Alimenti e bevande 1

Alimenti e bevande

I cereali

(Il grano saraceno non è un cereale) Il frumento è il cereale maggiormente prodotto a livello mondiale. La cariosside può essere vestita, cioè ricoperta da glume o brattee, questi ultimi tegumenti sono associati ai del frutto. In altri cereali, invece, i rivestimenti si separano facilmente e questi cereali sono definiti 'nudi', ad esempio il frumento. Questa distinzione è importante perché dai due diversi tipi si possono ottenere diverse farine.

Il frumento: grano tenero e duro

Il grano tenero è il più importante tra i cereali e le due varietà conosciute sono: il grano duro. Il grano tenero è adatto alla panificazione ed è molto ricco di amido, all'estero si parla di grano soft, mixed e hard. La parete cellulare delle cellule che compongono il grano duro è molto sottile e questo ne determina un minor assorbimento di acqua, man mano che si passa dalla tipologia soft a quella hard la parete cellulare si ispessisce di più e questo ne determina un maggior assorbimento di acqua.

All'interno delle cellule troviamo i granuli di amido circondati da una matrice proteica e a dividerli troviamo degli 'spazi vuoti'. Esistono delle differenze se si comparano queste strutture interne tra grano soft ed hard. Nel grano tenero, nelle varietà soft, il legame tra granuli di amido e proteine non è molto forte, e al microscopio questi granuli di amido 'liberi' sembrano opachi. La rottura dei legami tra proteine ed amido durante la macinazione porta ad avere molti meno granuli di amido rotti, la rottura del legame avviene attraverso le pareti cellulari. Nel grano hard e nel grano duro, al microscopio, i granuli di amido e le proteine sembrano 'vetrosi' perché sono molto legati tra di loro, questo forte legame comporta un maggior assorbimento d'acqua e le pareti cellulari sono molto ricche di 'arabinoxilani' (carboidrati complessi).

Man mano che si macina si ha una rottura di questo legame con la formazione di granuli di amido rotti che hanno notevole importanza in panificazione ed in pastificazione. Man mano che ci avviciniamo al grano duro, la rottura dei granuli di amido è molto maggiore, attraverso la rottura del legame all'interno dei granuli stessi e non attraverso le pareti cellulari. Il grano duro è adatto per la preparazione di paste alimentari ed è molto ricco di glutine, all'estero si parla di grano durum (per la pasta). Il grano tenero ha una maggiore produzione nel nord Italia, mentre il duro è più coltivato al sud e al centro.

L'industria molitoria italiana sta affrontando una crisi molto importante e questo ha fatto sì che iniziassimo ad importare il frumento di forza dall'estero. Dipendiamo dall'estero per il 60%, soprattutto per i frumenti che hanno un elevato contenuto proteico. Le importazioni riguardano soprattutto il grano tenero.

La cariosside

Nella cariosside si riconosce una parte esterna: il pericarpo, una parte centrale: l'endosperma e il germe. Il germe è ricco di grassi e proteine e generalmente viene scartato durante la molitura, perché altrimenti porterebbe ad una facile e veloce ossidazione dato il suo contenuto di lipidi. L'endosperma costituisce l'80-85% del seme ed è fondamentale per la produzione di sfarinati perché in questa parte troviamo sia i granuli di amido che le proteine del glutine. Le proteine aumentano a partire dal centro verso la periferia, mentre i granuli di amido sono più grandi e abbondanti verso il centro.

Crusca

La crusca rappresenta circa il 12-18% del seme, è costituita da pericarpo e strato aleuronico insieme ed è l'involucro della cariosside. Contiene proteine solubili in quantità limitata, ma di valore nutritivo più elevato rispetto al glutine, presenta poi sali minerali, lignina, ecc. ed è il prodotto di scarto delle farine bianche, mentre è lavorata e va a costituire le farine integrali insieme ad altri componenti. La parete cellulare delle cellule che costituiscono la cariosside presenta: pentosani, betaglucani, cellulosa ed emicellulosa.

