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Fibra AlimentarProdução e Composição de Alimentos
HNT0205
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Fibra Alimentar
• Introdução
• Ocorrência
• Componentes químicos
• Definições
• Métodos de Análise
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Introdução
• Hipsley (1953) propôs o termo “dietary fibre” (fibra da dieta ou alimentar).
• Cleave (1956) doenças do homem moderno ingestão de alimentos com baixo conteúdo de fibra
• Burkitt, Walker e Trowell (anos 70) estudos epidemiológicos e clínicos relação quantidade de fibra na dieta x doenças
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Introdução
• A fibra alimentar da dieta pode:• Controlar a motilidade gastrintestinal• Interferir no metabolismo da glicose e dos lipídeos• Modular a atividade metabólica das bactérias intestinais• Influenciar na concentração de componentes tóxicos no lúmen
do cólon• Contribuir na manutenção do equilíbrio do ecossistema do
intestino grosso• Contribuir para a integridade da mucosa intestinal
• Existem porém ainda muitas controvérsias em relação a:• definição • componentes químicos• métodos de análise• necessidades diárias de ingestão • efeitos fisiológicos • rotulagem de alimentos processados
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Introdução
Evolução do Conceito de Fibra
Termo Vigência Conceito Método de Análise
Fibra bruta/crua 1864-1970 Fração não digerível Tratamentos com NaOH e H2SO4
Fibra detergente 1970-1980 Fração não digerível Tratamentos com detergentes ácido e neutro
Fibra alimentar 1980-1990 Fração não digerível Tratamentos enzimáticos
Fibra alimentar antioxidante
2000-presente Fibra mais antioxidantes associados
Tratamentos enzimáticos e capacidade antioxidante
Complexo fibra ou Fração indegerível
1990-presente Fração não digerível Tratamentos enzimáticos
Prebióticos 2000-presente Compostos não digeríveis que promovem desenvolvimento da flora intestinal
Tratamentos enzimáticos e Cromatografia a líquido
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Introdução
A fibra alimentar (FA) não é uma única substância, mas ela écomposta, principalmente, de polissacarídeos interligados entre siformando uma rede tridimensional e com a presença de outrassubstâncias como proteínas de parede celular, lignina, compostosfenólicos, fitatos, oxalatos e outros
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Ocorrência
•Parede celular vegetal
• Lamela média
Acácia
Tecidos de reservaSecreções produzidas por injúrias
Compreende a maior parte da fibra alimentar ingerida
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Parede Celular
1 2
3
4
5
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Parede celular (esquematizada)
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Parede celular
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Parede celular (esquematizada)
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Polissacarídeos da parede celular
Microfibrilas de celulose
Parede celular
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Características Estruturais da Celulose
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Hemiceluloses: Xiloglucanos
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Hemiceluloses: Arabinoxilanos
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β-glucanos
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Pectinas (1)
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Ligninas
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Outros Compostos
• CarboidratosEx: rafinose, estaquiose e verbascose
• Aditivos alimentaresEx: amido modificado e metilcelulose
• Inulina e FOS
• Quitosanas
• Amido resistente
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Amido Resistente
• Tipo 1: Fisicamente ligado à matriz dos alimentos
• Tipo 2: Nativo presente nos alimentos crus
• Tipo 3: Formado nos alimentos processados –Amido Retrogradado
• Tipo 4: Quimicamente modificado
* Embora considerado como Fração não-digerível, não é avaliado através do método enzímico-gravimétrico.
*Deve ser quantificado por método específico.
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Amido Resistente
Grânulos de amido de milho em uma matriz protéica
Amido
Proteína
Tipo 1: Fisicamente ligado à matriz dos alimentos
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Amido Resistente
Tipo 2: Nativo presente nos alimentos crus
Amido de banana
Em algumas variedades, como a banana da Terra, devido a estrutura do grânulo, o amido é naturalmente resisitente a digestão enzimática.
