ASPETTI GENERALI DEI CEREALI

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1 Cap. 3 Cereali CAPITOLO 3 ASPETTI GENERALI DEI CEREALI a b c d Fig (a) Frumento duro, (b) Frumento tenero, (c) orzo e (d) riso 3.1 Generalità Con il nome di cereali (dal fenicio Ker-frumento, o da Ceres, la dea latina dell'agricoltura) si indicano piante erbacee annuali, appartenenti per la maggior parte alla famiglia delle Graminaceae (Fig. 3.1), coltivate per i loro frutti o semi secchi (cariossidi) ricchi di amido, utilizzabili nell'alimentazione umana o animale come sfarinati o come prodotti trasformati industrialmente (Tab. 3.1). 1

2 La coltivazione e l'uso dei cereali risalgono alla più remota antichità ed alle origini stesse dell'agricoltura: quasi certamente sono stati i primi vegetali domesticati dall'uomo. Nel corso dei secoli hanno subito vari cambiamenti, tanto che all'attualità le specie coltivate presentano caratteristiche molto diverse, ma che rimangono sempre di fondamentale importanza specialmente nell alimentazione umana. Tab Principali destinazioni d'uso dei cereali alimentari più diffusi Coltura Tipo varietale Destinazioni d'uso Frumento tenero Frumento duro Farro Orzo Riso Mais Segale Avena Triticale di forza speciali da panificazione comuni da taglio polistici distici farine correttive, prodotti da forno ad alta lievitazione panificazione speciale, prodotti da forno tipo crackers, pasticceria artigianale panificazione comune biscotti, prodotti non lievitati, distilleria, bevande alcoliche semola, pasta alimentazione umana alimentazione animale malteria: industria dell alcol (birra, whisky ecc) alimentazione umana e animale alimentazione animale, produzione di olio alimentare, bevande alcoliche, substrato nelle produzioni biotecnologiche, industria cartaria, tessile, isoglucosio, plastica biologica alimentazione animale, panificazione, distilleria alimentazione animale, alimentazione umana, distilleria, antiossidanti naturali, cosmetici, prodotti alimentari dietetici alimentazione animale, distilleria, malteria Idoneità dei cereali per l'alimentazione umana Il valore alimentare dei cereali, come già detto, è dovuto essenzialmente all'elevato contenuto in amido (circa il 79%), all apprezzabile contenuto di proteine (circa 12%) al ridotto tenore in lipidi (2%) e all equilibrato tenore di tutti gli altri componenti (acidi grassi insaturi, vitamine, biostimoline, oligoelementi), efficaci per una corretta alimentazione, per gli equilibri metabolici, e quindi, per una buona efficienza fisica. Le proteine dei cereali, tuttavia, contengono con un basso tenore in aminoacidi cosiddetti essenziali non prodotti dall organismo umano, soprattutto in lisina; 2

3 Cap. 3 Cereali pertanto, devono essere integrati con cibi proteici complementari, come è consuetudine nella cucina popolare di tutto il mondo, ad esempio associando pasta e riso ai i legumi, la polenta al latte, il pane al formaggio ecc. 3.2 Diffusione e importanza dei cereali Tra le piante alimentari, i cereali rappresentano il gruppo più importante nell'economia mondiale e costituiscono direttamente o indirettamente la base alimentare per gran parte dell'umanità: oltre la metà delle terre arabili del pianeta è investita a cereali (circa 675 milioni di ettari su di una superficie arabile complessiva di circa milioni di ettari). La loro importanza deriva da alcune caratteristiche positive, prima tra tutte, quella di dare un prodotto secco (10-12% di acqua) concentrato, facilmente trasportabile e conservabile ad alto potere calorico (amido), con apprezzabile contenuto proteico, lipidico e di sali minerali. L altra peculiare caratteristica è l ampia adattabilità ad ambienti molto diversi. Infatti, alcune specie si sono adattate a climi temperati (specie microterme a ciclo autunno-vernini: frumento, orzo, avena, segale, triticale), altre specie, originate nei climi caldo tropicali, sono caratterizzate da elevate esigenze termiche (specie macroterme: mais, sorgo, riso ecc.). Nel Centro e Nord America si coltivano maggiormente: frumento, mais, avena e sorgo, in Europa, invece, sono maggiormente coltivati i cereali vernini, anche se una rilevante superficie è destinata alla coltivazione del mais (coltura primaverileestiva). In Italia la superficie investita a cereali autunno-vernini si aggira intorno a 2.8 milioni di ettari dei quali circa 1.5 milioni sono coltivati a frumento duro, 0.7 milioni a frumento tenero e 0.4 milioni ad altri cereali minori. 3.3 Cenni botanici e morfologici Dal punto di vista tassonomico i cereali alimentari più diffusamente coltivati nel Mondo e in Italia appartengono alla Divisione: Angiosperme, Classe: Monocotiledoni, Ordine: Glumiflorae, Famiglia: Graminacee e a diversi Generi e Specie. Nella tabella 3.2, sono indicati i generi e le specie che saranno trattate in questo volume. 3

