È essenziale identificare quali prodotti lattiero-caseari senza lattosio siano stati sottoposti a questi processi per rilevare la contaminazione degli alimenti.
Latticini senza lattosio ed ossido di grafene. Possibile causa di intolleranza al lattosio ?
Studio di riferimento
Trusek, A.; Dworakowska, D.; Czyzewska, K. (2020). 3D enzymatic preparations with graphene oxide flakes and hydrogel to obtain lactose-free products. Food and Bioproducts Processing, 121, pp. 224-229. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2020.03.002
Introduzione
L’intolleranza al lattosio è un problema causato dall’incapacità dell’intestino tenue di produrre la lattasi, l’enzima che consente la trasformazione del lattosio in glucosio e galattosio.
Questo può causare diarrea, gas, gonfiore e digestione pesante dopo aver ingerito latticini.
I latticini senza lattosio sono generalmente sviluppati per facilitare la digestione alle persone intolleranti, evitando le condizioni e i problemi già menzionati.
In questo post si scoprirà che molti metodi utilizzati per produrre alimenti senza lattosio prevedono l’utilizzo dell’ossido di grafene.
Fatti analizzati
La ricerca di Trusek, A.; Dworakowska, D.; Czyzewska, K. (2020) mostra che l’ossido di grafene GO può essere utilizzato come veicolo nell’immobilizzazione enzimatica, consentendo di inibire l’enzima responsabile della generazione di lattosio nei processi di fermentazione dei prodotti lattiero-caseari.
Per questo motivo, “l’articolo sviluppa un metodo di attivazione chimica prima dell’immobilizzazione delle molecole enzimatiche. Questa proprietà dell’ossido di grafene permette di immobilizzare l’enzima β-galattosidasi dopo l’attivazione del GO con divinilsulfone“.
La β-galattosidasi (o beta galattosidasi) è l’enzima utilizzato per ottenere prodotti senza lattosio.
La β-galattosidasi è inoltre responsabile della fermentazione degli zuccheri del lattosio, permettendo la produzione di formaggio, yogurt e altri latticini; in altre parole, è un enzima che catalizza l’idrolisi dei galattosidi a monosaccaridi.
Per quanto riguarda il “divinilsulfone“, si tratta di un composto chimico con struttura molecolare “C4H6O2S” che può essere derivato dal gas mostarda (Grant, WM; Thomas, CC 1987), considerato un prodotto pericoloso a causa delle sue proprietà tossiche, corrosive e irritanti.
Il divinilsulfone è stato utilizzato in altri casi per produrre idrogel porosi (Sannino, A.; Madaghiele, M.; Conversano, F.; Mele, G.; Maffezzoli, A.; Netti, PA; Nicolais, L. 2004) e per la produzione di farmaci e agenti incapsulanti (Morales-Sanfrutos, J. ; Lopez-Jaramillo, FJ; Elremaily, MA; Hernández-Mateo, F .; Santoyo-Gonzalez, F. 2015) o l’attivazione delle proprietà di altri composti come il chitosano (Pinheiro, BB; Rios, NS; Aguado, ER; Fernandez-Lafuente, R.; Freire, TM; Fechine, PB; Goncalves, LR 2019).
Gli autori affermano che il processo di separazione del lattosio con questo metodo è efficace e veloce, consentendo di ottenere una bassa concentrazione di lattosio nel flusso effluente a una temperatura molto bassa, 6°C, che corrisponde alle condizioni di conservazione del latte refrigerato.
Per risolvere questi problemi, gli autori hanno sviluppato due approcci fondamentali : da un lato, la separazione enzimatica, risolta combinando i fiocchi di GO con divinil solfone per separare e isolare l’enzima β-galattosidasi, e dall’altro, lo sviluppo di un metodo di produzione meno costoso.
Gli autori riassumono così il problema : “Lo svantaggio principale dei veicoli a base di grafene in scaglie è la difficoltà di separarli dalla soluzione a causa delle dimensioni e della densità delle particelle. Questo svantaggio crea problemi durante la preparazione del supporto e durante la sua applicazione.
In lavori precedenti è stato sviluppato un metodo di separazione dei fiocchi GO, basato sulla centrifugazione ultraveloce (Trusek, A. 2019). Il metodo era efficiente, ma costoso, in particolare nell’applicazione su larga scala.
Per risolvere questo problema, sono state proposte preparazioni 3D basate sull’incapsulamento delle scaglie di GO. Il nuovo metodo combina applicazioni di idrogel e GO“.
Sebbene il metodo consenta di eliminare il lattosio a basso costo, gli autori non ne spiegano il processo di eliminazione. Infatti, ipotizzano il rilascio di scaglie di grafene nella soluzione abbinata al latticino, come riportato nel paragrafo successivo : “L’incapsulamento del grafene nei fiocchi dell’idrogel ha permesso di ottenere facilmente i preparati, così come di confezionarli nella colonna del reattore di distillazione chimica.