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Amido Resistente
Tipo 3: Formado nos alimentos processados – Amido Retrogradado
30oC 40oC 50oC 60oC 65oC
70oC 75oC 80oC 85oC 90oC
Amido - aquecimento
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Sinerese
Amido Resistente
Tipo 3: Formado nos alimentos processados – Amido Retrogradado
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Tipo 4: Quimicamente modificado
Amido Resistente
Carboxi-metil amido (muito hidrofílico)
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Inulina
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Oligossacarídeos
Sacarose
Frutoligossacarídeos (FOS)
Cestose
(2 frutoses)
Nistose
(3 frutoses)
Fructofuranosil-nistose
(4 frutoses)
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Oligossacarídeos
Alimentos que contém Frutoligossacarídeos (FOS)
Alho poró Alcachofra de JerusalémYacon
Aspargo Raiz de chicória
Jicama
Aveia CebolaAlho
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Oligossacarídeos
Sacarose
Rafinose
(1 galactoses)
Estaquiose
(2 galactoses)
Verbascose
(3 galactoses)
Galactoligossacarídeos
(GOS)
Lentilha Grão-de-bico
FeijõesFavas
Ervilhas
Tremoço
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Quitina
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Agar Gracalaria; Gelidium gracilaria
Alginato Laminaria; Phaeophycase
Carragena
Chondrus crispus; Eucheuma
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Goma arábicaAcacia
Goma guar
Cymopsis Tetragonolobus
Goma locusta Ceratonia siliquia
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Goma xantana
Xanthomonas campestris
Celulose Plantas diversas
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Fontes de fibras dos alimentos e seus principais componentes químicos
Tipos de Fibras Fontes Usuais Principais Monossacarídeos
Celulose Vários farelos, vegetais e está presente em todas as plantas comestíveis
Glc
β-glicanos Grãos (aveia, cevada e centeio) GlcHemicelulose Grãos de cereais e em uma boa parte das plantas
comestíveisXil, Man, Glc, Fuc, Ara, Gal,
Agal, AglcPectinas Frutas (maçã, limão, laranjas, pomelo), vegetais,
legumes e batataAra, Gal, AGal, Fuc, Ram
Frutanos* Alcachofra, cevada, centeio, raiz de chicória, cebola, banana, alho, aspargo
Fru, Glc
Amido resistente (AR) Bananas verdes, batata (cozida/ resfriada), produtos de amido processado
Glc
Quitina (quitosanas) Fungos, leveduras, exoesqueleto de camarão, lagosta e caranguejo
Glc-amina, Gal-amina
Rafinose, estaquiose e verbascose Cereais, legumes e tubérculos Gal, Glc, FruLignina Plantas maduras Alcool sinapílico, coniferílico, p-cumarílicoAgar Algas marinhas vermelhas Gal, Gal-anidro , Xil, SO4
Carragenanas Algas marinhas vermelhas Gal, Gal-anidro, SO4Ácido algínico Algas marinhas marrons AGlc, AMan-anidroGoma karaya Exsudatos de plantas Fuc, Gal, AGal, RamGoma tragacante Exsudatos de plantas Xil, Gal, AGal, Ram, AraGoma arábica Exsudatos de plantas Gal, Ara, Ram, AGlcGoma locuste Sementes de plantas Gal, ManGoma guar Sementes de plantas Gal, ManGoma psyllium Sementes de plantas Ara, Gal, AGal, Ram, Xil
Gomas xantanas Microrganismos Glc, AGlc, Man
AGal=ácido galacturônico, AGlc=ácido glicurônico, AMan=ácido manurônico, Ara=arabinose, Fuc=fucose, Gal=galactose, Glc=glicose,
Man=manose, Ram=ramnose, Xil=xilose
* Inulina e frutooligossacarídeos (FOS)
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Fontes de Fibra Alimentar Produzidas Industrialmente
Tipos de Fibras Obenção dos Produtos Principais Monossacarídeos
FOS (Frutooligosssacarídeos Síntese enzimática a partir da Sacarose
Hidrólise enzimática da inulina da raiz do almeirão
Fru, Glc
Trans-Galactooligossacarídeos Síntese enzimática a partir da lactose Gal, Glc
Goma de Guar Modificada (PHGG) Hidrólise enzimática dos galactomananos da goma de guar
Gal, Man
Polidextrose (PDX) Polimerização da glicose a quente na presença de vácuo, sorbitol e ácido cítrico
Glc
Maltodextrina Resistente (MDR) Hidrólise ácida do amido de milho seguida de hidrólise enzimática
Glc
Fru=frutose, Gal=galactose, Glc=glicose, Gal=galactose, Man=manose
