Frutanos são compostos orgânicos, classificados como açúcares-álcoois, polímeros da Frutose sintetizados a partir da Sacarose, que ocorrem na natureza em vegetais e se constituem nos principais componentes das suas respectivas reservas energéticas.

Metabolismo e ocorrência dos Frutanos

A fotossíntese promove a assimilação do CO₂ atmosférico pelas folhas resultando como produtos finais, por duas rotas distintas, Sacarose no citosol e Amido nos cloroplastos. A Sacarose é o principal composto utilizado para o transporte do Carbono foto assimilado para as partes não fotossintetizantes das plantas, tais como, as raízes, órgãos de reserva e frutos, entre outros. Entretanto, existem algumas outras variações para essas formas de armazenamento e transporte do Carbono fixado nos vegetais, como por exemplo, um grande número de oligossacarídeos (contendo entre 2 e 10 resíduos de açúcar) e também açúcares álcoois – os Frutanos.

Os Frutanos estão presentes no grupo de plantas denominado de Angiospermas. As Angiospermas são consideradas plantas superiores sendo que 5, dentre as suas 75 ordens, contém Frutanos, isto é, cerca de 45.000 espécies de plantas armazenam Frutanos, o que corresponde a 15% de toda a flora Angiospérmica.

Angiospermas são vegetais cujos óvulos estão contidos no interior do ovário e que, consequentemente, tem suas sementes encerradas no interior dos frutos (angios=vasos e esperma=semente). A principal característica deste grupo é a presença das flores e do fruto. A flor contém os óvulos e podem estar agrupadas em inflorescências ou estar solitária. As flores possuem estruturas para atrair polinizadores como, por exemplo, as exuberantes pétalas coloridas (Figuras 1-2-3).

Figura 1- Ciclo reprodutivo das Angiospermas

Figura 2- Relação entre a flor e o fruto da maçã

Figura 3- A flor e o fruto do maracujá

A principal característica desse grupo é a produção de frutos que protegem as sementes.

As sementes e os frutos originam-se das flores.

As plantas Angiospermas formam o grupo de vegetais mais diversificado do planeta, com mais de 235 mil espécies conhecidas. Existem Angiospermas que chegam a mais de 100 m de altura e outras com apenas 1 mm. Com exceção das regiões de clima muito frio, as Angiospermas são as plantas mais abundantes em todos os biomas terrestres, sendo encontradas nos mais variados ambientes. Elas vivem no solo, na água ou sobre outras plantas.

Há evidências nos registros fósseis de que, entre 100 e 65 milhões de anos atrás, surgiram as Angiospermas. Hoje, elas formam o grupo mais numeroso de plantas do planeta, variando desde gramíneas, como o capim, a grandes árvores que ocupam diversos ambientes da Terra.

O grupo das Angiospermas é o mais evoluído e possui grande quantidade de representantes como, por exemplo: feijão, arroz, milho, trigo, banana, café, amendoim, mandioca, batata, camomila, laranja e muitos outros. Podem ser encontradas desde ambientes aquáticos até áridos.

As Angiospermas são plantas extremamente importantes, pois são as principais produtoras dos ecossistemas terrestres, servindo para alimentação (cenoura, alface, mamão, feijão), aplicações industriais (jacarandá, algodão), ornamentação (orquídea) e fabricação de produtos farmacêuticos (camomila) (Figura 4).

As Angiospermas se dividem em dois grupos: Monocotiledôneas e Dicotiledôneas.

Monocotiledôneas

Apresentam apenas um cotilédone (folhas embrionárias que compõem o corpo do embrião e podem armazenar nutrientes que serão fornecidos a ele durante os estágios iniciais do seu desenvolvimento).

Seus representantes são: gramas, milho, arroz, trigo, centeio, aveia, cana-de-açúcar, alho, cebola, abacaxi, etc.

Dicotiledôneas

Apresentam dois cotilédones. São árvores, fazem exceção as coníferas, arbustos e plantas de pequeno porte.

Figura 4- Estrutura das Angiospermas

Figura 5- Tipos de Frutanos encontrados nas espécies de plantas superiores: a) inulina; b) neosérie de inulina; c) levano; d) levano misto. A molécula de sacarose está circulada.

