1. LA CARIOSSIDE DEL FRUMENTO

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1 INDICI TECNOLOGICI :: Il frumento :: 1. La cariosside del frumento 2. Composizione chimica 3. Le proteine del frumento 4. Aspetti qualitativi del frumento 5. Qualità molitoria 6. Qualità tecnologica 7. Attitudine alla panificazione 1 1. LA CARIOSSIDE DEL FRUMENTO Crusca 7-8% 87-89% 2-3% 2 1

2 TEGUMENTI + STRATO ALEURONICO = CRUSCA 9% in peso Proteine Grassi Sostanze minerali Vitamine Zuccheri La crusca viene eliminata con l eccessiva raffinazione della molitura 3 ENDOSPERMA AMILIFERO 80-85% Granuli di amido con dimensioni di 8-10 micron fino a micron 4 2

3 GERME o EMBRIONE Abbozzi della piantina 2-3% Lipidi Tiamina Riboflavina Proteine Acido pantotenico Niacina 5 2. COMPOSIZIONE CHMICA MEDIA DELLA CARIOSSIDE Acqua 10-12% Glucidi 70-72% Proteine 10-13% Lipidi % Sali minerali % Mg, P, Ca, Na Vitamine Tiamina o B1 Riboflavina o B12 Niacina o PP Enzimi Diastasi (alfa,beta-amlasi) Invertasi Maltasi, Proteasi, Ossidasi 6 3

4 Gli zuccheri totali (72%) Amido 60-68% Pentosani % Cellulosa % Zuccheri riducenti % Zuccheri semplici Destrine, maltosio Amilosio 19-26% Amilopectina 56-60% Zuccheri polisaccaridi 7 3. LE PROTEINE DEL FRUMENTO Contenuto variabile 8-18 % (medio %) Qualità e struttura delle proteine determinano l attitudine alla panificazione delle farine Fortemente influenzato dalle condizioni di coltivazione, dalle pratiche agronomiche e anche dalla varietà Contenuto proteico e resa sono inversamente proporzionali 8 4

5 Grain protein concentration (%) Caltowie Keith Mortlock Wasleys Charlick N rate (kg/ha) 9 CLASSIFICAZIONE DI OSBORNE (1924) In base alla solubilità Solubili in acqua Solubili in soluzioni saline Albumine Globuline Proteine solubili 20% Solubili in Etanolo 70% Solubili in acidi, basi o detergenti Gliadine Glutenine Proteine insolubili 80% Albumine + Globuline = PROTEINE ENZIMATICHE (embrione, aleurone; ricche in aminoacidi essenziali) Gliadine + Glutenine = GLUTINE proteine di riserva dell endosperma; la predominanza dell una o dell altra influenza le proprietà dell impasto 10 5

6 CLASSIFICAZIONE SECONDO IL GRADO DI POLIMERIZZAZIONE E SUL LIVELLO DI AA SOLFORATI Proteine citoplasmatiche (15-20%) Proteine di riserva (80-85%) (GLUTINE) Albumine Proteine funzionali Globuline Gliadine (Prolammine) Proteine monomeriche PM = kda Glutenine Proteine polimeriche PM = >100 kda ω gliadine α gliadine β gliadine Proteine povere di legami S gliadine Proteine ricche di legami S Proteine di riserva 11 COMPOSIZIONE AMINOACIDICA DEL GLUTINE (mol%) Le Proteine del grano sono ricche in: ac. glutammico (Glu), prolina (Pro) e leucina (Leu). Le Proteine del grano sono povere in: cisteina (Cys), metionina (Met), lisina (Lys). 12 6

7 GLIADINE Piccole molecole globulari idrofobiche Peso molecolare è compreso tra i 20 e i 100 kd Presentano delle corte sequenze aminoacidiche contenenti molti residui di Glu e Pro che si ripetono molte volte Hanno pochi aminoacidi carichi + ed uno scarso valore nutrizionale Sono responsabili dell intolleranza al glutine che si manifesta nei soggetti affetti da celiachia Si possono deformare ed estendere, sono responsabili dell elasticità. Un eccesso di gliadine comporta un impasto molto estensibile 13 GLUTENINE Sono proteine fibrose ad alto peso molecolare fino a 200 kd Hanno una struttura secondaria simile a quella dell elastina: corti tratti di α-elica e molti ripiegamenti β Sono ricche di Cys ed in seguito all azione meccanica durante l impasto formano ponti disolfuro intermolecolari Si oppongono alla deformazione e assicurano all impasto tenacità; il glutine è quindi deformabile ma allo stesso tempo tenace Un eccesso di glutenine comporta un impasto molto rigido e forte 14 7

