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Frumento e idrocolloidi commerciali nei processi di panificazione
Il frumento è uno dei principali cereali alla base della dieta di una vasta percentuale della popolazione mondiale. Attualmente, la stragrande maggioranza del grano prodotto a livello globale, viene utilizzato per i prodotti da forno e per la produzione di pasta [1]. Come è ben noto, la qualità del grano è estremamente variabile ed è la risultante di diversi parametri: condizioni ambientali, pratiche colturali e gestione del post raccolta [2].
Queste variabili creano sfide continue per commercianti, mugnai e le industrie che operano nel settore bakery, i quali lottano per portare sul mercato prodotti dalla qualità elevata [3]. Tale problematica, è maggiormente accentuata nell’Europa settentrionale, dove il clima tende ad avere effetti avversi sulla qualità del raccolto: l’eccesso di umidità e il conseguenziale sviluppo di malattie fungine sono tra i principali ostacoli alla causa.
Un altro problema di primaria importanza è rappresentato dalle farine di frumento a basso contenuto proteico, che necessitano di essere fortificate prima del loro utilizzo. La fortificazione avviene mediante miscelazione con altre farine, spesso di importazione, o con l’aggiunta di glutine esterno, ottenuto come sottoprodotto della saccarificazione delle colture di frumento destinate alla produzione di bio-combustibili [4] o come coprodotto dell’industria dell’amido [5].
Tutte queste pratiche, nella maggior parte dei casi risultano insostenibili economicamente per l’industria molitoria. Sulla base di questa premessa, per migliorare farine di frumento poco performanti o farine alternative, come ad esempio quelle impiegate per i prodotti gluten free, negli ultimi anni ha avuto larga diffusione l’utilizzo di idrocolloidi commerciali di origine vegetale, come l’idrossipropilmetilcellulosa (HPMC), pectina, emicellulosa, gomma arabica e la κ-carragenina.
È stato osservato come questi additivi esercitino un’influenza positiva sulla qualità dell’impasto, causando un aumento dell'assorbimento dell’acqua [6], la riduzione dell’indice di raffermamento, soprattutto nei lievitati da forno di derivazione, per via della riduzione delle interazioni glutine-amido [7] e l’aumento del volume specifico grazie alla loro capacità di imitare i comportamenti del glutine [8].
Gli idrocolloidi commerciali sono additivi e come tali vanno dichiarati in etichetta, pertanto, sebbene apportino diversi vantaggi di natura tecnologica, il loro utilizzo è incompatibile con le esigenze del moderno consumatore che va alla ricerca di prodotti sempre più naturali, quindi clean label.
Gli Esopolisaccaridi di origine microbica
Una valida alternativa clean label all’utilizzo degli idrocolloidi commerciali è rappresentata dagli esopolisaccaridi (EPS) prodotti da microorganismi come i batteri lattici (LAB) [9]. La parola stessa ci dice che si tratta di polimeri zuccherini “esterni”. In realtà con il termine EPS, non identifichiamo altro che un biofilm. Il biofilm è un aggregato di cellule microbiche associate ad una superficie e incluse in una matrice polimerica extracellulare da essi prodotta (Figura 2).
Quindi, quando parliamo di esopolissacaridi, trattiamo di polimeri ad alto peso molecolare che mostrano proprietà fisico-chimiche simili agli idrocolloidi o alle gomme commerciali. Le proprietà degli Esopolisaccaridi, unite alla loro possibilità di essere prodotti in situ (ovvero durante la fermentazione degli impasti), rende questi “bio” -additivi un importante strumento per il potenziamento dei prodotti a base di cereali.
La ricerca dell’ultimo decennio ha evidenziato la capacità degli esopolissacaridi di migliorare la qualità tecnologica, sensoriale e nutrizionale di diversi prodotti da forno [10]. In natura, esiste una grande diversità sia nel numero di specie di batteri lattici capaci di sintetizzare gli EPS, che nella tipologia di strutture di cui essi si possono comporre.
Gli EPS sono tradizionalmente noti per gli impatti positivi che tendono ad avere sulle caratteristiche reologiche e sensoriali dei latticini fermentati, come formaggio e yogurt, influenzando positivamente parametri come la texture e le proprietà organolettiche [11]. In altre circostanze, questi polisaccaridi non svolgono funzione pro-tecnologica, bensì possono rappresentare un difetto del prodotto finito come nel caso della birra, in cui generano quella che viene definita malattia del filante “Ropiness” [12].
Gli aspetti tecno-funzionali degli Esopolisaccaridi sono generalmente correlati alla loro capacità di legare l’acqua e trattenere l’umidità [13]. Inoltre, gli EPS sono riconosciuti come composti GRAS (Generally recognized as safe) e l’interesse nei loro confronti è stato ulteriormente alimentato dai diversi benefici per la salute associati al loro consumo. Quest’ultimi, derivano dal fatto che alcuni di essi, una volta ingeriti, svolgono un’azione simile a quella della fibra dietetica fungendo da potenziali composti prebiotici [14].
