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1 INFORMAZIONI TECNICHE SUL PANE SVIZZERO PER SAPERNE DI PIÙ SUL GLUTINE: COME SI CREA E COME AGISCE Dr. sc. nat. Stephanie Baumgartner Perren, nutrizionista, infood GmbH, Brugg Il glutine è dato da una combinazione di proteine, la glutenina e la gliadina, da cui dipende l eccellente proprietà di cottura della farina di grano. Grazie al programma federale per la coltivazione del grano, gli agricoltori svizzeri dispongono di varietà di grano adeguate e adattate alle condizioni ambientali, ottenute in modo tradizionale tramite selezione e incrocio. Le varietà di grano vengono accuratamente lavorate nei mulini e mescolate in modo da ottenere farine da panificazione ottimali, utilizzabili dal fornaio locale. Nel panificio, e grazie all azione dell impastatura, il glutine sviluppa la sua azione e consente la creazione di pane di grana fine, profumato e dalla forma consistente. In combinazione con altre fonti di proteine, il pane è un alimento prezioso ed è parte integrante della tradizione culinaria svizzera. Il grano svizzero contiene una percentuale proteica equilibrata COSA SONO LE PROTEINE? COS È IL GLUTINE? Le proteine sono macromolecole biologiche formate da sequenze di aminoacidi. Ogni organismo utilizza le proteine, dal chicco di grano all organismo umano. Le proteine si trovano in tutte le cellule e ne costituiscono la struttura, trasportano prodotti metabolici, pompano sostanze minerali, catalizzano reazioni metaboliche e riconoscono le sostanze segnale. Il glutine è formato dalla combinazione delle proteine gliadina e glutenina, presenti nei semi di alcuni tipi di cereali. Mescolando la farina con l acqua esso forma una massa di tipo gommoso e gelatinoso. Grazie al proprio programma di coltivazione, la Svizzera produce cereali panificabili di alta qualità adatti alla cottura ed è stata in grado di aumentare il suo tasso di approvvigionamento dal 15% della fine del 19 secolo all 85% odierno. Poiché la coltivazione, in Svizzera, non è mai ricorsa all aiuto dell ingegneria genetica, è ancora possibile trovare nelle attuali qualità svizzere il patrimonio genetico delle antiche varietà tipiche di alcune località, con l aggiunta del materiale genetico di alcune varietà straniere di ottima qualità. In egual modo, il grano svizzero mantiene la stessa quantità di proteine dell inizio della produzione. Il grano svizzero contiene dall 8 al 18% di proteine. Queste sono costituite per l 80 85% da glutenina e gliadina insolubili e per il 15 20% da albumine e globuline idrosolubili. Esse si distribuiscono equamente nel chicco di grano. 1

2 Suddivisione delle proteine secondo le diverse frazioni di grano Bucce Strato aleuronico Endosperma Piantine Percentuale di grano 5% 9% 82% 4% Contenuto proteico in % 6,9% 31,7% 12,6% 34,0% secondo il peso della massa secca Tipo di proteina prevalente Proteine Proteine strutturali Proteine di riserva: Proteine strutturali strutturali ed enzimi: albumina e globulina glutenina e gliadina ed enzimi: albumina e globulina I tre obiettivi principali dell attuale coltivazione del grano sono: stabilizzazione dell alta qualità, in particolare quella di panificazione sicurezza del rendimento tramite metodi di coltura ecologici ed estensivi sufficiente resistenza alle malattie fungine per la coltivazione estensiva Ai tre obiettivi principali della coltivazione se ne aggiungono altri, come la stabilità della pianta e la sua resistenza al freddo e alle escrescenze. Si cura inoltre la biodiversità e ci si assicura di non perdere nulla del vecchio patrimonio genetico. Non bisogna tuttavia dimenticare che i progressi realizzati per ogni obiettivo sono tanto più piccoli quanto più numerosi sono gli scopi perseguiti. Obiettivi come la resistenza alle escrescenze, quindi, sono equilibrismi, poiché si tratta di rallentare le escrescenze sulla spiga e posticipare la semina rispetto al momento desiderato. L elevata qualità di panificazione del grano dipende dal suo contenuto proteico e da un rapporto favorevole tra la gliadina e la glutenina che formano il glutine nella pasta di pane. Una tale combinazione è un obiettivo di coltivazione difficile da raggiungere, essendo determinata geneticamente in modo complesso. Il contenuto proteico, quindi, non dovrebbe essere incrementato in modo eccessivo, poiché troppe proteine portano alla formazione di chicchi di grano duri e, di