8 GLIADINE e GLUTENINE non conferiscono le stesse proprietà Le GLIADINE sono poco resistenti all estensione e perciò sono responsabili dell elasticità del glutine. Le GLUTENINE sono molto resistenti all estensione e perciò sono responsabili della tenacità del glutine. Il glutine ha una capacità di assorbire acqua pari al 200% del suo peso 15 Glutine Il glutine è una massa proteica deformabile ma allo stesso tempo tenace che conferisce elasticità ed estensibilità agli impasti di farina 16 8

9 LE PROTEINE INSOLUBILI IN ACQUA SONO RESPONSABILI: Attitudine panificatoria e pastificatoria Formazione di glutine dopo essere state a contatto con acqua Le caratteristiche reologiche importanti sono: Tenacità Elasticità Stabilità durante l impastamento Capacità di mantenere la forma durante la cottura. Formazione di ponti S-S tra i residui di cisteina Legami idrogeno Legami elettrostatici Interazioni idrofobiche Da cosa sono conferite queste proprietà? ASPETTI QUALITATIVI DEL FRUMENTO GENOTIPO Le caratteristiche tecnologiche o reologiche delle farine sono influenzate da: AMBIENTE TECNICA AGRONOMICA 18 9

10 1. QUALITA MOLITORIA QUANTITA DI SFARINATI CHE SI POSSONO OTTENERE DALLA MOLITURA DI UNA QUANTITA UNITARIA DI GRANO. 2. QUALITA TECNOLOGICA ATTITUDINE DELLA MATERIA PRIMA A SUBIRE DETERMINATI PROCESSI DI TRASFORMAZIONE 2.1 Attitudine panificatoria 2.2 Attitudine pastificatoria 3. QUALITA VARIETALE 4. QUALITA DI STOCCAGGIO (e stratificazione) 5. QUALITA NUTRIZIONALE ED ORGANOLETTICA QUALITA MOLITORIA È influenzata da fattori intrinseci ed estrinseci alla materia prima FATTORI INTRINSECI ceneri impurità peso ettolitrico pregerminazione e/o slavatura bianconatura volpatura cariossidi spezzate FATTORI ESTRINSECI rendimento molitorio 20 10

11 Il peso ettolitrico, o peso specifico apparente, è il peso di un ettolitro di cereale espresso in chilogrammi (kg/hl). La misurazione è effettuata con una bilancia provvista di un apposito contenitore per le cariossidi. Questo valore è un indice delle caratteristiche qualitative e tecnologiche di determinate varietà di cereali ed è proporzionale alla resa di macinazione. 21 Classificazione dei tipi di sfarinati ammessi in commercio Ceneri % Cellulosa % Farina tipo 00 max 0.50 <0.20 Farina tipo 0 max 0.65 <0.20 Farina tipo I 0.80 <0.30 Farina tipo II 0.95 <0.50 Farina integrale min 1,4 max 1,6 max 1,6 Semole Semola min 0.70 max 0.90 min 0.20 max 0.50 Semolato min 0.90% max 1.20 max

12 2. QUALITA TECNOLOGICA Per il grano tenero può essere sintetizzata dalle seguenti caratteristiche: 1. capacità di assorbire acqua 2. velocità di fermentazione 3. capacità di rigonfiamento dell impasto 4. stabilità durante lavorazione 5. stabilità durante cottura 1. in funzione dell attività enzimatica. 2-5 in funzione della quantità e qualità del glutine VALUTAZIONE DELL ATTITUDINE TECNOLIGA DELL IMPASTO Attraverso la valutazione di alcuni indici possiamo attribuire alla farina idoneità alla panificazione, nell ambito della quale si individuano differenti tipi di pane) oppure per formulazioni di prodotti dolciari (es. panettoni) o salati (es. crackers). L utilizzazione di alcune attrezzature ci consentono di effettuare le opportune valutazioni. Alveografo Chopin Falling number Farinografo Brabender Amilografo Brabender 24 12

13 ALVEOGRAFO CHOPIN E' uno strumento che permette di valutare la qualità del grano e della farina. L'impasto viene sottoposto a rigonfiamento per mezzo dell'aria. Lo strumento registra la pressione che crea all'interno della bolla di impasto. 1. Preparazione dell impasto (acqua, farina e sale) 2. Impastamento per 6-8 minuti 3. Lievitazione per un tempo di Preparazione di campioni (dischi) 5. Analisi 25 Grafico (Alveogramma) Aria Impasto a forma di disco 26 13

14 p P: pressione massima necessaria alla deformazione del campione (TENACITA ) L: lunghezza della curva (ESTENSIBILITA ) W: superficie della curva di registrazione dipendente dall energia necessaria alla deformazione del campione (FORZA) P/L: configurazione della curva; p: misura della pressione al punto di rottura (TOLLERANZA). 27 FALLING NUMBER (o Indice di caduta di Hagberg) Misura l attività alpha-amilasica della farina Nella farina vi sono degli enzimi chiamati amilasi distinte in alpha e beta. Convertono l amido della farina in maltosio e glucosio. La quantità di zucchero che si forma tra 25 e 40 C influenza la fermentazione, mentre la qualità della mollica dipende dall attività che gli enzimi svolgono tra 55 e 80 C. Le Alpha-amilasi sono attive tra fino a C La Gelatinizzazione dell amido avviene tra 50 e 70 C La Beta-amilasi sono attive tra 25 e 40 C 28 14