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Classificação quanto a Solubilidade em Água
Insolúvel
• celulose
• hemicelulose
• pectinas
• lignina
Solúvel
• pectinas
• β-glicanos
• gomas
• mucilagens
• exsudatos
• hemiceluloses solúveis
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Característica Comp. da fibra Descrição Fontes
Insolúvel emágua/menosfermentável
Celulose • Principal componente estrutural da parede celular• Insolúvel em álcali concentrado• Solúvel em ácido concentrado
Hemicelulose • Polissacarídeo da parede celulara• Contém backbone de áçucares com ligações β-1,4
Solúvel em álcali diluído
Cereais
Lignina • Componente da parede celular (não-açúcar)• Complex cross-linked phenyl propane polymer• Resists bacterial degradation
Todas as plantas, mais rico emcaules comestíveis
Solúvel emágua/maisfermentável
Pectina
• Componente da parede celular primária. Ácido D-galacturônico é o principal component da estrutura
• Solúvel em água• Formadora de gel
Frutas, hortaliças, sementes, tubérculos, raízes, caules
Gomas e Mucilagens • Secretedas em partes da planta que sofreram injúriamecânica (cortes, por ex.)
• Encontradas em certas sementes, algas e bactérias• Uso alimentar e farmacêutico
Sementes (guar, feijão locusta),extrato de algas (carragena,alginatos), bacteriana (xantana,gelana)Extratos de plantas (goma acacia,goma karaya, goma tragacante)
• Previne a dessecação do endosperma na semente• Uso na indústria de alimentos como estabilizante
Frutas, hortaliças, sementes, tubérculos, raízes, caules
Classificação quanto a Solubilidade em Água
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•Aumento de viscosidadediminui a absorção de nutrientes
•Polissacarídeos maisramificados e iônicosaumentam solubilidade
Porosidade e área superficial influenciam a fermentação
• Aumento da massa fecalafeta o trânsito, excreção e capacidade de fermentação
• Açúcares associadoscom água por meio de ligações de Hidrogênio
• Fiibra Insolúvel retémágua aumentando a massa fecal
• Hidratação permite a formação de estruturasgel
Capacidadede reter
água
Tamanhoda massa
Viscosidade&
Solubilidade
Áreasuperficial
Propriedades fisico-químicas da Fibra Alimentar
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14
12
10
8
6
4
2
0
Fibra alimentar em várias fontes (g/100g)
Fibra Insolúvel
Fibra Solúvel
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Ingestão Recomendada de Fibra total
gramas/dia
FDA 25American Dietetic Association 20-35IDR 28*
*Considerando uma ingestão diárias de 2000 Kcal (14g/1000 Kcal)
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Grãos1 a 2 gramas de fibra por porção• 1 fatia de pão integral ou de centeio bread• 30 gramas de ceel pronto para comer• ½ xícara de cevada ou aveia
Hortaliças2 a 3 gramas de fibra por porção• 1 xícara de broto de feijão• ½ xicara de brócolis cozido, couve-de-Bruxelas, repolho, cenoura, couve-flor, couve, milho, berinjela, vagem, ervilhas, cogumelo, quiabo, nabo, batatas, abóbora, espinafre , batata-doce, acelga• ½ xicara de pimentões crus ou cenouras cruas picados
FrutasFresca, congelada ou seca - 2 gramas de fibra por porção• 1 maçã média, banana, kiwi, nectarina, laranja, pêra• ½ xícara amoras, mirtilos, framboesas ou morangos• Sucos de frutas contém pouca fibra
Leguminosas6 a 8 gramas de fibra por porção• ½ xícara de feijões cozidos (preto, fradinho, carioca, rajado)Algumas leguminosas provém 5 gramas de fibra por porção:• ½ lentilha, feijão de lima, ervilhas, grão-de-bico
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Definições
FA Alimentos Funcionais interfere em uma ou mais
funções do corpo “um alimento pode ser considerado
funcional se for demonstrado de maneira satisfatória que possa
agir de forma benéfica em um ou mais funções do corpo, além
de se adequar à nutrição, de certo modo melhorando a saúde e
o bem-estar, ou reduzindo o risco de doenças” (Roberfroid,
2000)
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Definições
Fibra alimentar estimula o crescimento de bactérias benéficas.
