um termo genérico que engloba uma ampla variedade de substâncias que não são digeridas pela parte superior do trato digestivo humano. Do ponto de vista físico-químico, as fibras alimentícias são um grupo muito heterogêneo e, com exceção da lignina, são todos polissacarídeos, ou seja, polímeros complexos de grande tamanho.

Pela antiga definição da AOAC (Association of Official Analytical Chemists), uma fibra dietética consiste de: “Restos de células vegetais resistentes à hidrólise pelas enzimas alimentares do homem. É composta de celulose, hemicelulose, oligossacarídeos, pectinas, gomas,ceras e lignina”.

Desde a sua primeira definição, os conhecimentos sobre a química, estrutura e função das fibras melhoraram sensivelmente. Um dos fatores que contribuiu para a evolução das diferentes definições no seio da comunidade científica foi a diversidade das disciplinas envolvidas e as especialidades de cada uma; assim, para um fisiologista vegetal, uma fibra é somente o que entra na composição das paredes dos vegetais, e nada mais.

No final de 1998, a AACC (American Association of Cereal Chemists), uma organização que agrupa mais de 4.000 profissionais do setor de cereais, iniciou consultas científicas no intuito de atualizar a definição das fibras alimentícias. Em junho de 1999, foi iniciada uma série de encontros e workshops entre a AACC e a ILSI (International Life Science Institute), os quais foram completados por discussões que ocorreram no congresso do IFT (Institute of Food Technologists). Finalmente, em 1 de junho de 2000, uma definição consensual das fibras alimentícias foi aprovada pelo Comitê de Direção da AACC:“As fibras alimentícias são a parte comestível das plantas ou dos carboidratos que resistem à digestão e à absorção pelo intestino delgado do homem, e que sofrem uma fermentação total ou parcial ao nível do intestino grosso.

São fibras alimentícias: os polissacarídeos, os oligossacarídeos, a lignina, bem como as substâncias vegetais associadas. Apresentam efeitos fisiológicos benéficos sobre a digestão e/ou a diminuição do colesterol sanguíneo e/ou da glicose”.

A definição deixa claro que a passagem das fibras dietéticas pelo trato digestivo resulta em diversos efeitos fisiológicos importantes para a saúde do ser humano. No entanto, nem todas as fibras atuam da mesma forma e uma primeira divisão consiste em distinguir as fibras que são solúveis em água e as que são insolúveis.

Com relação a terminologia, a fibra pode ser crua, vegetal ou alimentar. A fibra crua é o resíduo obtido após o tratamento dos vegetais com álcalis e ácidos, sendo um conceito químico e não biológico. As fibras alimentares derivam-se principalmente da parede celular e de estruturas intercelulares dos vegetais, frutos e sementes, estando associadas a outras substâncias, como proteínas, compostos inorgânicos, oxalatos, fitatos, lignina e substâncias fenólicas de baixo peso molecular. Já a maioria dos grãos possuem alto peso molecular. As fibras possuem excelentes propriedades quando os alimentos ingeridos estão em sua forma natural, ou seja, com a casca, pois o cozimento de verduras e legumes, por exemplo, faz com que tenham muitas perdas das quantidades de fibras, podendo perder sua ação e propriedades.

Para a rotulagem de alimentos, uma padronização do método de analise se faz necessária. No Brasil, o Ministério da Saúde, através da portaria n^o 41, de 14 de janeiro de 1998, da ANVISA, define fibra alimentar como “Qualquer material comestível de origem vegetal que não seja hidrolisado pelas enzimas endógenas do trato digestivo humano, determinado segundo o método 985.29 da AOAC 15ª ed.1990 (método enzimático-gravinométrico) ou edição mais atual”.

As fibras alimentícias pertencem ao grupo dos carboidratos. São polissacarídeos não amiláceos compostos por moléculas de açúcares: pentoses (arabinose, xilose), hexoses (manose, glicose, galactose, frutose), 6-Deoxyhexoses (L-manopiranose/fucopiranose) ou ácidos urônicos (D-glicônico; 4-O-Metil-D-glicurônico, D-galacturônico).

Por definição, são polímeros com mais de onze unidades desses açúcares, unidas por ligações glicosídicas.

