Tecnologia e qualità degli alimenti

Carboidrati nel frumento

L'amido è contenuto in prevalenza nell'endosperma, mentre nei tegumenti, nello strato aleuronico e nel germe sono presenti zuccheri semplici e fibra. I carboidrati nel frumento costituiscono l'80%, in particolare il 70% è amido, il 10% fibra e meno dell'1% zuccheri semplici.

I carboidrati possono essere classificati dal punto di vista chimico in zuccheri, oligosaccaridi, polisaccaridi, dal punto di vista biologico in strutturali, di riserva e funzionali, e dal punto di vista fisiologico/nutrizionale in digeribili e indigeribili.

L'amido è composto da due frazioni, l'amilosio (20-25%) e l'amilopectina (75-80%). L'amilosio è un polimero lineare di glucosio e assume una conformazione ad elica responsabile dell'interazione con altri composti come gli emulsionanti.

Esistono varietà di frumento (waxy) con un contenuto di amilosio molto basso (< 2%) e varietà ad alto contenuto di amilosio.

amilosio(30-45%).Le varietà ad alto amilosio hanno un amido con una struttura molto compatta, difficile da digerire e da gelatinizzare, quindi, con ridotto raffermimento.

L'amilopectina è un polimero ramificato di glucosio; i punti di ramificazione sono il 46% degli atomi di carbonio. La struttura dell'amilopectina è insolubile e ha scarsa tendenza ad associarsi. I granuli di amido osservati alla luce polarizzata mostrano sulla superficie una croce di Malta, data dalla diversa rifrangenza.

Ogni elica di amilosio (6 unità di glucosio) può ospitare una molecola di iodio e la tecnica di complessazione con lo iodio è un metodo per la determinazione della quantità di amilosio di una farina.

La complessazione con mono e di-gliceridi permette la diminuzione della velocità di retrogradazione dell'amido.

Nell'amido in presenza di acqua (>40% in peso dello sfarinato) e calore (>50°C) iniziano a rompersi legami intermolecolari,

ciò causa l'assorbimento dell'acqua ed il rigonfiamento del granulo. L'organizzazione di amilosio e amilopectina viene alterata ed il primo si solubilizza nell'acqua. Le proteine reagiscono con l'amido sulla superficie dei granuli diminuendo la capacità di assorbimento dell'acqua. I lipidi e i tensioattivi nella frazione polare ritardano il rigonfiamento, mentre nella frazione apolare ritardano l'idratazione. Anche fibra, zuccheri e sali assorbono acqua sottraendola allagelatinizzazione dell'amido. Durante la retrogradazione l'amilosio si riassocia attorno all'amilopectina formando una struttura complessa, ma diversa da quella originaria; la retrogradazione è irreversibile. L'amido danneggiato è l'amido spezzato meccanicamente durante la macinazione che, quindi, espone una superficie maggiore e assorbe, anche a freddo, fino a 4 volte la quantità di acqua normalmente assorbita, impedendo

La formazione di glutine. L'amido danneggiato è più suscettibile all'attacco di amilasi. Una fonte di amilasi è lo stesso maltosio, prodotto dall'attacco di a-amilasi.

Sottoponendo una miscela di amido in acqua a riscaldamento si osserva un aumento di viscosità fino ad un massimo, corrispondente alla rottura dell'amido; la viscosità diminuisce nel corso della solubilizzazione dell'amilosio. Se successivamente si raffredda la miscela, la viscosità aumenta nuovamente (retrogradazione).

Amidi di origine botanica diversa hanno una viscosità differente (maggiore per l'amido di patata); minore è la viscosità, ossia maggiore è l'amilosio che può solubilizzare, più difficile è gelatinizzare l'amido.

Per amido resistente (RS) si intende tutto l'amido che non viene digerito dell'uomo e comprende:

• RS I: amido fisicamente inaccessibile (es. cereali integrali,
tuberi, legumi crudi); • RS II amido in struttura nativa (sfarinati crudi, banane non mature, amidi con tanto amilosio, patate crude); • RS III perché retrogradato dopo trattamento termico (pasta cotta e raffreddata, pane, patate); • RS IV perché chimicamente modificato; • RS V complessato in una matrice lipidica, informa nativa o con reazioni controllate. Per aumentare la quantità di amido resistente di possono essere condotti trattamenti termici in condizioni controllate (annealing, heat moisture treatment, autoclaving cooling cycles, ecc) oppure può essere eseguito un trattamento enzimatico di modifica dell’amido detto debranching. L’amido danneggiato è più facilmente idrolizzabile da parte delle amilasi presenti, producendo zucchero per la lievitazione. Un contenuto eccessivo di amido danneggiato (macinazione esagerata del frumento) porta a maggiore assorbimento di acqua (rispetto all’amido integro) e bisogna.con una consistenza più densa e meno elastica. La retrogradazione può essere accelerata dal raffreddamento rapido dell'impasto o dalla conservazione a basse temperature. L'aggiunta di zuccheri o acidi all'impasto può influenzare la gelatinizzazione dell'amido. Gli zuccheri possono ritardare la gelatinizzazione, mentre gli acidi possono accelerarla. Questo è importante da considerare quando si preparano dolci o salse che contengono amido. In conclusione, la gelatinizzazione dell'amido è un processo importante nella preparazione di molti alimenti. La temperatura e il tempo di cottura influenzano il grado di gelatinizzazione, che a sua volta influisce sulla consistenza e sulle proprietà di legame dell'impasto.