Tabela 1- Principais fontes de Frutanos tipo inulina

Vale ressaltar que os Frutanos estão presentes nas famílias mais evoluídas das monocotiledôneas e dicotiledôneas em contraposição às famílias menos evoluídas. Este achado indica uma origem independente para os genes envolvidos na síntese dos Frutanos nessas classes de vegetais.

Uma ampla variação no peso molecular dos Frutanos pode existir nas diversas espécies de plantas, porém, em geral o tamanho da cadeia varia de 30 a 50 unidades frutosila, ou seja, moléculas de frutose incorporadas às dos Frutanos, mas ocasionalmente comprimentos da ordem de 200 unidades também podem ser observadas. Além disso, os diferentes grupos de plantas possuem grande variedade nos tipos de ligações entre as unidades de frutose. Nas plantas superiores podem ser observados 5 grandes tipos de Frutanos, dependendo do modo de ligação entre as unidades de frutose e a presença ou ausência de ramificações, a saber: Inulina, Levano, Frutanos de ligações mistas, Neosérie da Inulina e Neosérie de Levanos (Figura 5).

A tabela 1 apresenta as principais fontes de Frutanos tipo inulina encontrados nos alimentos.

Frutanos do tipo Inulina: uma das categorias de alimentos funcionais

De acordo com o Consenso Europeu que definiu o “Conceito Científico de Alimentos Funcionais”, um alimento deve ser considerado como funcional no caso de atender às seguintes propriedades: ter demonstrado afetar de forma benéfica 1 ou mais funções alvo do organismo, além dos efeitos nutricionais adequados, de tal forma a ser relevante no que se refere ao estado de bem-estar e/ou à redução do risco de enfermidades. Um alimento funcional deve permanecer como alimento e demonstrar seus efeitos em quantidades que possam ser normalmente proporcionadas dentro de uma dieta rotineira, portanto, não pode ser uma pílula ou uma cápsula.

Frutanos do tipo inulina são componentes naturais de inúmeros vegetais e frutas, cujo consumo diário médio tem sido estimado entre 3 e 11 gramas na Europa e entre 1 e 4 gramas nos Estados Unidos. As fontes mais comumente utilizadas estão presentes, entre outros, no trigo, banana, cebola, alho, alho-poro, etc. (vide Tabela 1).

Do ponto de vista da Química Orgânica, os Frutanos do tipo inulina, se constituem em uma cadeia linear polidispersa de carboidratos de ligações beta-(2-1) frutosila-frutose, muito embora não necessariamente exclusiva, podendo mesmo ter início com uma molécula de alfa-D glicose. Estes compostos podem ser uma mistura de oligômeros ou polímeros, que são melhor caracterizados pelo grau de polimerização (GP), referidos tanto pelos valores médios (GPm), como pelos valores máximos (GPmax). Do ponto de vista da nomenclatura, os Frutanos tipo inulina devem ser considerados oligofrutoses ou fruto-oligossacarídeos quando seu GPmax for inferior a 10.

Em virtude da configuração beta do C2 dos monômeros da frutose, os Frutanos tipo inulina são resistentes à hidrólise pelos enzimas digestivos do ser humano, os quais têm atuação específica sobre as ligações alfa glicosídeas. Por este motivo, têm sido classificados como oligossacarídeos “não digeríveis”.

Os Frutanos tipo inulina e o conceito de fibra alimentar

Um determinado alimento para ser considerado como fibra alimentar deve cumprir 4 atributos básicos, a saber: 1- ser um componente produzido pelas células da planta (tanto os oligossacarídeos quanto os polissacarídeos); 2- ser resistente à hidrólise pelos enzimas digestivos dos seres humanos; 3- ser resistente à absorção no intestino delgado; 4- sofrer hidrólise e fermentação (parcial ou total) pelas bactérias do intestino grosso. Os Frutanos tipo inulina atendem a todos estes atributos básicos, e, portanto, indiscutivelmente devem ser considerados fibras alimentares.