4 Tab. 3.2 Specie più importanti di cereali alimentari Genere Specie Nome comune Cereali microtermi Triticum aestivum Frumento tenero Triticum durum Frumento duro Triticum (momococcum) Farro piccolo Triticum dicoccum Farro medio Triticum spelta Spelta o Farro grande Hordeum vulgare Orzo Cereali macrotermi Oryza sativa Riso L apparato radicale è di tipo fascicolato, costituito da (Fig. 3.2): radici primarie: si originano dalla cariosside in numero diverso (da 3 a 7); radici secondarie: si sviluppano, successivamente a quelle primarie, dai primi nodi basali del fusto in numero diverso. Fig. 3.2 Schematizzazione dell apparato radicale dei cereali: 1) radice primaria, 2) radici secondarie originate dal nodo di accestimento, 3) o da altro nodo Il fusto è cavo (detto culmo) è eretto, cilindrico, di altezza e caratteristiche variabili a seconda delle specie (Fig. 3.3). I culmi del riso si differenziano dalle altre graminacee per essere pieni, infatti, presentano nel mesofillo e nello strato corticale un parenchima aerifero (caratteristica idrofila della specie). L altezza del culmo è un carattere inversamente correlato alla sua resistenza agli agenti atmosferici (ventosità e piogge intense), che tendono a piegarlo, causando il fenomeno dell allettamento; per contro lo spessore e l elasticità del culmo sono direttamente correlati a tale fenomeno. La ginocchiatura, vale a dire la 4

5 Cap. 3 Cereali proliferazione di vellule meristematiche presenti nei nodi, permette il raddrizzamento delle piante allettate. Il culmo è costituito da nodi e internodi, in numero variabile con la specie, la varietà e le condizioni pedoclimatiche in cui la pianta cresce (circa 5 8 per culmo). Dai nodi basali si possono originare, all inizio del ciclo vegetativo culmi secondari o di accestimento. Il loro numero per pianta (indice di accestimento) è normalmente compreso tra 1 e 5. Ogni culmo di accestimento produce un apparato radicale avventizio. Le foglie (Figg. 3.3 e 3.4) sono costituite da quattro parti: guaina, lamina, ligula e auricole. La guaina si origina da ogni nodo avvolgendo l internodo subito al di sopra del culmo e, quindi, continua in una lamina, parallelinervia, glabra o pubescente. Nel punto di trasformazione della guaina in lamina possono essere presenti delle formazioni membranacee: la ligula e le auricole. Nell orzo la ligula è assente o, comunque, poco visibile mentre le auricole sono molto sviluppate. Nel riso l ultima foglia apicale resta in posizione eretta anche dopo la fioritura (foglia a bandiera o foglia panicolare). Fig Morfologia delle Graminacee Fig. 3.4 Culmo e foglie di Graminacee 5

6 L infiorescenza è una spiga nel frumento, orzo e farro (Fig. 3.4); mentre è una pannocchia nel riso e in altri cereali (Fig. 3.5 e 3.6). Fig Spighe di diverse specie di cereali. L infiorescenza femminile del mais è detta impropriamente spiga trattandosi di spadice al contrario del frumento duro. Le spighe di frumento tenero sono spesso prive di reste Fig Pannocchie di diversi cereali. Da sinistra a destra: panico, riso, avena, sorgo, mais (infiorescenza maschile) 6

