BEHAVIORAL AND PHYSIOLOGICAL DRIVERS OF OBESITY: AN INVESTIGATION USING A SENSORY APPROACH

It is well known that the pathology of obesity is considered a disease with a multifactorial etiology. However, fairly poor data have been reported on the influence of variables which are deeply-rooted in human mind and determine food habits. Recent evidences have suggested that factors related to the sensory perception may explain weigh excess. Indeed, food perception and food liking are the result of multiple sensory modalities, including visual, olfactory, gustatory, and somatosensory inputs. In particular, the odor and taste cues of foods play a pivotal role in food choice, acceptability and, thus, energy intake. Despite the relationship between sensory perception and food intake is evident, the studies available on this topic are very few in number and results are rather contradictory and not easy to compare. The overall aim of this Ph.D. thesis was to study behavioral and physiological variables involved in the phenomenon of obesity using a sensory approach. Specific goals were: 1) the evaluation of taste sensitivity, food neophobia and food liking in normal-weight and obese subjects; 2) the study of multisensory interactions (odor-taste-texture) in a model food (custard dessert) and food liking in relationship with gender and nutritional status; 3) the evaluation of the influence of ambient odor exposure on salivation, appetite and food intake. The results showed that obese subjects differed in terms of taste sensitivity from normal-weight subjects. More specifically, the obese subjects involved were less sensitive to taste stimuli compared to the lean subjects. These differences may lead subjects with higher BMI to prefer foods rich, for example, in sugar and fat in order to compensate their reduced sensitivity. This hypothesis is supported by the liking scores, provided by obese subjects, to the high energy dense food products which were significantly higher compared to the scores given by the normal-weight subjects. No differences in food neophobia scores have been found in the two groups of subjects. The multisensory interactions (odor-taste-texture) occurred differently in relation to BMI and, to a lesser extent, to gender. Indeed, a model food (custard dessert) modified with aromas and thickener agents produced strongest sensory interactions (odor-taste, odor-flavor and odor-texture) in subjects with higher BMI, especially in women, compared to the control group. The addition of a stimulus signaling high-calorie products, such as butter aroma, modified the perception of different sensory characteristics in a more effective way in obese subjects compared to the normal-weight. For example, obese subjects perceived the modified samples, added with butter aroma, as sweater without the addition of sugar. Finally, the ambient odors exposure affected behavioral and physiological responses involved in eating behavior. In particular, the exposure to odor signalling high-energy dense food products increased the total eaten amount of a model food (chocolate rice), the salivation and the appetite. The ability of odors to influence the amount of food ingested, and therefore the amount of energy assimilated by individuals, could be a useful instrument to prevent overeating in obese individuals steering food intake away from high energy unhealthy foods, towards healthier choices. In conclusion, it is evident that investigate the phenomenon of obesity applying an innovative sensory approach is interesting in order to better understand and stem the complex issue of overeating. Indeed, it could be possible to drive food preferences, food choices and food intake focusing on sensory cues. How the mechanism of brain integration occurs in subjects with different nutritional status might be taken in to account in order to develop new food products with a reduced caloric intake but satisfying for the consumer.