conseguenza, a un maggiore danneggiamento dei granuli di amido durante la macinatura. L amido è presente nell endosperma del chicco di grano sotto forma di piccoli granuli, che dovrebbero rimanere intatti. Inoltre, vi è una forte correlazione negativa tra il contenuto proteico e la resa, in modo tale che non è possibile aumentare l uno o l altra in modo arbitrario. È più redditizio utilizzare maggiormente qualità di grano a basso contenuto proteico, che mostrano in media proprietà di cottura soddisfacenti. Lo schema proteico non dipende solo dalla varietà, dal suolo e dalla concimazione, ma anche da fattori incontrollabili, come l evolversi delle condizioni metereologiche durante la crescita delle piantine. Il compito degli agricoltori è quindi coordinare tra loro suolo, varietà e concimazione in modo da conseguire il contenuto proteico di cui il grano panificabile necessita per i processi di lavorazione e per gli specifici scopi d utilizzo. Composizione proteica della farina panificabile Dopo il raccolto, il mugnaio mescola le parti di grano in modo tale che la qualità di cottura della farina ottenuta soddisfi al meglio le esigenze dei singoli ambiti di utilizzo (ad es. pane, gipfeli, dolci) e le possibilità di lavorazione (ad es. lunghe fermentazioni). Sono infatti necessari contenuti proteici differenti per la produzione delle varie specialità. La farina per fare il pane è uno dei prodotti più esigenti. Per la farina di grano d uso commerciale è consigliabile un contenuto proteico del 10 15%, ricavabile principalmente dall endosperma. Per ottenere la farina integrale viene elaborata una parte dello strato di aleurone, che separa l endosperma dalla buccia (crusca). Per la farina integrale, il mugnaio utilizza anche la crusca e il germe di grano, che forniscono ulteriori proteine. Inoltre, la percentuale di elementi sani può essere maggiorata tramite l aggiunta separata di crusca di frumento, aleurone stabilizzato e germe di grano. 2

3 Le farine prodotte in Svizzera ricevono riconoscimenti in tutto il mondo, come in Francia, dove si può trovare la definizione «farine améliorante». Esse apportano vantaggi per la moderna produzione automatizzata del pane e per la pasta per pane surgelata. Inoltre, le varietà delle classi top e uno sono molto apprezzate all estero, perché la loro qualità di cottura facilità la produzione del pane integrale. Le proteine di riserva fondamentali per il processo di cottura contenute nell endosperma dei semi di grano sono costituite per il 20 50% da gliadine e per il 50 80% da glutenine. Il glutine, chiamato anche proteina collante o gluteica, è un termine generico impiegato per riferirsi alla miscela di gliadine e glutenine. Le gliadine sono proteine globulari più piccole ed estensibili. Le glutenine sono costituite da una miscela di proteine fibrose più grandi e più piccole. Queste forme vengono stabilizzate da ponti disolfuro interni. Entrambe le proteine contengono molta più prolina e glutamina che albumina e globulina, ma meno aminoacidi essenziali come lisina, triptofano e metionina, il che spiega la valenza biologica limitata delle proteine del grano. Molte di queste proteine scatenano fenomeni d intolleranza nel 5% circa della popolazione (vedi informazioni tecniche «Intolleranze»). VALENZA BIOLOGICA DELLE PROTEINE L organismo umano costruisce da sé le proteine partendo da 23 aminoacidi. Di questi, 8 sono essenziali, ossia fondamentali per la vita; tuttavia, poiché l organismo non è in grado di produrli da solo, essi devono essere assunti attraverso l alimentazione. La valenza biologica delle proteine di un alimento misura l efficienza con cui questi elementi possono venire prodotti dalle proteine dell organismo. Quanto più simile è la proteina alimentare alla proteina dell organismo, tanto maggiore sarà la sua valenza biologica e minore sarà la quantità da ingerire affinché l uomo possa assumere tutti gli aminoacidi necessari. Particolare importanza è attribuita quindi al contenuto di aminoacidi essenziali. Come valore di riferimento si utilizza l uovo intero, la cui valenza biologica è stata fissata a 100. Attraverso una combinazione consapevole degli alimenti, è possibile superare tale valore. Farina di segale integrale 80 Farina di grano integrale 58 Farine di grano tenero 47 75% proteine del latte e 25% proteine di farina di grano integrale % proteine dell uovo di gallina e 32% proteine di