As cadeias laterais ou ramificações da estrutura básica são responsáveis pela solubilidade das Fibras Alimentares Totais (FAT) que podem ser divididas em Fibras Alimentares Solúveis (FAS) e Fibras Alimentares Insolúveis (FAI).

Essa classificação é muito útil para o entendimento das propriedades fisiológicas das fibras alimentares, permitindo uma divisão simples entre as que possuem efeitos principalmente sobre a absorção de glicose e lipídios no intestino delgado, que são facilmente fermentadas por bactérias no cólon (solúveis), e as que são fermentadas lenta e incompletamente, tendo efeitos mais pronunciados nos hábitos intestinais (insolúveis).

A Tabela 1 apresenta os tipos de fibras, suas fontes e ações no organismo.

TABELA 1 – TIPOS, FONTES E AÇÃO DAS FIBRAS

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Classificação Tipos Fontes Ações

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Fibras solúveis Pectina, gomas, Frutas, verduras, Retardo na absorção de

mucilagem, beta- aveia, cevada, glicose; redução no

glucanas, leguminosas (feijão, esvaziamento gástrico;

hemiceluloses. lentilha, soja, diminuição dos níveis

grão de bico). de colesterol sanguíneo;

e proteção contra o câncer

de intestino.

Fibras insolúveis Lignina, celulose, Verduras, farelo de Aumento do bolo fecal;

Hemiceluloses. trigo, cereais integrais estímulo ao bom

(arroz, pão torrado). funcionamento intestinal;

e prevenção de constipação

intestinal.

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As fibras insolúveis em soluções enzimáticas aquosas, representadas por farelo de cereais e resíduos de paredes celulares (como soja, ervilha, etc.), atuam principalmente com uma ação mecânica durante o trânsito digestivo,e afetam a digestão de lipídeos pela absorção de sais biliares, utilizados para emulsionar os glóbulos de gordura. Devido à sua hidrofobicidade,as fibras insolúveis também absorvem carcinogênicos hidrofóbicos, como derivados de pirenos e aminas aromáticas heterocíclicas,prevenindo o câncer de cólon. Devido a sua insolubilidade, as fibras quase não são fermentadas pela flora intestinal e, portanto, quase nãosão metabolizadas.

Na realidade, são fermentadas pela flora intestinal de maneira muito precária, sendo excretadas, geralmente, intactas. Retendo água,aumentam a massa fecal e o peso das fezes.

As fibras insolúveis têm um efeito de dar consistência ao bolo fecal, estimulando o peristaltismo intestinal. Em virtude de sua consistência, tendem a diminuir o tempo de trânsito.

O uso de fibras insolúveis cria certos problemas tecnológicos e sensoriais, os quais limitam a sua taxa de incorporação. As fibras insolúveis precipitam-se, porém, ficam em suspensão se forem de granulometria fina ou na presença de amidos ou de proteínas que trazem maior viscosidade.

Existem muitas aplicações para as fibras insolúveis, entre as quais algumas merecem um especial destaque. Em recheios, são interessantes porque permitem estabilizar a preparação em função de sua capacidade retentora de água. Em empanados,permitem limitar a taxa de absorção das matérias graxas; é o caso das fibras de aveia que podem ser incorporadas à própria farinha de rosca,mas também ao bater; mais rígidas, trazem maior firmeza e crocância ao produto acabado.

Em panificação, são frequentemente empregadas para melhorar a maciez e aumentar a sua vida útil na prateleira, ou DLC (Data Limite de Consumo).

Em função de suas capacidades de retenção de matérias graxas e da água, as fibras podem ser utilizadas como suporte para aromas.

Um dos fatores limitantes de seu uso é que,em certas aplicações com alto conteúdo de fibras,

pode aparecer uma textura arenosa. Do ponto de vista organoléptico, as fibras são frequentemente portadoras de gostos parasitários, na maior parte do tempo aquele do qual a fibra foi extraída. É ocaso de certas fibras de tomate, que trazem um sabor amargo, mas que são muito interessantes do ponto de vista tecnológico por serem ricas em proteínas (18%); a associação fibras/proteínas propicia um gel muito potente (após homogeneização em Ultra Thurrax).

No grupo das fibras insolúveis, estão a lignina, a celulose e algumas hemiceluloses.