Gli Esopolisaccaridi possono essere classificati in base alla composizione della loro struttura, che può essere a sua volta costituita da un singolo tipo di monosaccaride (ovvero omopolisaccaridi HoPS) o da più di uno (ovvero eteropolisaccaridi HePS) [15]. Gli eteropolisaccaridi (HePS) vengono solitamente prodotti in quantità molto basse, nell'intervallo di milligrammi per litro di coltura, [15] e pertanto sono scarsamente impiegati nell’industria dei cereali e dei prodotti da forno [16].
Diverso invece il discorso per gli HoPS, che vengono prodotti in quantità abbondanti, soprattutto da batteri lattici appartenenti ai generi Lactobacillus, Streptococcus, Weissella e Leuconostoc. Essi sono costituiti da una catena ramificata caratterizzata da un singolo tipo di monosaccaride, glucosio o fruttosio, e sono chiamati rispettivamente glucani e fruttani [17]. Tra i glucani, a riscuotere maggiore successo nel campo dei lievitati da forno è sicuramente il destrano. La struttura di base delle molecole di destrano è riportata in figura 1.
Questi polisaccaridi sono sintetizzati durante la fermentazione dall’azione di un singolo enzima extracellulare prodotto dai LAB, noto come glicansucrasi, che utilizza il disaccaride saccarosio, come substrato per la loro produzione. A seconda che l’enzima sintetizzi glucani o fruttani, vengono usati rispettivamente i termini glucansucrasi e fruttansucrasi per identificare l’enzima [14, 17].
Sourdough technology e produzione in situ di destrano
Alla pari degli altri idrocolloidi, anche il destrano viene prodotto e commercializzato come formulato puro, un po’ come lo xantano,anch’esso di origine microbica, ma in quel caso andrebbe dichiarato in etichetta. Parlando di produzione in situ invece, ci riferiamo al destrano ottenuto come metabolita della fermentazione controllata per l’ottenimento di un sourdough di tipo II-
Parliamo diun impasto contenente una miscela di farina e acqua, fermentata con una combinazione batteri lattici e lieviti selezionati [18] a cui è stato aggiunto il substrato che catalizza la produzione di esopolisaccaridi (saccarosio, fruttosio, glucosio ecc.).Tuttavia, incorporare questi impasti all’interno dei lievitati da forno significa non solo arricchirli di questo biopolimero, ma anche di tutti gli aspetti legati ad un processo biotecnologico come la fermentazione, quali l’aumento dell’attività antiossidante, aumento del quantitativo di amminoacidi liberi totali, produzione di diversi composti bioattivi. nonché una maggiore digeribilità delle proteine e dell’amido [19].
In molte circostanze, sourdough con produzione in situ di destrano, ottenuti anche da materie prime alternative al frumento come farine di legumi e cereali minori (fava, sorgo, miglio perlato), incorporati nei lievitati da forno hanno fatto osservare delle significative migliorie strutturali, sensoriali e soprattutto nutrizionali sia nei prodotti convenzionali che gluten free (figura 3) [20, 21, 22].
Questi risultati fanno di questa tecnologia anche uno strumento valido per rendere appetibili al consumatore e alle imprese, materie prime che finora hanno trovato scarso impiego nel settore, a causa di problemi di natura tecnologica, la presenza di composti anti-nutrizionali (raffinosio, acido fitico, tannini condensati) e di un aspetto sensoriale non sempre giudicato gradevole dal consumatore.
Esopolisaccaridi: Prospettive future
La tecnologia della fermentazione con produzione in situ di esopolisaccaridi, e nella fattispecie destrano, considerando lo stato dell’arte e i risultati finora ottenuti, rappresenta un valido strumento per il miglioramento dei prodotti a base di cereali e per la fortificazione di farine alternative al frumento come legumi, cereali minori e pseudocereali.
Questa strategia in futuro potrà contribuire alla valorizzazione e al recupero della biodiversità e dei sottoprodotti dell’industria agroalimentare nell’ottica di un’economia circolare e sostenibile. Studi futuri dovrebbero ulteriormente indagare sui benefici per la salute legati al loro consumo e sugli accorgimenti da adottare per intensificare la diffusione di questa tecnologia su scala industriale.
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1) Arendt, E. K., & Zannini, E. (2013). Cereal grains for the food and beverage industries. Elsevier.
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Giuseppe Perri
Agronomo e dottorando di ricerca in Scienze del Suolo e degli Alimenti presso l’Università degli Studi di Bari Aldo Moro. La sua attività è stata incentrata sul recupero e la valorizzazione di materie prime vegetali alternative al frumento, da inserire in alimenti di largo consumo, utilizzando processi biotecnologici innovativi messi a punto attraverso l’attività di ricerca svolta in sede, all’estero presso il Department of Food and Nutrition dell’University of Helsinki e attraverso esperienze di trasferimento tecnologico in multinazionali che operano nel settore bakery.