farina di grano integrale 118 Gli influssi della preparazione dell impasto, della fermentazione e del processo di cottura sulle proteine del grano A questo punto, è compito del fornaio cuocere del buon pane con la farina svizzera. Ricorre quindi alle sue approfondite conoscenze sulla preparazione dell impasto, sul processo di fermentazione e di cottura. Per preparare l impasto, alla farina di grano viene aggiunta dell acqua fino a ottenere una massa gommosa ed elastica. Le proteine, originariamente aggrovigliate e ripiegate su se stesse, si dipanano e si distendono. La gliadina e la glutenina si riorganizzano sotto l azione dell impasto e, insieme, formano la struttura gluteica della pagnotta. Poiché l aumento del suo peso di due o tre volte è legato all acqua, la percentuale di umidità del glutine è del 30 35%. Tramite i legami di disolfuri tra le proteine o i loro aminoacidi contenenti zolfo, si crea una rete elastica. 3

4 Con l azione dell impastatura, si crea la struttura gluteica della pagnotta Le glutenine e le gliadine sono presenti nella farina senza alcun legame tra loro. Con l aggiunta di liquido e, in particolare, con l impastatura, esse si ricompongono. Se l impasto è ben lavorato, si formano legami di disolfuri tra le glutenine e le gliadine e si crea una rete. In un impasto lavorato in modo ottimale, il glutine è altamente reticolato e, durante la successiva fermentazione, si espande, formando delle pareti porose e sottili. Queste ultime si fissano tramite la fermentazione del gas sviluppatosi (CO 2 ) e con l aria inglobata durante l impastatura. La pasta lievita, aumenta di volume e assume una propria forma. Durante il processo di fermentazione, gli enzimi producono il lievito e i microorganismi della pasta madre formano numerose altre nuove sostanze, che conferiscono al pane la sua consistenza e il suo profumo. Gli impasti che fermentano a una temperatura compresa tra 20 e 40 C lievitano velocemente. In questo caso, i pori risulteranno più grandi ma l aroma sarà meno intenso. Al contrario, impasti lasciati lievitare a basse temperature danno origine a pani più profumati, con pori più piccoli e uniformi. Aromi diversi si ottengono anche utilizzando farine di segale, avena, mais o patate. PANE DI SEGALE Anche se il grano costituisce il 90% dei cereali panificabili, il pane si può fare anche con la segale. Durante la preparazione dell impasto il glutine gonfia e incolla, formando infine un reticolato tridimensionale con moltissimi pori. In questo processo interagiscono anche i pentosani (mucillagini). Il grano produce un reticolato di glutine forte, dalla forma stabile ed elastica, anche se con pochi pentosani. La segale contiene almeno il 5% di pentosani in più, circa il doppio della farina di grano e, pertanto, produce un glutine più debole e friabile, con minore stabilità della forma. Per questo motivo il pane di segale ha una forma schiacciata. Nel pane di segale i pentosani, grazie alla loro particolare capacità di assorbire e trattenere l acqua, sono responsabili della struttura dell impasto e delle caratteristiche di cottura. Con l acidificazione dell impasto (valore ph attorno a 4,2), il loro effetto risulta migliorato. Pertanto, impasti costituiti dal 20% e più di farina di segale necessitano, oltre che del normale lievito naturale, anche di lievito acido o di pasta acidificante. Durante la cottura in forno si sviluppano tre processi: l ammorbidimento dell impasto, la formazione della mollica e l indurimento della crosta. Innanzitutto, la produzione di gas aumenta, l impasto continua a crescere di volume e si forma una crosta porosa e stabile. Con la cottura a circa 60 C la struttura gluteica si ammorbidisce, viene denaturata e si solidifica a partire da 70 C. Durante questo processo, il glutine produce acqua, che viene assorbita 4