Mais

Il mais ha una cariosside molto grande, con un germe molto grande dal quale si ottiene l'olio di semi di mais. Il pericarpo rappresenta circa il 5-6% della cariosside ed è ricoperto da uno strato ceroso. I granuli di mais hanno diversi colori che vanno dal giallo al blu, il più comune è il giallo. All'interno dei granuli troviamo un endosperma molto compatto e ricco di proteine con granuli di amido esagonali molto legati tra loro, questo legame non viene indebolito dall'acqua (contrariamente dai cereali). Nella parte più interna sono sferici e più liberi di muoversi.

Il riso

È un cereale vestito, insieme all'avena rappresenta le due tipologie di cereali che presentano granuli di amido molto piccoli compartimentalizzati. I tegumenti esterni prendono il nome di pula e rappresentano circa il 25% della cariosside e vengono allontanati durante la sbramatura. La pula ha un basso valore commerciale ed è ricca di silice e imina. Il riso da quale viene tolta la pula si chiama brown rice, e si arriva ad avere il riso bianco dopo una raffinazione. All'interno dell'endosperma, i granuli di amido sono esagonali e tenuti insieme dalle proteine nella parte esterna e più piccoli nella parte interna.

Orzo

Somiglia al riso ed è vestito, anche se oggi sono presenti delle varietà in cui è svestito. I granuli di amido possono avere forma sferica o reticolare. Le pareti cellulari delle cellule che costituiscono l'endosperma sono ricche di betaglucani.

Segale

Cereale vestito, somiglia molto all'orzo, le pareti cellulari delle cellule dell'endosperma sono molto ricche di arabinoxilani.

Avena

Cereale vestito, il suo germe è grande ed allungato e contiene un'alta percentuale di lipidi e proteine. Sono presenti degli enzimi molto attivi di natura lipasica che vengono disattivati durante la produzione delle farine. I granuli di amido sono grandi e di forma irregolare.

Il sorgo

Presenta una cariosside nuda e di forma sferica. È poco sfruttato dal punto di vista delle selezioni. Il colore va dal bianco al marrone. All'esterno ha uno strato costituito da protocianidine e tannini condensati (amari) che allontanano i predatori. I granuli di amido hanno forma poligonale con inesistenza di spazi vuoti tra i granuli di amido stessi.

Miglio

Cariosside piccola con germe grande, i granuli di amido sono poligonali e molto compatti e si riconoscono invece zone in cui i granuli sono rotondi e poco impaccati.

Kamut

Kamut non è una tipologia di grano, ma è un marchio commerciale che la società 'Kamut International' ha posto su una varietà di frumento registrata negli USA con la sigla QK-77. È tratto da una miscela di frumento orientale e grano grosso appartenente allo stesso gruppo del grano duro originario della Turchia ed Iran. Presenta un elevato contenuto proteico, superiore alla media dei cereali duri e teneri e buoni valori di beta-carotene e selenio.

Trasformazione dei cereali in farine e composizione delle farine

In particolare ci riferiamo alla farina di frumento che è quella più utilizzata per la creazione di prodotti da forno. Componenti chimiche.

Composizione del frumento

Una funzione importantissima è rivestita da proteine e carboidrati. Sono presenti carboidrati complessi come cellulosa ed emicellulosa ed amido e zuccheri semplici. Per quanto riguarda la componente proteica, la struttura proteica sovramolecolare più importante è il glutine composto da gliadine e glutenine che costituiscono circa l'85% delle proteine totali. Esistono altri tipi di proteine come: albumina, globuline ed enzimi (fondamentali in processi tecnologici, alcuni vengono anche aggiunti dopo la macinazione).

Carboidrati

Circa l'1-2% dei carboidrati è costituito da zuccheri semplici, in particolare da maltosio, un disaccaride costituito da due unità di glucosio. La quantità di zuccheri semplici aumenta grazie all'intervento di enzimi: le amilasi, presenti naturalmente o addizionate. La cellulosa rappresenta circa il 2-2.5%, il 60-68% è costituito dall'amido, la caratteristica dell'amido è che dal punto di vista chimico è diverso in ogni cereale (visualizzazione al microscopio). 6.5% Pentosani: arabinoxilani e arabinogalattanici che sono una famiglia di carboidrati complessi di grande interesse perché contribuiscono molto al processo di impastamento e di lievitazione. Infatti fanno sì che venga migliorata la viscosità e di conseguenza la consistenza dell'impasto, aumentano la ritenzione di gas, e formano dei legami con l'amilopectina che ritardano il processo di invecchiamento dei prodotti da forno, contrastano i legami tra amilosio ed acqua perché formano legami con l'acqua di loro volta, quindi intervengono nel processo di gelatinizzazione dell'amido sfavorendo il processo di raffermamento.