7 Cap. 3 Cereali La spiga è formata da un asse principale o rachide, costituito anch esso come il culmo da nodi ed internodi, sul quale su ciascun nodo sono inserite le spighette sessili in numero variabile (1 nel frumento, 3 nell orzo). Le spighette (Fig. 3.7) sono racchiuse da glume, molto evidenti nel frumento, ridotte, invece nell orzo. Ogni spighetta a sua volta è costituita da una rachilla su cui sono inserite i fiori, in numero variabile da specie a specie. La spiga nel frumento e nel farro in genere è eretta, mentre nell orzo, è piegata da un lato per arcuamento dell ultimo internodo del culmo o del rachide stesso. Tale piegatura costituisce una sollecitazione meccanica di un certo rilievo che può determinare la rottura della spiga prima della raccolta. La pannocchia del riso porta le spighette uniflore inserite su assi secondari. Ciascun fiore, generalmente ermafrodita, è sprovvisto di calice e di corolla ed è protetto da due glumelle: una inferiore detta lemma, che può essere aristata (orzo, riso e in molte varietà di frumento duro) o mutica (nel frumento tenero e nel farro) e una glumella superiore detta palea. In particolare il colore della resta, quando è presente, può avere colore paglierino, rossastro o nero. L'androceo è generalmente composto da 3 stami (6 nel riso), mentre il gineceo è formato da un ovario monocarpellare. Il numero di fiori, per spighetta varia da specie a specie: 1 in orzo e riso; 5-7 nel frumento, 2 3 nel farro. Non tutti i fiori sono fertili: in genere quelli apicali sono sterili. Fig Spighetta di frumento Il frutto è una cariosside (Fig. 3.8). Nelle diverse specie e varietà esse differiscono fra loro nella forma, grandezza, colore, struttura e per altre caratteristiche. Essa può presentare forma ovale o ellittica di lunghezza tra 4 a 10 7

8 mm. Le componenti strutturali della cariosside dei cereali risultano costituite da involucri esterni costituiti da glumelle e tegumenti (14 17%); endosperma amilaceo (72-75%);aleurone (8-9%); germe o embrione (2-3%). Gli involucri esterni sono costituiti dalle glumelle che alla sgranatura possono rimanere aderenti al frutto, si hanno così le cariossidi vestite (es. orzo, riso e farro) oppure non aderenti al frutto, si hanno così le cariossidi nude (es. frumento duro e tenero). Inoltre, i tegumenti sono costituiti dal pericarpo e dagli involucri seminali ricchi in fibra, vitamine e minerali che, durante la macinazione vengono separati dall endosperma andando a costituire i sottoprodotti (crusca e farinaccio). L endosperma costituisce la riserva energetica che l embrione utilizza quando germina per produrre una nuova pianta, ed è costituito per gran parte da amido, ma contiene anche un certo tenore di proteine e zuccheri. L endosperma ha struttura farinosa nel frumento tenero, mentre in quello duro ha generalmente consistenza vitrea, poiché l amido viene inglobato nella matrice proteica per dare una sezione cornea. L aleurone costituito da uno o più strati che circondano l endosperma, formato da cellule ricche di proteine sotto forma di granuli, che durante la molitura passano nella crusca. Il germe o embrione, situato nella parte dorsale e basale della cariosside, contiene gli organi della futura pianta (radichetta, piumetta e fusticino) ed è ricco di lipidi, vitamine liposolubili, sali minerali e proteine. Fig. 3.8 Costituenti della cariosside Nella tabella 3.3 sono riportate le differenze morfologiche delle diverse specie di interesse alimentare. 8

9 Cap. 3 Cereali Tab Caratteristiche morfologiche e termiche dei principali cereali alimentari Carattere Frumento Frumento Farro Orzo Riso duro tenero Culmo Ultimo internodo pieno cavo cavo cavo pieno Altezza (cm) Resistenza all allettamento Foglia poco resistente ligula e auricole presenti elastico, resistente ligula e auricole presenti ligula e auricole presenti ligula assente auricola molto sviluppata foglia apicale eretta (detta a bandiera) Infiorescenza Tipo spiga spiga spiga spiga pannocchia Presenza reste aristata aristata o mutica mutica aristata aristata Cariosside Presenza glumette nuda nuda vestita nuda o vestita vestita Consistenza vitrea farinosa farinosa farinosa farinosa Colore ombrata bianca o rossiccia Esigenze termiche microterma, microterma, meno resistente più resistente al al freddo del freddo del frumento tenero frumento duro microterma, resistente al freddo microterma, resistente al freddo macroterma 3.4 Ciclo biologico Il ciclo biologico dei cereali si articola nelle seguenti cinque fasi fenologiche (Fig. 3.9): 1) Germinazione ed emergenza Quando si verificano le opportune condizioni di temperatura, umidità ed ossigenazione l'attività vitale dei semi si intensifica; inizia così la germinazione per dare luogo ad una nuova pianta. La prima foglia fuoriesce dal terreno (emergenza) e si espande fino a raggiungere la sua dimensione normale. 2) Accestimento Consiste nell'emissione dei culmi laterali (secondari) dai nodi basali del culmo principale, che dopo un po di tempo emettono radici proprie, rendendosi indipendenti dalla pianta madre. 9