5 dall amido e utilizzata per l agglutinazione. All interno dell impasto, la temperatura sale a 95 C. La rete gluteica ora coagulata garantisce che l impasto mantenga la sua forma. La mollica, grazie al contenuto di gliadina, rimane comunque elastica. La temperatura esterna dell impasto si avvicina ai 180 C del forno. A questo punto, s innescano reazioni di doratura (reazioni di Maillard), che contribuiscono alla formazione degli aromi e della crosta del pane. I CEREALI DIVENTANO PIÙ DIGERIBILI SE VENGONO LAVORATI Alla lavorazione degli alimenti è spesso associata la perdita di sostanze nutrienti. Per i macronutrienti come le proteine, gli amidi e le fibre alimentari è vero il contrario. Nella forma originaria, le proteine si trovano negli alimenti non lavorati nella loro struttura a elica quadrupla. Questo complica il compito degli enzimi digestivi dell uomo, che è quello di scindere le catene degli aminoacidi. Tramite l azione del riscaldamento, la proteina viene denaturata, apre la sua struttura e può essere facilmente digerita. Anche l amido, nella sua forma primaria, è difficilmente digeribile, essendo presente sotto forma di granuli aggrovigliati. Con l aggiunta dell acqua e con il successivo riscaldamento, l amido si gelatinizza, si apre e diventa più facile da digerire. A seconda del loro grado di polverizzazione, le farine prodotte con i cereali contengono un quantitativo maggiore o minore di fibre alimentari. Riscaldandole in un ambiente umido, queste si gonfiano, intensificando così il loro effetto. Il grado di polverizzazione determina inoltre il contenuto di fitati nella farina. I fitati legano i minerali nelle piante e nel chimo, in modo tale che queste sostanze non sono più disponibili nell organismo. I cereali e il lievito contengono anche enzimi in grado di degradare i fitati. Nella realizzazione di prodotti a base di farina integrale, quindi, il contenuto di fitati viene ridotto da un lungo processo di fermentazione, migliorando così l utilizzo delle sostanze minerali. Grazie a queste caratteristiche, ossia l impasto dai pori fini, la crosta croccante e l aroma delicato, il grano è molto richiesto. Esso costituisce il 90% dei cereali panificabili in Svizzera e fornisce notevoli quantità di proteine. Con un consumo medio giornaliero di 133 g o di 2-3 fette di pane, ogni persona assume 12,6 g di proteine al giorno, su un fabbisogno giornaliero che va, rispettivamente, dai 50 ai 70 g per una donna e per un uomo (base: 0,8 g per chilogrammo di peso corporeo). Il contenuto medio di sostanze nutritive per 100 g di prodotto è il seguente: Chicco di grano Farina integrale Pane integrale Ingredienti principali Farina integrale (100%) Farina integrale (56%), acqua, lievito, sale Energia 1285 kj / 306 kcal 1440 kj / 340 kcal 1000 kj / 235 kcal Grassi 1,8 g 1,7 g 1,2 g Carboidrati 61,0 g 64,6 g 44,3 g Proteine 11,4 g 13,5 g 9,5 g Fibre alimentari 13,3 g 5,7 g 4,1 g Le proteine contenute nel pane, del resto, hanno una valenza biologica minore (vedi riquadro) rispetto a quelle animali. Tale valenza viene tuttavia rafforzata tramite il consumo simultaneo di latte, carne o uova. Anche consumare cereali e legumi, che è un ottima combinazione vegana, si traduce nell assunzione di proteine di alta qualità, come la minestra di piselli con pane. 5

6 Fonti di riferimento e letteratura di approfondimento Ufficio federale dell agricoltura (UFAG), FA Agroscope Changins-Wädenswil (ACW) e FA Agroscope Reckenholz-Tänikon (ART) (2008) «Sementi e materiale di moltiplicazione delle piante». (ultimo accesso 16 marzo 2015) (ultimo accesso 16 marzo 2015) (ultimo accesso 16 marzo 2015) Felber J et al. (2014) «S2k-Leitlinie Zöliakie Ergebnisse einer S2k-Konsensuskonferenz zur Zöliakie, Weizenallergie und Weizensensitivität». Registro AWMF N. 021/021 pubblicato dall Associazione tedesca per la gastroenterologia, le malattie della digestione e metaboliche (DGVS) e dall Associazione tedesca della celiachia (DZG e.v.) Ufficio federale dell agricoltura (UFAG); Rapporti sul mercato (2009). «Statistica sul consumo di pane» Weiss C (2010) «Brot und Backwaren». Panoramica nutrizionale 9/10: Weiss C (2012) «Nährstoffveränderungen bei der Lagerung, Verarbeitung und Zubereitung von Lebensmitteln». Ernährungsumschau 7: B25 B29 (A); 8: B29 B32 (B) und 9: B33 36 (C) Belitz HD, Grosch W, Schieberle P (2001) «Lehrbuch der Lebensmittelchemie, Kapital Getreide und Getreideprodukte». 5. Aufl. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York. ISBN Köhler P, Schurer F, Kieffer R, Wieser H (2006) «Folien aus Weizeneiweiss». Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, Forschungsreport 2/2006:30 32 Baraka S et al. (2015) «Biochemical and Functional Properties of Wheat Gliadins: A Review». Critical Reviews in Food Science and Nutrition 55 (3): Veraverbeke WS, Delcour JA (2002) «Wheat Protein Composition and Properties of Wheat Glutenin in Relation to Bread Making Functionality». Critical Reviews in Food Science and Nutrition 42 (3):