Amido

L'amido è un omopolisaccaride costituito solo da unità di glucosio ed è costituito per il 25% da amilosio e per il 75% da amilopectina, presenta una catena lineare. Si trova in tutti i cereali sotto forma di granuli e le molecole possono essere organizzate in forma cristallina, paracristallina ed amorfa. L'amilosio è formato da 500 a 6000 unità di glucosio, ha catene lineari con legame α 1-4, anche l'amilosio presenta delle catene secondarie con legame α 1-6, però queste catene sono estremamente lunghe sia per quanto riguarda la parte lineare che quella ramificata e quindi data la lunghezza e la piccola quantità con cui si presentano, la molecola di amilosio viene considerata lineare. Mentre l'amilopectina è una molecola molto grande con un peso molecolare molto elevato formata da 10 alla 6 unità di glucosio. È costituita da catene ramificate con legame α 1-6 e catene lineari con legame α 1-6. Origine botanica dell'amido: molto importante per distinguere le tipologie di cereali e quindi le tipologie di piante dalle quali i vari semi derivano.

Amilosio ed amilopectina sono fondamentali nei processi tecnologici che riguardano i prodotti da forno perché vanno incontro ad una serie di modificazioni che portano a resistenza ai fenomeni che accadono durante l'impastamento, la lievitazione e la successiva cottura. (sx) Miscela di amido e acqua che va incontro a riscaldamento, raffreddamento e conservazione. Si parte con granuli di amido che assorbendo acqua in fase di riscaldamento gelatinizzano e questo induce una fuoriuscita di amilosio che forma una sorta di colla che tiene insieme i granuli di amido parzialmente distrutti. Si forma quindi una pasta d'amido che durante il raffreddamento forma una rete formando una struttura cristallina o ordinata che va incontro a retrogradazione. La retrogradazione interessa esclusivamente l'amilopectina, perché essa parte da una struttura cristallina e torna retrogradando alla stessa struttura durante il processo di raffermimento. L'amilosio non parte da una struttura cristallina, ma in alcune situazioni, ad esempio nel processo di storage, cristallizza. È per questo che si dovrebbe parlare di cristallizzazione dell'amilosio. La concentrazione dell'amido, la temperatura e la forza impiegata per impastare, determinano la struttura della sospensione dell'amido in acqua, questa struttura può essere densamente impaccata oppure si possono trovare granuli di amido rotti dispersi e quindi si parla di una sospensione di amilosio ed amilopectina. È molto importante perché spiega il comportamento dell'amido differente nel processo di panificazione rispetto al processo di pastificazione.

L'amido cristallizza in 3 forme: forma A, B, C. L'amido presente nelle patate e quello retrogradato cristallizza in forma B mentre quello presente in fagioli e piselli cristallizza in forma C. La forma C si trova a metà tra la forma B e la forma A. La forma A è costituita da 12 residui di glucosio che coordinano 4 molecole di acqua. La forma B è costituita da 12 residui di glucosio che coordinano 36 molecole di acqua e queste ultime sono allocate in un canale circondato da 6 doppie eliche di glucosio. L'acqua si lega al glucosio attraverso legami ad idrogeno, quindi l'acqua non è libera di muoversi all'interno dei canali. La forma B può essere convertita in forma A attraverso un processo di riscaldamento in ambiente acquoso. La fuoriuscita dell'amilosio dai granuli di amido, durante il riscaldamento, determina un aumento dell'indice di cristallizzazione e questo fa capire che a cristallizzare è l'amilopectina.