10 3) Levata Inizia quando la temperatura è sufficientemente alta. È il periodo di crescita più intenso durante il quale gli internodi si allungano e si sviluppa l'apparato fogliare. Durante la fase di levata si distinguono diverse sottofasi: all'inizio della fase si differenzia l infiorescenza che poi è spinta in alto fino a raggiungere la guaina dell'ultima foglia, definita per il suo portamento, foglia bandiera (sottofase di botticella, detta così per il rigonfiamento della guaina della foglia a bandiera dovuto alla presenza al suo interno della spiga con dimensioni pressoché finali). Quando la spiga fuoriesce dall'ultima guaina (sottofase della spigatura) si considera terminata la levata. 4) Fioritura ed allegagione Dopo la spigatura a seconda della specie si ha la formazione dei fiori nella spiga. Si ha quindi la fecondazione, che nelle specie alimentari trattate in questo testo è normalmente autogama. Avvenuta la fecondazione ha inizio la formazione (allegagione) e la maturazione della cariosside. 5) Maturazione In questa fase la cariosside si accresce per progressivo accumulo di fotosintati fino a raggiungere il volume ed il peso massimo. Successivamente essa subisce un calo ponderale dovuto alla perdita di acqua. Si distinguono 4 sottofasi: Maturazione lattea: la cariosside risulta piena di un liquido bianco lattiginoso (sospensione di granuli di amido nel succo cellulare) che fuoriesce dalla cariosside, quando questa è sottoposta a pressione tra le dita. La pianta è ancora verde. Maturazione cerosa: la cariosside ed il resto della pianta, eccezion fatta per le guaine, iniziano ad ingiallire. Il progressivo accumulo di sostanze di riserva (zuccheri e proteine) e la perdita d'acqua fanno si che l'endosperma assuma consistenza cerosa. Sotto l'azione dell'unghia la cariosside si lascia ancora scalfire. Maturazione fisiologica: si registra nel momento in cui cessa l'accumulo di fotosintati. I granuli di amido riempiono completamente le cellule e sono cementati da nucleo e citoplasma in una matrice proteica (glutine); la pianta ingiallisce quasi completamente, restando verde solo l'ultimo nodo, e la cariosside si lascia solo leggermente scalfire con l'unghia. Maturazione di morte: l'essiccazione della cariosside procede fino ad un contenuto in acqua del 12-14% circa, idoneo alla conservazione; rappresenta uno stadio avanzato di maturazione in cui la pianta diventa secca, fragile ed in cui le cariossidi cadono con estrema facilità comportando la possibilità di gravi perdite 10

11 Cap. 3 Cereali di prodotto per fragilità dell'ultimo internodo che si spezza alla base della spiga o per fragilità del rachide che può spezzarsi. Fig Fasi fenologiche delle Graminacee 3.5 Esigenze pedo-climatiche e nutrizionali Esigenze climatiche Nei riguardi dei fattori climatici i cereali, come già accennato precedentemente, si distinguono in microterme e macroterme in base alle esigenze termiche necessarie per il completamento del ciclo biologico. Nelle regioni temperate mediterranee i cereali microtermi (o vernini) hanno ciclo autunno-invernale, nei Paesi nordici hanno, invece, un ciclo primaverile-estivo. Le specie alimentari microterme più importanti sono il frumento e l orzo, le cui cariossidi possono germinare a temperature poco sopra allo 0 C, ma la pianta può 11