Desta forma, os Frutanos tipo inulina contribuem significativamente para uma dieta bem equilibrada aumentando e diversificando o conteúdo de fibra, e, especificamente afetando diversas funções digestivas (composição da flora colônica, funções da mucosa, atividades endócrinas, absorção de minerais, etc.) e mesmo funções sistêmicas, especialmente as relacionadas à homeostase lipídica e funções imunológicas, bem como reduzindo o risco de surgimento de uma série de enfermidades. Estes efeitos estão sumarizados na Tabela 2.

Tabela 2 – Efeitos nutricionais e potenciais benefícios à saúde causados pelos Frutanos tipo Inulina

Os Frutanos tipo inulina e a modulação das funções fisiológicas

A) O conceito de uma microflora equilibrada

O conceito da “saúde colônica” emergiu como um transcendental alvo no desenvolvimento dos alimentos funcionais na área dos requerimentos de incremento das suas funções.

A composição da microflora colônica simbiótica desempenha um papel fundamental na manutenção da “saúde do colón”. Esta composição é fortemente determinada pela flora que se estabelece imediatamente após o parto, e é majoritariamente “individual”, pode ser modulada por componentes específicos da dieta, como também pode se alterar ao longo da vida, tornando-se cada vez mais complexa com o avançar da idade.

Para dar suporte à saúde e bem-estar e reduzir o risco de diversas enfermidades a microflora deve permanecer “equilibrada”, ou seja, deve ser composta predominantemente por bactérias que reconhecidamente sejam potencialmente promotoras da saúde (tais como os Lactobacilus, Bifidobacterias, Fusobacterias, etc) e capazes de prevenir, dificultar ou controlar a proliferação de microrganismos potencialmente patogênicos e/ou prejudiciais à saúde, aí incluindo algumas espécies de Escherichia coli, Clostridia, Veillonellae, ou Candida. Não se deve considerar que estes últimos microrganismos mencionados sejam indesejáveis ou inúteis, e, que portanto, devam ser eliminados. Ao contrário, deve-se ter em mente que a microflora colônica é um ecossistema altamente diversificado e que apresenta uma grande variedade de interações entre as diferentes populações de microrganismos. Nestas circunstâncias é possível que alguma população de bactérias potencialmente patogênicas seja necessária desde que permaneça em baixas concentrações em comparação com a microflora saudável.

Atualmente, está bem estabelecido que por meio de estratégias dietéticas pode-se promover a saúde colônica e, assim, indiretamente, alcançar o bem-estar de um determinado indivíduo bem como ter reduzida a possibilidade do surgimento de diversas enfermidades neste mesmo hospedeiro.

B) Frutanos tipo inulina e suas propriedades prebióticas

Prebióticos são determinados ingredientes seletivamente fermentados da dieta que possibilitam alterações específicas na composição e/ou na atividade da microflora colônica, e que proporcionam benefícios para o bem-estar e a saúde do hospedeiro.

Para que um determinado alimento ou ingrediente de um alimento seja considerado prebiótico é necessário ter demonstrada as seguintes propriedades: a) ser resistente à acidez gástrica; b) não sofra hidrólise pelos enzimas digestivos; c) não seja absorvível pela mucosa do intestino delgado; d) sofra um processo de fermentação pela microflora colônica; e) promova o crescimento seletivo da microflora colônica e/ou estimule sua atividade em benefício da saúde e bem-estar do hospedeiro.

Os Frutanos tipo inulina e as oligofrutoses são os compostos mais investigados e definitivamente aceitos como prebióticos, posto que atendem todos os requisitos acima mencionados. De fato, os estudos que têm sido realizados para investigar os efeitos dos Frutanos tipo inulina e das oligofrutoses sobre a microbiota intestinal humana têm revelado um estímulo positivo sobre o crescimento da flora benéfica, em especial as Bifidobactérias, em menor grau os Lactobacilos, e possivelmente outras espécies tais como os Clostridium coccoides, Eubacterium rectale, grupos estes de bactérias que são produtores de butirato.