Amido e lipidi

L'amido forma poi dei complessi molto importanti con i lipidi, grazie al fatto che i lipidi presentano una catena alchilica idrofobica ed un gruppo carbossilico polare. L'amilosio forma una struttura ad elica con una cavità nella quale si possono inserire ligandi apolari con catene alifatiche (acidi grassi), la testa polare degli acidi grassi esce dall'elica creata dall'amilosio. Questo legame amilosio-lipidi è molto importante, perché anch'esso partecipa al processo di raffermimento, in quanto queste catene di acidi grassi formano una struttura all'interno dell'amilosio, allungando i tempi di gelatinizzazione dell'amido e quindi allungando anche i tempi di retrogradazione e quindi allungando la vita dei prodotti da forno. Infatti tra gli additivi che possono essere aggiunti alle farine troviamo degli emulsionanti composti da mono e digliceridi con catene alifatiche di acidi grassi che vanno a reagire con l'amilosio.

Cellulosa ed emicellulosa

Cellulosa: importante per la classificazione legale delle farine. Emicellulosa: dà un apporto di componenti fibrose e trattiene acqua.

Proteine del frumento

Costituite dal 15% di proteine non glutiniche e dall'85% di proteine glutiniche.

• Gliadine: monomeriche e basso peso molecolare, ricche di gluttammina e formano legami ad H. Danno estensibilità al glutine e sono solubili in acidi e basi.
• Glutenine: polimeriche e alto peso molecolare, ricche di cisteina e formano ponti disolfuro. Hanno una struttura molto compatta. Possono essere sospendibili in acidi o basi, formano complessi con i lipidi e danno elasticità al glutine.

Classificazione di Osborne e Shewry

Tutte queste proteine fanno parte delle prolamine. In particolare le omega-gliadine sono prolamine povere in zolfo. Alfa/gamma/glutenine a basso peso molecolare sono prolamine ad alto contenuto di zolfo, mentre le glutenine ad alto peso molecolare vengono chiamate prolamine ad alto peso molecolare.

Caratteristiche del glutine

Il glutine ha proprietà di estensibilità (gliadine) ed elasticità (glutenine) e questo comporta un comportamento visco-elastico. L'elasticità: le glutenine danno vita ad impasti che sono in grado di resistere all'estensione. Estendibilità: le gliadine non danno resistenza all'estensione e questo comporta l'estendibilità del glutine e quindi influenzano la viscosità. Gli altri cereali non contengono glutine, quindi non formano impasti visco-elastici.

Enzimi

Fondamentali nei processi di panificazione. I principali sono:

• Lipasi: di origine lipasica nel germe determinano irrancidimento tramite la formazione di idroperossidi che evolvono in prodotti secondari e generano un'ossidazione dei carotenoidi determinando uno sbiancamento dell'impasto.
• Proteasi: inibiscono la formazione della trama proteica, idrolizzando le proteine ed ostacolando il processo di panificazione diminuendo la consistenza della pasta. Sono molto importanti nei biscotti perché ne aumentano la friabilità.
• Fitasi: importanti per idrolizzare i legami fosforici dell'acido fitico che è presente nell'embrione e nella parte più esterna della cariosside ed è un catturatore di metalli. Forma dei complessi insolubili con ferro, calcio e zinco. Si può ottimizzare il lavoro delle fitasi con un lungo periodo di fermentazione dell'impasto e cottura a temperature non molto elevate, in modo da diminuire il potere demineralizzante del fitato.
• Amilasi α - β: aumentano il contenuto di zuccheri fermentabili all'interno delle farine, questi zuccheri sono un ottimo substrato per i lieviti, proprio per questo vengono aggiunte a delle farine già macinate. Idrolizzano l'amido a maltosio: le α-amilasi attaccano le catene di amido dall'interno e quindi portano alla formazione di catene corte e destrine che vengono rotte e portano alla formazione di maltosio e maltotriosio, mentre le β-amilasi attaccano le catene di amido a partire dall'estremità non riducente della catena, quindi staccano una molecola di maltosio alla volta e si formano in corrispondenza delle ramificazioni. Per esplicare la loro azione occorre un numero notevole di granuli di amido rotti. Se, però, ci sono troppi granuli di amido rotti, la percentuale di maltosio e maltodestrine e destrine aumenta a dismisura, le destrine legano molta acqua e quindi alla fine avremo un pane con una mollica troppo bagnata ed una crosta molto dura.

Componente lipidica

L'avena è il cereale più ricco dal punto di vista della frazione lipidica contenendo dal 5 al 9%. Il range medio va dal 2% al 9%.