12 sopportare fino alla fase di accestimento diversi gradi sotto lo zero, ecco perché si semina prima dei freddi invernali. La resistenza al freddo diminuisce drasticamente all inizio della levata e successivamente nella spigatura e fioritura tra le due specie. L orzo è meno resistente al freddo rispetto al frumento. I cereali macrotermi (o estivi) hanno un ciclo sempre primaverile-estivo e le specie alimentari più importanti sono il riso e il mais e il sorgo. Le temperature per la germinazione delle cariossidi di queste specie si aggirano intorno ai 10 C; la pianta richiede, inoltre, temperature crescenti dalla germinazione alla maturazione. Esigenze pedologiche I cereali si adattano ad un ampia gamma di condizioni pedologiche, ma forniscono i risultati migliori in terreni tendenzialmente argillosi, ben drenati e ben dotati di sostanza organica. I terreni troppo sciolti, sabbiosi non sono ideali a causa della bassa capacità di trattenuta idrica. Alcune differenze tra le specie si rilevano in relazione all adattamento a condizioni particolari di terreno, come il ph o la salinità. In particolare, l orzo è resistente alla salinità del terreno e produce normalmente fino a valore di Conducibilità Elettrica dell estratto saturo (ECe) di 8-10 dsm. Il frumento esige terreni più fertili rispetto all orzo. Il riso esige terreni più impermeabili (limosi-argillosi). Tutti i cereali sono esigenti in azoto. Esigenze idriche Negli ambienti mediterranei le specie macroterme (riso, mais ecc.) a ciclo primaverile-estivo necessitano di irrigazioni, mentre i cerali microtermi (frumento, orzo ecc.) non necessitano, in genere, di apporti irrigui, perché beneficiano delle piogge nel periodo invernale. Il ciclo dell orzo è più breve rispetto a quello del frumento, anche per questo si adatta di più nei climi mediterranei perché sfugge alla siccità dei periodi più caldi. Esigenze nutrizionali Tutte le specie esigono elementi prontamente assimilabili, in particolar modo di azoto, dalla levata alla fioritura. Dal fosforo dipendono: accestimento, precocità, resistenza all allettamento. L azoto è dannoso se in rapporto squilibrato con il fosforo. Potassio e calcio influiscono sullo sviluppo. L orzo è meno sensibile allo squilibrio azoto-fosforo, più sensibile al potassio che aumenta il rapporto seme-paglia. I vari elementi influiscono sulla qualità della granella. 12

13 Cap. 3 Cereali 3.6 Cenni sulla tecnica di coltivazione dei cereali I cereali sono caratterizzati dalla completa meccanizzazione di tutte le operazioni colturali: dalla semina alla raccolta. Nel caso del riso trattandosi di una coltura acquatica le operazioni colturali si differenziano dagli altri cereali. In particolare l impianto di questa coltura richiede preliminarmente una sistemazione idraulica del terreno ai fini di governare l irrigazione per sommersione tipica per questa specie. Le tecniche di lavorazione del terreno variano in funzione della sua natura, della precessione colturale, del grado di infestazione delle malerbe. Tra i lavori principali, l aratura (Fig. 3.10) è ancora oggi la modalità più diffusa nei terreni argillosi ed in quelli molto inerbiti, nonché in quelli con presenza di residui colturali. Negli ultimi anni il tema delle lavorazioni è stato profondamente modificato in relazione al contenimento dei costi di produzione, infatti, oggi in alcuni casi si adotta il minimum tillage riferendosi a tecniche di lavorazione ridotte, realizzate con un unico passaggio di fresatrice al fine di predisporre il terreno per la semina o si può adottare lo zero tillage quando non si effettua nessuna lavorazione e la semina viene eseguita con apposite macchine su terreno sodo anche in presenza di residui colturali. Altri problemi della tecnica colturale dei cereali interessano l epoca, la densità e la profondità di semina, nonché gli interventi agronomici riguardanti la concimazione, il diserbo e la raccolta o l irrigazione in caso di colture primaverili. Le suddette tecniche saranno trattate successivamente per ciascuna coltura. Fig Aratura 13