C) Frutanos tipo inulina estimulam a função colônica

Considerando que estas substâncias se comportam como fibras alimentares, elas têm efeitos positivos sobre as funções básicas do intestino grosso, isto é, na produção e excreção das fezes, pois aumentam a biomassa fecal e regularizam os hábitos intestinais.

Por meio de seus efeitos específicos os Frutanos do tipo inulina possuem a capacidade de estimular a composição, a atividade, e a funcionalidade de ambos, a microflora colônica e a mucosa intestinal, criando desta forma condições para uma melhor saúde do intestino e o bem-estar do indivíduo.

Frutanos tipo inulina e a Síndrome do Intestino Irritável (SII): uma relação conflituosa

A SII é definida pelos critérios de Roma IV de acordo com as seguintes manifestações clínicas que devem estar presentes por pelo menos 2 meses antes do diagnóstico: a) dor abdominal de pelo menos 4 dias por semana associada com um ou mais dos seguintes sintomas: 1- relacionada com a evacuação; 2- alteração na frequência das evacuações; 3- alteração no formato das fezes; b) após investigação apropriada os sintomas não podem ser explicados por alguma outra condição médica.

A SII é considerada um transtorno do eixo cérebro-trato digestivo, e os sintomas apresentados por um determinado paciente, diarreia ou constipação, refletem quais componentes deste eixo estão envolvidos. O processo fisiopatológico da SII ainda não está totalmente esclarecido, mas, admite-se que seja multifatorial envolvendo importantes fatores biológicos e psicossociais.

Flatulência e/ou distensão abdominal costumam ser queixas frequentes na SII. Naqueles pacientes que se queixam predominantemente de constipação a distensão abdominal é nitidamente visível e está associada a hipersensibilidade visceral, enquanto que nos pacientes que apresentam diarreia a queixa de flatulência sem distensão abdominal objetiva é mais frequentemente observada. A grande maioria dos pacientes se queixa que a flatulência e a distensão abdominal são devidas a existência de “muito gás” no interior do trato digestivo, em virtude de excessiva fermentação colônica. Além destes aspectos, outros fatores isoladamente ou em conjunto estão implicados na gênese da SII, tais como, ativação anormal da imunidade da mucosa, alteração da microflora bacteriana, hormônios sexuais e condições psicológicas, incluindo somatização.

Pacientes portadores da SII comumente se queixam de agravo dos sintomas após as refeições, bem como referem com frequência reações adversas a um ou mais alimentos, que lhes acarretam prejuízos na qualidade de vida. Em virtude desta condição desfavorável cerca de 2/3 dos pacientes excluem aleatoriamente determinados alimentos da sua dieta na tentativa de obter alívio dos sintomas. Entretanto, até o presente momento, do ponto de vista clínico não existe uma linha de conduta dietética bem definida e universalmente aceita para atender às necessidades dos pacientes portadores da SII. Na verdade, até há pouco tempo as recomendações dietéticas propostas baseavam-se primariamente em estudos que avaliavam as funções fisiológicas dos componentes da dieta, e não levavam em consideração ensaios clínicos controlados, randomizadas duplo cego, para o manejo terapêutico da SII. As recomendações dietéticas estimulavam os pacientes a ter um padrão regular de refeição e uma dieta “sadia” evitando refeições muito intensas, redução da ingestão de gorduras, evitar a ingestão excessiva de fibras, redução do uso de cafeína, e evitar alimentos produtores de “gás”, tais como feijão, repolho e cebola.

Por outro lado, o grupo australiano liderado por Halmos e cols., em 2014, ao realizar um ensaio clínico controlado e randomizado demonstraram que reduzindo a ingestão de carboidratos de cadeia curta, que são de muito baixa absorção e/ou oligossacarídeos, dissacarídeos, monossacarídeos e polióis (Fermentable oligosaccharides, monosaccharides and polyols – FODMAPS) reduziram significativamente a intensidade dos principais sintomas nos pacientes portadores da SII.