A lignina é um composto fenólico tridimensional e complexo, associado aos carboidratos das paredes celulares das plantas.

A celulose é o polímero mais abundante da natureza e o polissacarídeo estrutural mais importante das plantas. Quimicamente muito simples, é formada por mais de 10.000 unidades de glicose unidas por ligações β-1-4. Como não é ramificada e a sua configuração é essencialmente linear, se associa consigo mesma formando pontes de hidrogênio, e como resultado tem baixa solubilidade em água.

As fibras insolúveis estão presentes principalmente nos cereais, frutas maduras e vegetais, entre outros.

As fibras solúveis em soluções enzimáticas aquosas e precipitáveis em soluções hidroalcoólicas (4:1) são caracterizadas pelo fato de serem degradadas pelas bactérias presentes no intestino grosso, resultando em diversas modificações metabólicas: pH do trato intestinal, estimulação da flora endogênica e produção de ácidos graxos de cadeia curta, os SCFA (Short Chain Fatty Acids). A extensão de cada efeito depende da natureza química da fibra considerada.

As fontes de fibras solúveis são divididas em fibras de alta e baixa viscosidade. O primeiro tipo afeta o trânsito, além da digestão de nutrientes, devido ao efeito de sua viscosidade no conteúdo intestinal. O outro tipo, de baixa viscosidade, atua principalmente na fisiologia humana, através da flora e da produção de ácidos graxos de cadeia curta (SCFA).

A maioria dos concentrados de fibras, a não ser a celulose, possui uma parte insolúvel e outra, geralmente bem menor, insolúvel. Ao lado destes, existem os polissacarídeos e oligossacarídeos resistentes e não precipitáveis, porém com propriedades fisiológicas semelhantes às solúveis, entre os quais se destacam a inulina, a oligofrutose e a goma acácia.

A inulina e a oligofrutose são consideradas como alimentos normais, ingredientes alimentares ou fibras em diferentes países, tendo recebido muita atenção recentemente devido ao seu efeito sobre a flora intestinal.

A inulina contém cadeias de 2 a 60 unidades de frutose, enquanto que a oligofrutose contém de 2 a 9 unidades de frutose que são, algumas vezes, ligadas a uma unidade de glicose terminal. A fermentação de tais substâncias no cólon foi estudada integralmente. Elas são altamente hidrossolúveis e fermentáveis, porém, não viscosas.

Enquanto outros tipos de fibras apresentam diversas limitações de textura, ou mesmo podem provocar alguns inconvenientes digestivos, a goma acácia é conhecida há muitos anos pela comunidade científica como uma fonte de fibras dietéticas. Suas propriedades nutritivas têm sido bem demonstradas. Além disso, a goma acácia pode ser adicionada em quantidades elevadas, sem alterar, o sabor e a textura original dos alimentos aos quais é incorporada. Outra característica notável é que devido à sua estrutura polimérica complexa, a goma acácia não apresenta nenhum efeito colateral.

A goma acácia atua com um papel muito limitado no trato gastrointestinal superior, devido à sua baixa viscosidade.Ao contrário de outros tipos de fibras de baixa viscosidade, como os oligossacarídeos, a goma acácia não possui nenhum efeito colateral laxativo. Grandes quantidades de moléculas não digeridas com baixo peso molecular aumentam a pressão osmótica intraluminal, estimulando a migração de água do corpo para o conteúdo intestinal, e consequentemente, provocam diarreia pelo excesso de água. Graças ao seu alto peso molecular (MW acima de 300.000 daltons) a goma acácia não prejudica a pressão osmótica, não apresentando efeito colateral laxativo.

A fermentação cólica da goma acácia conduz a produção de metabólitos intermediários, como o ácido láctico, um dos ácidos mais fracos, além da produção de ácidos graxos de cadeia curta (SCFA), que constituem os principais íons orgânicos do conteúdo cólico. Estes metabólitos permitem a diminuição do pH local, efeito geralmente julgado como benéfico para a saúde do organismo.