Non c’erano resistenze idrauliche durante il flusso del substrato attraverso la colonna. Inoltre, le capsule di alginato non si sono rotte, evitando così il rilascio di scaglie di grafene nella soluzione“.
Ciò solleva molte domande e problemi irrisolti nell’articolo, dato che il prodotto alimentare è a diretto contatto con la soluzione contenente scaglie di grafene.
Tra le conclusioni, va notato che “la procedura sviluppata per la preparazione di vettori 3D può essere utilizzata per qualsiasi enzima“.
Ciò significa che l’ossido di grafene, insieme ad altri componenti, può essere utilizzato per inibire o immobilizzare tutti i tipi di enzimi.
Questa affermazione è corroborata da molti altri ricercatori, come si può vedere in (Zhang, J.; Zhang, F.; Yang, H.; Huang, X.; Liu, H.; Zhang, J.; Guo, S., 2010), che considerano l’ossido di grafene come “la matrice per l’immobilizzazione enzimatica” ; affermano infatti che “l’immobilizzazione dell’enzima sui fogli di GO potrebbe facilmente avvenire senza l’utilizzo di reagenti di reticolazione o ulteriori modifiche superficiali“.
Ciò è dovuto alla capacità di adsorbimento del grafene che provoca l’inibizione dell’enzima, come mostrato nel grafico della distribuzione della velocità di reazione di immobilizzazione, vedere la figura 1.
Figura 1 : campioni di ossido di grafene, diagramma del processo di immobilizzazione dell’enzima e distribuzione dell’immobilizzazione minuta. (Zhang, J.; Zhang, F.; Yang, H.; Huang, X.; Liu, H.; Zhang, J.; Guo, S. 2010)
Poiché l’ossido di grafene presenta particolari proprietà per l’immobilizzazione degli enzimi, questa tecnica è stata studiata per l’immobilizzazione delle idrolasi, una famiglia di enzimi digestivi, tra cui la lattasi, indicata nella classificazione EC3 sotto il codice “3.2.1.108” della sottofamiglia delle glucosidasi.
Secondo Husain (2016), è possibile immobilizzare le idrolasi con nanoparticelle magnetiche, incluso l’ossido di grafene in combinazione con magnetite Fe3O4.
Pertanto, è possibile che l’ossido di grafene GO, da solo o in combinazione con altri componenti nell’intestino tenue, possa inibire la lattasi, responsabile della digestione del lattosio, causando intolleranza al lattosio.
Questo effetto di immobilizzazione è confermato anche da (Chen, L.; Wei, B.; Zhang, X.; Li, C., 2013), che curiosamente utilizza grafene e aerogel Fe₂O₃ (o triossido di ferro), con una magnetizzazione a saturazione più elevata (23-54 emu/g⁻¹).
L’emu/g (unità di misura magnetica per definire il rapporto di magnetizzazione per massa) è un’unità di misura utilizzata in magnetismo.
Un altro studio simile è quello di Jiang et al. (2012), in cui “i nanocompositi magnetici di ossido di grafene modificati con nanoparticelle di Fe3O4 sono riusciti a immobilizzare la tripsina“.
La tripsina è un enzima essenziale per la digestione, prodotto nel pancreas e secreto nel duodeno per idrolizzare i peptidi che favoriscono l’assorbimento delle proteine nel cibo.
Altri studi
Altri studi confermano il ruolo dell’ossido di grafene nella preparazione di latticini senza lattosio.
Un esempio è rappresentato dallo studio di (Morelos-Gomez, A.; Terashima, S.; Yamanaka, A.; Cruz-Silva, R.; Ortiz-Medina, J.; Sánchez-Salas, R.; Endo, M., 2021) che hanno sviluppato membrane di ossido di grafene per il latte senza lattosio.
Le membrane sono in grado di filtrare il lattosio con una capacità di permeazione superiore a 2,5 kg per m2 al giorno.
Gli autori affermano che “le simulazioni di dinamica molecolare (MD) dimostrano che il lattosio mostra principalmente deboli interazioni di van der Waals con gli strati di GO, consentendo al lattosio di diffondersi attraverso i nanocanali delle membrane di GO, mentre il grasso e le proteine rimangono nel latte“.
Queste proprietà di filtrazione sono simili a quelle riscontrate nella filtrazione delle acque reflue (Fathizadeh, M. ; Xu, WL ; Zhou, F. ; Yoon, Y. ; Yu, M. 2017 | Wang, J. ; Zhang, P .; Liang, B .; Liu, Y . Xu, T.; Wang, L.; Pan, K. 2016), incluso l’uranio (Hu, X.; Wang, Y.; Yang, J.O.; Li, Y.; Wu, P.; Zhang, H.; Liu, Z. 2020 | Li, Z.; Chen, F.; Yuan, L.; Liu, Y.; Zhao, Y.; Chai, Z.; Shi, W. 2012).