densa e collosa. Con un raffreddamento rapido si ha la formazione di un gel di amilosio in cui sono dispersi i granuli.

Amidi modificati

Gli amidi modificati sono molecole di amido opportunamente modificate da processi chimici o fisici per rispondere a particolari esigenze del processo produttivo; in questo modo l'amido acquista caratteristiche differenti rispetto all'amido nativo e, quindi, nuove proprietà (es. addensante, stabilizzante, emulsionante, gelificante, legante). Complessivamente, l'amido modificato ha la capacità di influenzare la texture del sistema.

L'amido può essere modificato da:

• Processi chimici: esterificazione, acetilazione, fosforilazione, idrossipropilazione, eterificazione, sbiancamento, trattamento con acidi e basi;
• Processi fisici come la pregelatinizzazione che avviene ad alte temperature in presenza di acqua;
• Processi enzimatici: idrolisi parziale per produrre sciroppi di glucosio, destrine e
a-1,6, per idrolizzare l'amido.

a-1,6.Glucoamilasi idrolizzano legami a-1,4 alle estremità non riducenti dell'amido, ma hanno anche lenta attività sui legami a-1,6. Portano a completa conversione dell'amido in b-D-glucosio.

FIBRA

La maggior parte è fibra (NSP) è localizzata negli strati più esterni (pericarpo, tegumenti e strato aleuronico), separati dell'endosperma nella fase di peeling. La fibra può essere classificata in:

• Polisaccaridi non amidacei: cellulosa, emicellulosa, β-glucani, gomme, mucillagini e pectine;

Arabinoxilani solubili aumentano la viscosità della fase acquosa, aumentando la stabilità della struttura alveolare, prevenendo la prematura coalescenza e aumentando il volume della mollica e la finezza e omogeneicità della crosta del pane.

Arabinoxilani insolubili hanno effetto negativo sul volume del pane. Sono molecole più grosse e formano una barriera per i legami del glutine, con intrusione di aria.

destabilizzazione della struttura. Sono stabilizzato con acido diferulico con gli altri arabinoxilasi.Si possono usare anche enzimi xilanasi che migliorano la resa delle farine ricche di questi arabinoxilani insolubili.

• Oligosaccaridi resistenti: FOS, GOS, raffinosio, stachiosio, verbascosio, inulina;
• Sostanze non glucidiche: polifenoli, lignina, fitati, cutina, saponine;
• Amido resistente:La cellulosa è un polimero lineare di glucosio, molto rigido e nondigeribile dall'uomo. La cellulosa modificata (metilcellulosa eidrossifosfato metilcellulosa) ha elevata viscosità a temperatura ambiente, al contrario della cellulosa nativa e dell'amido.

I β-glucani sono formati da molecole di glucosio legate con legami β-1,4 (rigidi) e β-1,3 (flessibili). I legami β-1,4 (70%) rendono il polimero insolubile. Orzo e avena sono i cereali più ricchi di β-glucani. Per la birrificazione vengono scelte varietà di orzo a basso

tenore di β-glucani poiché formano un gel che ostacola la filtrazione. MACINAZIONE La macinazione prevede la separazione dell'endosperma amilaceo dalle parti superficiali e dal germe. È denominato farina di grano tenero il prodotto ottenuto dalla macinazione e conseguente abburattamento (separazione) del grano tenero liberato dalla sostante estranee e dalle impurità. È denominato farina integrale di grano tenero il prodotto ottenuto direttamente dalla macinazione del grano tenero liberato dalla sostante estranee e dalle impurità. Le farine di grano tenero destinate al commercio sono prodotte nei tipi e con le caratteristiche seguenti:

Denominazione	Umidità max (%)	Ceneri s.s.	Proteine minime s.s (azoto x 5,7)
Farina 00	14,50	<0,55	9,00
Farina 0	14,50	<0,65	11,00
Farina 1	14,50	<0,80	12,00
Farina 2	14,50	<0,95	12,00
Farina integrale	14,50	1,3-1,70	12,00

L'umidità è regolamentata in quanto legata allaconservabilità; un maggiore contenuto d'acqua determina una maggior