15 Il metodo si basa sulla rapida gelatinizzazione di una sospensione di farina in acqua e sulla misura della degradazione dell amido da parte dell alphaamilasi, in condizioni simili a quelle della cottura dell impasto. Impiegato inizialmente quasi esclusivamente nella selezioni dei grani per stabilire se gli stessi avevano stabilito fenomeni di germinazione, recentemente ha trovato applicazione anche nella determinazione della qualità delle farine in quanto aiuta a stabilire la composizione della mollica nel pane g di farina + 25 ml di acqua 3 2 Agitatoreviscosimetro che può essere portato da una posizione superiore ad una inferiore sul fondo del tubo FALLING NUMBER Tempo (in secondi) che intercorre tra l introduzione della sospensione nel bagno e quando l agitatore raggiunge la sua posizione inferiore 30 15

16 Inferiore a 150 attività amilasica elevata mollica collosa Indice tra 200 e 250 attività amilasica normale Indice superiore a 300 attività amilasica debole mollica troppo secca 31 FRIABILITA Tipo di utilizzazione Merendine, panettoni, Brioches Pane tipo michetta Pane comune, Pan carrè, Fette biscottate Tenore proteico % (N * 5.7) Indici alveografici W P/L Indice di caduta (F.N.) > 14.5 > 300 < 1.0 > 250 > > 220 > 11.5 > >220 Biscotti > 10.5 < >220 TENACITA 32 16

17 33 FARINOGRAFO BRABENDER Il farinografo è un apparecchio per mezzo del quale vengono misurate alcune proprietà fisiche delle farine. In pratica l'apparecchio misura la resistenza che l'impasto oppone alla lavorazione. Da questa analisi ricavano i seguenti risultati: 1. Introduzione della farina 2. Miscelazione alla T=30 C ed una velocità di 63giri/minuto 3. Introduzione progressiva di acqua e registrazione dei dati 34 17

18 o di sfribramento

19 7. ATTITUDINE ALLA PANIFICAZIONE - Grado di sfibramento tra 0 e 30 UB - Stabilità > 10 Qualità ottima - Grado di sfibramento tra 30 e 50 UB - Stabilità > 7 Qualità buona - Grado di sfibramento tra 50 e 70 UB - Stabilità > 5 Qualità discreta - Grado di sfibramento tra 70 e 130 UB - Stabilità > 3 Qualità mediocre - Grado di sfibramento >130 UB - Stabilità < 2 Qualità scadente 37 AMILOGRAFO (o Viscoamilografo) Determina cioè le proprietà di gelatinizzazione dell AMIDO tramite misura della viscosità di una sospensione ACQUA / FARINA (100 g / 460 ml) sottoposta ad incremento costante della temperatura

20 Amilogramma troppo alto Amilogramma troppo basso Bassa attività enzimatica Poche destrine e maltosio Prodotto asciutto e secco Elevata attività enzimatica Troppe destrine e maltosio Prodotto umido ed appiccicoso Colore intenso

21 41 Conservazione delle farine Dopo la molitura le farine non hanno delle buone attitudini panificatorie. Una conservazione in opportune condizioni migliora alcune caratteristiche. Durante la conservazione si riscontrano i seguenti processi: Modificazione delle proteine Modificazione dell amido Ossidazione Aumento della temperatura Conservazione ottimale: 15 C (max 27 C) 42 21

22 Umidità relativa dell ambiente Umidità della farina 34,0 7,0 40,0 9,1 48,5 10,8 56,0 12,4 64,0 13,7 70,0 14,8 71,0 15,0 77,5 16,0 81,0 16,5 83,5 17,1 43 QUALITÀ DELLA SEMOLA DI FRUMENTO DURO RESISTENZA ALLA COTTURA Assenza di collosità, proteina grezza >13% ALTO NUMERO DI CADUTA O INDICE DI SEDIMENTAZIONE Falling number >300, ovvero basso contenuto di amilasi che degraderebbero l amido e intorbidirebbero l acqua di cottura ELEVATA TENACITÀ W > 350 = pasta che tiene la cottura BASSA ESTENSIBILITÀ E BASSA RIGONFIABILITÀ P/L >

23 IL CONSUMATORE GRADISCE: ALTO CONTENUTO DI CAROTENOIDI Colore giallo-bruno più o meno intenso Per la pasta non esistono prove standardizzate di plastificazione. Si possono però valutare: 1. resistenza alla cottura 2. consistenza e collosità della pasta cotta 3. intorbidimento dell acqua di cottura 45 23

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