Prebióticos “são ingredientes alimentares que não são
digeridos e que afetam de maneira benéfica o hospedeiro por
estimular seletivamente o crescimento e/ou a atividade de uma
ou de um número limitado de bactérias do colón”
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O que acontece com a fibra no sistema digestivo
Estômago
•Fibra alimentar é misturada com alimentoparcialmente digerido no estômago
Intestinodelgado
•Não são hidrolisadas pela amilase pancreática•Fibra solúvel “aprisiona” açúcares, colesterol, gordura,
diminuindo sua absorção•Hidratação da fibra leva a formação de gel, aumenta a
viscosidade do bolo alimentar
Cólon
•Polissacarídeos da fibra são metabolizados por bactériasdo cólon produzem ácidos graxos de cadeia curta(acético, propiônico & butírico), H2, CO2 & biomassa
•Promovem melhor atividade intestinal e ajudam no volume fecal
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Fermentação colônica
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Fermentação colônica
Efeitos:
Redução de pH
Produção de gases
Produção de ácidos graxos de cadeia curta(acético, propiônico, butírico)
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Fermentação colônica▪ A fermentação colônica é um processo digestivo eficiente, uma vez que o amido é
quase totalmente degradado. Geralmente, mais da metade das fibras consumidas são degradadas no cólon, o resto é excretado nas fezes
Fatores que afetam a utilização de açúcares fermentáveis são:▪ Solubilidade: substratos mais solúveis, sendo mais acessíveis às enzimas
hidrolíticas provavelmente serão degradados rapidamente
▪ Motilidade digestiva e diferenças individuais na microflora também podem modular a fermentação
Fibra Fermentabilidade (%)
Celulose 20-80
Hemicelulose 60-90
Pectina 100
Goma Guar 100
Ispaghula 55
Farelo de trigo 50
Amido resistente 100
Inulina e oligossacarídeos 100 *
*se não estiverem em excesso, caso contrário inibem atividade das enzimas bacterianas
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Absorção & metabolismo dos produtos finais da fermentação
▪ Uma parte dos produtos de fermentação é utilizada por bactérias que produzem energia e carbono necessários para a síntese e crescimento da flora
▪ Outra parte é eliminada nas fezes▪ A parte principal é absorvida pela mucosa colônica
▪ Ácidos Graxos de Cadeia Curta (AGCC)▪ A absorção de AGCC é rápida▪ AGCC estimula a proliferação de células epiteliais do colon▪ AGCC não metabolizado na mucosa é oxidado no fígado
Gases▪ Apenas uma fração de gases está disponível para absorção, H2 e CH4
são excretados como gases de respiração.▪ Grande parte dos gases são consumidos no lúmen colônico pelas
bactérias. Os gases não utilizados são excretados.
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Redução do risco de câncerCÂNCER COLORRETAL
▪ A incidência de câncer colorretal foi menor nas pessoas que ingeriram fibras alta quantidade
▪ Mesmo que o efeito protetor do consumo de fibra na ocorrência de câncer colorretal ainda seja questionável, foi demonstrado que a suplementação com Psyllium resultou em uma diminuição significativa
CÂNCER DE MAMA
▪ Verificou-se que as mulheres que tiveram maior consumo de fibras apresentaram risco de câncer de mama 40% inferior às mulheres com baixa ingestão (abaixo do recomendado diariamente)
▪ Os resultados de pequenos ensaios de intervenção a curto prazo em mulheres em pré-menopausa e pós-menopausa sugerem que dietas com baixo teor de gordura (10% -25% de energia) e alta fibra (25-40 g / dia) podem diminuir os níveis circulantes de estrogênio, aumentando sua excreção e promovendo o metabolismo destes hormônios para formas menos ativas.