A fermentação da goma acácia conduz à formação de hidrogênio, dióxido de carbono e metano.Os gases constituem metabólitos finais que são normalmente expulsos com as fezes ou com a respiração. No entanto, com a presença de grande quantidade de fibras altamente fermentáveis (o que não é o caso da goma acácia), a fermentação ocorre rapidamente ainda no ceco e a produção de gases pode causar flatulências. Graças à sua estrutura química altamente ramificada, dificilmente degradada pelas enzimas bacterianas, a fermentação da goma acácia é muito lenta. A produção de gás é retardada e distribuída ao longo de todo o intestino grosso, sem provocar a sensação de inchaço.

Devido à sua baixa viscosidade e a ausência de sabor ou odor, a goma acácia pode ser adicionada em grandes quantidades de alimentos sem interferir nas propriedades organolépticas do alimento ao qual é incorporada.

Aproximadamente um terço das fibras alimentares totais ingeridas com a dieta típica são solúveis. Estas tendem a formar géis em contato com água, aumentando a viscosidade dos alimentos parcialmente digeridos no estômago. Neste grupo estão as pectinas, algumas hemiceluloses ou pentosanas, gomas e mucilagens.

As pectinas ou substâncias pécticas dão firmeza às plantas, colando junto às paredes celulares. São usadas como espessantes, emulsificantes e conservantes em alimentos, assim como para formação de géis.

As hemiceluloses ou pentosanas são polissacarídeos complexos não amiláceos e não celulósicos associados à lignina. Nos vegetais, formam as paredes celulares e o material que liga as células. Podem ser quimicamente muito variadas e apresentarem frações insolúveis. Entre as hemiceluloses mais importantes estão as beta-glucanas da aveia e cevada.

As beta-glucanas são fibras alimentares, principalmente solúveis, presentes em mínimas quantidades no trigo e centeio, porém em grande concentração em aveia e em cevada. São componentes das gomas e possuem estrutura linear composta por unidades de glicose unidas por ligações glicosídicas.

Em sua maioria, são solúveis em água e bases diluídas, com tendência a formar soluções viscosas e géis. Apresentam alta viscosidade em baixas concentrações, sendo extremamente pseudoplásticas em concentrações aquosas de 0,5% ou superiores e estáveis na presença de açúcares e sais. A Tabela 2 apresenta as principais fontes adicionais de fibras alimentares.

TABELA 2 – PRINCIPAIS FONTES ADICIONAIS DE FIBRAS ALIMENTARES

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Fibras alimentares % fibras solúveis

totais

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Farelo de cevada 65 10

Farelo de milho 80 2

Farelo de trigo 45 10 a 15

Farelo de aveia 75 12

Fibra de maçã 75 25

Fibra de soja 80 a 85 15

Fibra de cacau 67 35

Fibra de ervilha 85 a 88 11

Agar 85 100

Carragena 80 a 90 100

Goma guar 85 a 90 98

LBG 80 a 95 98

Pectina 80 a 95 100

Goma xantana 80 a 95 100

CMC 95 a 100 100

Inulina 95 100

Oligossacarídeos 55 a 95 100

Goma acácia 85 100

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Propriedades físicas e fisiológicas

Os atributos fisiológicos da fibra dependem em grande parte de suas características físicas, ou seja, de seu desenho molecular e solubilidade. Embora inicialmente pensava-se que as influências fisiológicas das fibras alimentícias eram limitadas ao lúmen intestinal, que é anatomicamente externo, novas evidências sugerem que os derivados do metabolismo das fibras intestinais podem influenciar também operações internas. As características físicas da fibra dietética podem produzir diferentes respostas gastrointestinais, dependendo do segmento do trato digestivo. Entre essas respostas estão a distensão gástrica, influência sobre a taxa de esvaziamento gástrico e aumento da quantidade de resíduos (bolo fecal) e teor de umidade. Além disso, a fibra alimentícia pode influenciar a fermentação por bactérias no cólon, bem como o volume de determinadas espécies de bactérias. E mais do que provável que a população bacteriana aumenta devido à fermentação da fibra. A presença bacteriana pode contribuir em até 45% do peso fecal seco.