A hipótese de que a redução da ingestão dos FODMAPS pode aliviar os sintomas digestivos nos pacientes portadores da SII baseia-se na observação clínica de que uma proporção significativa de pacientes não tolera a ingestão de carboidratos de cadeia curta. Estes carboidratos não são totalmente absorvidos no intestino delgado devido a um deficiente processo de hidrólise (lactose-lactase), excesso de frutose em relação a glicose, ou difusão passiva (alguns monossacarídeos e os polióis). Vale ressaltar que além destes carboidratos, os Frutanos tipo inulina não são absorvidos no intestino delgado e sim fermentados no intestino grosso pela flora bacteriana, e acarretam os seguintes efeitos, a saber: a) sobrecarga osmótica; b) aumento da produção de ácidos graxos de cadeia curta, H2, CO₂ e metano pela microflora colônica; c) alteração da motilidade, pois aceleram o trânsito intestinal (Figura 6).

Figura 6- Principais sintomas decorrentes da má absorção da frutose e dos Frutanos.

Figura 7- Metabolismo da frutose e dos Frutanos no intestino grosso pela flora colônica.

A Frutose e/ou os Frutanos não absorvidos são fermentados pelas bactérias da microflora colônica, acarretando a produção de gases (Metano, Dióxido de Carbono e Hidrogênio) e ácidos graxos voláteis de cadeia curta (acético, butírico e propiônico) (Figura 7).

Diagnóstico da Intolerância aos Frutanos utilizando o teste do Hidrogênio no ar expirado com sobrecarga de Inulina

No passado, acreditava-se que o pulmão fosse um órgão apenas responsável pela respiração e, portanto, tinha-se o conceito de que somente Oxigênio (O₂) e Dióxido de Carbono (CO₂) pudessem ser dosados no ar expirado. Atualmente, porém, sabe-se que o ar expirado dos pulmões contém mais de 2000 substâncias distintas, e que, além da respiração, os pulmões apresentam uma função adicional, qual seja a excreção de substâncias voláteis, o que tornou os pulmões reconhecidamente como “órgãos excretores” de gases que se encontram dissolvidos no sangue. Uma destas inúmeras substâncias voláteis excretadas pelos pulmões é o Hidrogênio (H₂), o qual pode ser facilmente medido com a utilização de um equipamento manual de teste respiratório (Figura 8).

Figura 8- Referência Ledochowiski M. Journal of Breath Research 2: 1-9, 2008.

Figura 9- Referência Eisenmann & cols. Journal of Breath Research 2: 1-9, 2008.

O ser humano sadio em jejum e em repouso não elimina H₂ porque o seu metabolismo não produz este gás, o qual somente é gerado durante o metabolismo anaeróbio. Considerando que o organismo humano em repouso não possui metabolismo anaeróbio, o H₂ produzido e excretado pelos pulmões tem origem pela ação das bactérias anaeróbias, as quais são habitantes naturais do intestino grosso, sobre um substrato não digerido pelo organismo humano. Como se sabe, o trato digestivo alberga um número elevado de bactérias, que são predominantemente anaeróbias e que produzem grandes quantidades de H₂. De fato, a concentração de bactérias, em especial as anaeróbias, alcança no íleo terminal e no intestino grosso valores de até 10¹⁵ colônias/ml. Por outro lado, no duodeno e nas porções superiores do jejuno, praticamente não ocorre colonização por bactérias anaeróbias, pois nestas porções do trato digestivo são encontradas apenas bactérias aeróbias, consideradas residentes das vias aéreas superiores e resistentes à barreira bactericida ácida gástrica, na concentração de até 10⁴ colônias/ml. Portanto, pode-se assumir, com boa margem de segurança, que o H₂ eliminado pelos pulmões dos seres humanos em repouso, durante a expiração, é produzido, quase que exclusivamente, pelo metabolismo bacteriano dos anaeróbios que colonizam o íleo e o intestino grosso. Desta forma, pode-se afirmar que, em condições normais, o H₂ mensurado no ar expirado diz respeito à quantidade da atividade metabólica das bactérias anaeróbias presentes no trato digestivo, em particular, no íleo e no intestino grosso. As bactérias anaeróbias têm a capacidade de metabolizar os carboidratos como fonte de energia para sua nutrição, os quais, em virtude desta reação química de fermentação, são “quebrados” dando a formação de ácidos graxos de cadeia pequena, CO₂ e H₂ (Figura 9).