Psyllium, nome dado a fibra extraída
de sementes de Plantago ovata
Nomes comerciais: Metamucil, Fybogel, Konsyl e Lunelax
Plantago ovata
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ControvérsiaDietas ricas em fibra realmente reduzem risco de câncer coloretal?
Journal of American Medical Association
(JAMA). 2005; 294: 2849-2857.
Conclusão: Não há relação entre consumo elevado de fibras e menor risco de câncer coloretal.
Contudo...Consumo abaixo de 10g FAT/dia aumenta o risco.
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Interação fibra-fármaco
Tipo de fármaco
Fármacos que atuam no Sistema nervoso
Fármacos que atuam emdislipidemias
• Lítio ingerido com psyllium diminui os níveis sanguíneos do fármaco. Outras fibras também reduzema absorção de lítio
• Dietas ricas em fibra levam a decréscimo do níveis séricos de antidepressivos. Consumo de suplementos de farelo de trigo como suplemento com levodopa (usada no tratamento de Parkinson), aumentou os níveis séricos do fármaco.
Agentes hipoglicemiantes • Glucomanano pode influenciar a absorção intestinal de Glibenclamida, diminuindo a biodisponibilidade do fármaco
Fármacos que atuam no Sistema cardiovascular
• Adição de farelode trigo diminui os níveis plasmáticos de digoxina
Antibióticos • Rifamixina diminui a ação bacteriana sobre a fibra alimentar
• Gemfibrozil administrado com goma guar resultou no em aumento do efeito redutor de lipídios. Redução no colesterol total e LDL foi maior.
• Em hamster alimentados com dieta rica em colesterol, tiveram maior redução no níveis de LDL nosque receberarm Colestiramina com Psyllium do que hamster que receberam o fármacoisoladamente.
• Pectina reduz a absorção intestinal de Lovastatina, fármaco redutor de colesterol, diminuindo a eficácia do tratamento.
Resultados
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Interação fibra-nutriente
O aumento da ingestão de fibras alimentares diminui a absorção / biodisponibilidade de vários minerais
Mineral/Fator de ligação Mecanismo
Oxalato O oxalato e a fibra alimentam se ligam ao mineral para formar o complexo fibra-mineral-oxalato que é menos facilmente quebrado durante a digestão, diminuindo assim a biodisponibilidade do mineral
Taninos Liga Fe formando tanatos de ferro insolúveis que levam a menorabsorção de ferro-heme
Ferro Taninos e fitatos presentes em certos alimentos prejudicam a absorção de Fe. Tanto a absorção de Fe-heme como Fe-não-heme é prejudicada devido à propriedade quelante de fitatos
Zinco Centeio, cevada, aveia, triticale, são ricas fontes de fitatos e dificultam a absorção de Zn.
Cálcio & Cobre Fitatos constituintes do farelo de trigo
Cromo Cr não é quelado por fitatos. Não há diminuição de absorção
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Papel da fibra na absorção de compostos fenólicos
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Papel da fibra na absorção de carotenóides
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Efeitos adversos
Fibra Alimentar (FA)
Algumas pessoas experimentam cólicas abdominais, inchaço ou flatulência ao aumentar abruptamente a ingestão de FA. Estes podem ser minimizados aumentando a ingestão de FA gradualmente e aumentando a ingestão de fluido para ao menos 2 litros / dia
Fibra isoladas e suplementos
▪ Sintomas gastrointestinais: O uso de goma guar, inulina, FOS, RS e psyllium pode causar dificuldade gastrointestinal. Suplementos de goma guar para perda de peso tem sido associado a obstrução esofágica e do intestino delgado
▪ Adenomas Colorretais: A suplementação com 3.5g / dia de psyllium por longo tempo (3 anos) pode resultar em significantes aumento de adenomas colorretais
▪ Alergia e anafilaxia: pessoas com alergias de marisco devem evitar suplementos com quitina / quitosana. Já foi indentificada alergia a inulina. Pessoas devem evitar alimentos contendo tal composto, sob risco de anafilaxia.