Diferentes moléculas de fibra estão sujeitas a níveis variáveis de degradação bacteriana no cólon. Por exemplo, pectina, mucilagens e gomas são quase completamente fermentadas. Já a celulose e a hemicelulose são apenas parcialmente degradadas, e a natureza de não carboidrato da lignina lhe permite passar pelo colón virtualmente sem fermentação. A estrutura física da planta em si também pode estar relacionada com o grau de degradação das fibras alimentícias pelas bactérias intestinais. Como exemplo, fibras derivadas de frutas e verduras são, em geral, mais fermentáveis que as fibras oriundas de cereais. Ácidos graxos voláteis, nomeadamente, ácido acético (2:0), ácido propiônico (3:0) e ácido butírico (4:0), estão entre os produtos da fermentação bacteriana. Como mencionado acima, esses ácidos graxos podem ser oxidados para a produção de ATP (trifosfato de adenosina) nas células da mucosa da parede do cólon. Além disso, esses ácidos graxos são bastante solúveis em água e podem ser absorvidos pela circulação portal. Outros produtos da fermentação bacteriana de fibras dietéticas incluem gás hidrogênio (H₂), dióxido de carbono (CO₂) e metano (CH₄). Estes produtos podem levar ao acúmulo ocasional e desconfortável de gás no cólon, que pode ocorrer com o consumo elevado de fibras. A presença de H₂ no ar expirado (teste respiratório de hidrogênio) é frequentemente usado clinicamente como de estimar a fermentação bacteriana. Uma vez produzido, o H₂ dissolve no sangue e circula até os pulmões.

Entre algumas de suas propriedades físicas mais interessantes está a capacidade de retenção de água ou a hidratação da fibra. A capacidade das diferentes fibras em associar-se com moléculas de água é, em grande parte, devido à presença de resíduos de açúcar que têm grupos polares livres (OH, COOH, SO, e os grupos C=O). Estes grupos polares permitem a formação de ligações de hidrogênio com moléculas de água adjacentes. As substâncias pécticas, mucilagens e hemicelulose possuem a maior capacidade de retenção de água. A celulose e a lignina também podem conter água, mas não tanto como as outras fibras. No entanto, como as fibras solúveis são geralmente mais fermentáveis, a água associada é libertada e absorvida no cólon. Assim, são as fibras insolúveis que retém a água por todo o comprimento do trato intestinal e dão ao bolo fecal maior teor de água.

No intestino delgado a hidratação da fibra permitirá a formação de uma matriz de gel. Teoricamente, a formação de gel no intestino delgado pode aumentar a viscosidade do conteúdo dos alimentos derivados e diminuir a taxa de absorção de nutrientes. Esse mecanismo pode diminuir a taxa de absorção de carboidratos e diminuir a magnitude do pico pós-prandial da glicose no sangue. É essa noção que leva ao interesse das fibras para indivíduos sofrendo de diabetes mellitus, como será visto mais adiante.

As fibras na alimentação

As fibras têm ocupado uma posição de destaque devido aos resultados divulgados em estudos científicos recentes que demonstram a ação benéfica desses nutrientes no organismo e a relação entre o seu consumo em quantidades adequadas e a prevenção de doenças.

Um dado preocupante, quando se analisa o hábito alimentar da população brasileira, é que em geral, verifica-se uma baixa ingestão de alimentos fontes de fibras, principalmente nos grandes centros urbanos, onde a correria do dia-a-dia influencia de forma negativa no estilo de vida das pessoas, contribuindo para o maior consumo de produtos refinados, menor frequência de alimentos naturais na dieta e a substituição de refeições caseiras por lanches rápidos, na maioria das vezes gordurosos e desbalanceados.

A presença de fibras em quantidades insuficientes na alimentação, por um período longo de tempo, pode contribuir para o aparecimento de doenças crônicas, como constipação ou obstipação intestinal (prisão de ventre), doenças cardiovasculares e câncer de intestino. O aumento na ocorrência das doenças citadas justifica a importância de se atingir a recomendação diária de fibras (25 a 30 gramas para um adulto saudável) com o objetivo de reduzir os riscos de desenvolver tais patologias.

Para prevenir o déficit de fibras é importante uma alimentação variada e equilibrada, que contenha farelos, aveia, frutas, nozes, verduras, legumes, grãos e pão integral nas refeições. Como nem sempre isso é possível, para alcançar as quantidades mínimas desejáveis, muitas vezes, é necessário lançar mão de suplementos alimentares ricos em fibras.

Apesar da ação benéfica das fibras no organismo, altas doses são desaconselháveis, pois o excesso pode interferir negativamente na absorção de minerais, especialmente na de cálcio e de zinco.