Uma significativa parcela do CO₂ que permanece na luz do intestino é responsável pela sensação de flatulência, enquanto que os ácidos graxos de cadeia pequena exercem efeito osmótico atraindo água para o interior do lúmen intestinal, causando diarreia. O H₂ produzido no intestino atravessa a parede intestinal é incorporado na circulação sanguínea sistêmica, é transportado até os pulmões e, finalmente, é eliminado pela respiração como parte do ar expirado. A concentração de H₂ expirada pode, portanto, ser facilmente mensurada em partes por milhão (ppm) por técnica não invasiva, por um equipamento de uso manual. A concentração do H₂ mensurado na expiração é sempre um reflexo da massa de bactérias e da atividade metabólica bacteriana no trato digestivo. O momento no qual a concentração de H₂ no ar expirado se eleva durante a realização do teste respiratório fornece uma indicação em qual região do intestino se deu a fermentação.

Normas para a realização do teste do H₂ no ar expirado

Cada teste deve sempre ser iniciado com a obtenção da amostra de jejum para a mensuração do H₂ no ar expirado. Vale ressaltar que o paciente deve estar em jejum pelo período de ao menos 4 horas. Após a mensuração do valor basal de jejum, o qual deve na imensa maioria dos casos ser inferior a 5 partes por milhão (ppm), o teste respiratório pode começar. O paciente deve ingerir o conteúdo de uma solução aquosa diluída a 10% contendo 25 gramas de Inulina. Após a obtenção da amostra de jejum devem ser obtidas amostras de ar expirado sequencialmente aos 30, 60, 90, 120, 150 e 180 minutos após a ingestão da solução aquosa de Inulina.

Interpretação do Teste do H₂ no ar expirado

A interpretação do resultado do teste do H₂ no ar expirado baseia-se em 2 fatores fundamentais, a saber: 1- a concentração em ppm do Hidrogênio no ar expirado e/ou 2- o aparecimento de sintomas após a realização do teste de sobrecarga.

1- Teste Normal: No caso de haver suficiência digestivo-absortiva, não deverá ocorrer aumento significativo da concentração de H₂ no ar expirado (elevação inferior a 10 ppm sobre o nível de jejum) e nem tampouco referência a manifestações clínicas. Desta forma o teste deve ser considerado Normal (Figura 10).

Figura 10- Referência Eisenmann A. & cols. Journal of Breath Research 2: 1-9, 2008.

Figura 11- Referência Eisenmann A. & cols. Journal of Breath Research 2: 1-9, 2008.

2- Teste Anormal: Uma elevação da concentração de H₂ acima de 20 ppm sobre o nível de jejum a partir dos 60 minutos depois da ingestão da Inulina é considerado um teste anormal (Figura 11) e caso concomitantemente surjam sintomas, caracteriza o diagnóstico de “intolerância”.

Tratamento da Intolerância aos Frutanos

O tratamento da intolerância aos Frutanos é essencialmente dietético. Visa, acima de tudo, provocar alívio significativo dos sintomas digestivos que afligem o paciente, os quais afetam de forma decisiva sua qualidade de vida. Deve-se em um primeiro momento, em torno de 3 semanas aproximadamente, seguir uma dieta restrita dos FODMAPS, para que haja tempo suficiente de se obter uma observação clínica confiável quanto ao sucesso da terapêutica dietética proposta (vide Tabela 1). No caso de o paciente sentir um real alívio dos sintomas digestivos, durante este período de tratamento radical, é recomendável fazer-se a reintrodução gradativa dos alimentos contendo FODMAPS para avaliar qual o grau de tolerabilidade de cada paciente para os alimentos contendo os Frutanos mais frequentemente utilizados, pois, é necessário ter em mente que este limiar de tolerância é extremamente variável entre os diferentes pacientes. Além disso, a importância da reintrodução dos alimentos, ainda que de forma mais reduzida, faz-se necessária para evitar um possível agravo nutricional ocasionado por uma restrição dietética prolongada.