Tuttavia, come gli altri studi, non vengono analizzati residui o tracce di grafene nel latte e negli altri prodotti caseari, che possono causare intossicazioni o avvelenamenti dei consumatori, con tutti gli effetti collaterali e i danni causati dall’ossido di grafene.
Merita particolare attenzione il lavoro di (De-Brito, AR; de-Carvalho-Tavares, IM; De-Carvalho, MS; De-Oliveira, AJ; Salay, LC; Santos AS ; Franco, M., 2020) che studiano l’interazione della “lattasi” in una matrice di nanotubi di carbonio CNT, che sono nanofogli cilindrici di grafene.
I ricercatori dimostrano che “l’enzima lattasi viene assorbito nell’area tubulare dei nanotubi di carbonio. Dall’analisi spettroscopica a fluorescenza è emerso che l’emissione di fluorescenza della lattasi è dovuta principalmente al residuo di triptofano (TRP) e che tale fluorescenza è stata ridotta in presenza di CNT, il che dimostra l’interazione tra questi componenti“.
Questa affermazione rafforza la tesi secondo cui l’ossido di grafene potrebbe inibire o immobilizzare molti degli enzimi digestivi, causando problemi di intolleranza al lattosio e altre possibili controindicazioni che non sono state ancora scoperte.
Figura 2. : microscopia elettronica a scansione dell’esperimento di immobilizzazione enzimatica con nanotubi di carbonio CNT (ossido di grafene). (de-Brito, AR; de-Carvalho-Tavares, IM; de-Carvalho, MS; de-Oliveira, AJ; Salay, LC; Santos, AS; Franco, M. 2020)
Un altro esempio di immobilizzazione enzimatica è quello riportato da Zhou, L. et al. (2012), nel quale la “glucosio ossidasi” viene inibita con l’ossido di grafene.
La glucosio ossidasi è l’enzima che aiuta a scomporre gli zuccheri per favorirne il metabolismo.
Ovviamente, se la glucosio ossidasi viene immobilizzata, potrebbero manifestarsi disfunzioni metaboliche.
Sebbene lo studio fosse orientato allo sviluppo di bioelettrodi e biosensori, dimostra che l’ossido di grafene può interferire con la funzione metabolica dell’organismo, come suggerito e affermato in precedenza da (Papi, M.; Lauriola, MC; Palmieri, V.; Ciasca, G.; Maulucci, G.; De-Spirito, M. 2015 | Volkov, Y. ; McIntyre, J. ; Prina-Mello, A. 2017; Zhang, Y.; Qin, L.; Sun, J.; Chen, L.; Jia, L.; Zhao, J.; Sang, W. 2020; Jastrzębska, AM, Kurtycz, P. e Olszyna, AR 2012; Singh, Z. 2016 | Jarosz, A.; Skoda, M.; Dudek, I.; Szukiewicz, D. 2016 | Montagner, A.; Bosi, S.; Tenori, E.; Bidussi, M.; Alshatwi, AA; Tretiach, M.; Syrgiannis, Z. 2016).
Riflessioni finali
È stato dimostrato che i prodotti lattiero-caseari senza lattosio potrebbero essere il risultato dell’applicazione di tecniche di filtrazione dell’ossido di grafene, finalizzate all’eliminazione del lattosio.
Tuttavia, in nessuno degli studi consultati si analizzano i possibili residui di ossido di grafene nei prodotti alimentari e non vengono nemmeno indicati la tossicità e gli effetti negativi che questo composto può avere sull’organismo umano.
È essenziale identificare quali prodotti lattiero-caseari senza lattosio siano stati sottoposti a questi processi per rilevare la contaminazione degli alimenti.
Ciò richiede analisi di laboratorio.
I ricercatori confermano inoltre la capacità dell’ossido di grafene, in nanoparticelle, da solo o in combinazione con altri elementi magnetici come Fe2O3 e Fe3O4, di inibire o immobilizzare tutti i tipi di enzimi presenti nell’intestino tenue.
L’incidenza degli enzimi in altri organi non è stata ancora analizzata, ma la letteratura scientifica conferma che il coinvolgimento potrebbe essere più esteso, poiché l’ossido di grafene influisce sul metabolismo delle cellule (Jarosz, A.; Skoda, M.; Dudek, I.; Szukiewicz, D., 2016).
In tale articolo vengono spiegati lo stress ossidativo e l’interruzione dell’omeostasi mitocondriale.
Le persone che hanno ricevuto il cosiddetto “vaccino” potrebbero sviluppare intolleranza al lattosio e problemi correlati all’immobilizzazione degli enzimi, a causa della capacità dell’ossido di grafene di interferire con il suo corretto funzionamento.
Potrebbe anche essere il caso che le persone con intolleranza al lattosio abbiano alte concentrazioni di ossido di grafene o nanoparticelle metalliche nell’intestino tenue.
D’altra parte, l’ossido di grafene potrebbe interferire con il normale funzionamento della tripsina, in quanto in grado di inibire gli enzimi, il che spiegherebbe indigestione, nausea, reflusso, dolore addominale e persino diarrea.
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