La patologia dell’obesità attualmente può essere considerata una malattia a eziologia multifattoriale. I dati relativi allo studio delle variabili che sono profondamente radicate nella mente umana e che determinano le abitudini, tuttavia, sono relativamente scarsi. Studi recenti hanno ipotizzato che i fattori legati alla percezione sensoriale forniscono informazioni utili per indagare il fenomeno dell’incremento di peso. La percezione e il gradimento del cibo, infatti, sono il risultato di molteplici stimoli sensoriali, visivi, olfattivi, gustativi, e somatosensoriali. In particolare, gli stimuli olfattivi e gustativi giocano un ruolo centrale nella scelta degli alimenti, nell'accettabilità e, di conseguenza, nell'assunzione di energia. Nonostante la relazione tra percezione sensoriale e assunzione di cibo sia evidente, gli studi disponibili anche su questo argomento sono limitati, i risultati sono contraddittori e non facilmente confrontabili. L'obiettivo generale di questa tesi di dottorato è stato quello di studiare le variabili comportamentali e fisiologiche coinvolte nel fenomeno dell’obesità utilizzando un approccio sensoriale, attraverso: a) la valutazione della sensibilità gustativa, della neofobia alimentare e del gradimento alimentare in soggetti normopeso e obesi; b) lo studio delle interazioni multisensoriali (odore-gusto-consistenza) in un alimento modello (crema dessert) e del gradimento in relazione al sesso e allo stato nutrizionale; c) la valutazione dell'influenza dell'esposizione agli stimoli olfattivi nell’ambiente circostante sulla salivazione, sull’appetito e sull'assunzione di cibo. I risultati hanno dimostrato che i soggetti obesi hanno una distorta sensibilità gustativa rispetto ai soggetti normopeso. In particolare, i soggetti obesi coinvolti sono risultati meno sensibili agli stimoli gustativi rispetto ai soggetti normopeso. Queste differenze nella percezione gustativa potrebbero portare i soggetti con un elevato indice di massa corporea (IMC) ad avere diverse preferenze alimentari rispetto ai soggetti normopeso, prediligendo prodotti alimentari ricchi per esempio di zuccheri e grassi, in grado di sopperire alla ridotta sensibilità. Questa ipotesi è avvalorata dai punteggi di gradimento significativamente più elevati dati dai soggetti obesi ai prodotti ad alta densità energetica rispetto ai soggetti normopeso. Differenze significative non sono state invece riscontrate tra gli indici di neofobia alimentare nei due gruppi di soggetti coinvolti. Le interazioni multisensoriali (odore-gusto-consistenza) si sono dimostrate diverse in relazione all’IMC e, in misura minore, al sesso. Infatti, l’aggiunta di aromi e agenti addensanti a un prodotto modello (crema dessert) ha generato maggiori interazioni sensoriali (odore-gusto, odore-flavor e odore-consistenza) soprattutto nelle donne con elevato IMC rispetto al gruppo di controllo. L’aggiunta di uno stimolo riconducibile a prodotti ad alta densità energetica, come per esempio l’aroma di burro, ha infatti modificato la percezione di caratteristiche sensoriali in modo più efficace nei soggetti obesi rispetto al gruppo di controllo. Gli individui obesi hanno, per esempio, percepito l’aumento della dolcezza in seguito all’aggiunta di aroma burro senza una effettiva aggiunta di zucchero al prodotto. Infine, l'esposizione agli odori nell’ambiente circostante ha influenzato sia le risposte comportamentali sia quelle fisiologiche coinvolte nel consumo alimentare. L'esposizione agli odori riconducibili a prodotti ad alta densità energetica, in particolare, ha aumentato la quantità consumata di un prodotto modello (riso al cioccolato), la salivazione e l’appetito. La capacità degli odori di influenzare la quantità di cibo ingerito e, quindi, la quantità di energia assimilata, potrebbe essere uno strumento utile per prevenire l'eccessivo consumo di cibo da parte degli individui sovrappeso e obesi e guidarli verso scelte più sane. In conclusione, lo studio dell’obesità utilizzando un approccio sensoriale risulta interessante e innovativo per una miglior comprensione del fenomeno e per la messa a punto di strategie che ne contrastino lo sviluppo. Gli stimoli sensoriali, infatti, potrebbero essere utilizzati nell’indirizzare i consumatori a una minore assunzione di cibo e verso scelte di prodotti alimentari più salutari. Inoltre, considerando i meccanismi di integrazione degli stimoli sensoriali a livello cerebrale si potrebbero sviluppare nuovi prodotti alimentari a ridotto apporto calorico, soddisfacenti per il consumatore.