14 3.6.1 Cerealicoltura biologica Nella Unione Europea (U.E.) le produzioni di colture cerealicole biologiche rappresentano il 44% delle colture biologiche. In Italia, primo Paese produttore con metodo biologico a livello europeo, la superficie coltivata a cereali rappresenta il 20% della Superficie Agricola Utilizzata (SAU) biologica e in particolare quella coltivata a frumento duro rappresenta il 43% della SAU totale dei cereali. 3.7 Aspetti qualitativi della produzione La composizione chimica delle cariossidi dei cereali è influenzata da numerosi fattori: la specie d'appartenenza, il terreno, il clima, i trattamenti cui la pianta è stata sottoposta e lo stato di conservazione. Qui di seguito vengono riportati i valori minimi e massimi, riscontrabili, dei contenuti in nutrienti di cereali (Tab. 3.4). Tab Composizione delle cariossidi di cereali Componenti Minimo (%) Massimo (%) Acqua Proteine Carboidrati Lipidi Fibre Ceneri I cereali sono ottimi alimenti energetici. In relazione alla composizione della cariosside le diverse specie evidenziano variazioni nel contenuto in principi nutritivi (Tab. 3.5), ma tutti presentano come caratteristiche peculiari una carenza in aminoacidi essenziali, in particolare lisina, e una scarsa assimilabilità delle proteine a causa dell'associazione di queste ultime a strutture cellulosiche indigeribili. In base alla quantità e alla struttura delle proteine presenti nelle cariossidi è determinata l attitudine delle farine o delle semole alla produzione di pane e pasta. In genere, il contenuto proteico dei frumenti varia tra l 11 e il 14%; mediamente tale tenore nel grano duro è generalmente superiore di un punto percentuale rispetto al tenero. 14

15 Cap. 3 Cereali Tab Composizione chimica delle cariossidi nelle diverse specie (valori medi indicativi g/100 g s.s.) Cereali Proteine Carboidrati (amido) Lipidi Fibra Ceneri Frumento duro tenero Farro Orzo vestito nudo Riso La frazione proteica dei diversi cereali è costituita da quattro tipi di proteine (Tab. 3.6 e Fig. 3.11): albumine: sono proteine ad alto valore biologico, ricche di amminoacidi essenziali come: glutammina, leucina, prolina e lisina, presenti nella porzione esterna della cariosside e nel germe. Esse sono solubili in soluzioni saline; globuline: sono proteine ricche in lisina, arginina, serina e cisteina, localizzate esclusivamente nel germe. Sono solubili in soluzioni saline; prolammine: localizzate nell'endosperma. Si accumulano nei corpi proteici. Sono solubili in soluzione acquosa con elevato tenore in etanolo (70%); gluteline: anch'esse localizzate nell'endosperma. Si accumulano nell'interno e all'esterno dei corpi proteici. Sono solubili in soluzioni acide (ac. acetico) o alcaline diluite. Tab. 3.6 Percentuale delle diverse proteine in alcuni cereali Cereale Albumine Globuline Prolammine Gluteline Frumento Mais Orzo Avena Riso Gliadine Zeine Ordeine Aveline Oryzine Glutenine Gluteline Ordenine Avenine Gluteline

16 Si noti che le albumine e le globuline, proteine complete in aminoacidi essenziali, non concorrono alla definizione del valore nutrizionale delle farine, in quanto allontanate in fase di molitura, insieme alla crusca e al germe. Per contro, l'importanza delle prolammine e delle gluteline è definita non tanto dal valore biologico delle stesse, quanto dalla loro composizione aminoacidica che consente la formazione di legami ad idrogeno tra le molecole proteiche e tra queste ultime e l'acqua utilizzata durante l'impastamento. I legami intermolecolari che si possono instaurare tra prolammine e gluteline concorrono alla formazione del glutine: è questa una matrice proteica nella quale sono immersi amido e lipidi e che conferisce alla pasta viscosità, elasticità e coesione. La "forza" del glutine è proporzionale alla presenza di cisteina, prolina ed acido glutammico nella frazione proteica dello stesso. Come già detto precedentemente, il tenore di lisina e metionina nelle farine e nelle semole è basso; ciò diminuisce notevolmente il valore nutrizionale delle proteine dei cereali. Fig Effetto della struttura del grano sulle proprietà viscoelastiche di proteine idratate I carboidrati presenti nella cariosside si possono suddividere in: amido: (60-68%), la cui forma e la dimensione sono tipiche di ogni cereale, tanto che è possibile, mediante esame microscopico, riconoscere la provenienza della farina; pentosani: (in media di 6.5%), polimeri di aldopentosi non fermentescibili. Si ritrovano essenzialmente nel pericarpo, nel perisperma e nello strato aleuronico; cellulosa e lignina: (2-2.5%), presenti nella parte corticale della cariosside; vengono allontanate durante l abburattamento; 16

17 Cap. 3 Cereali zuccheri riducenti: (1.5%), costituiti da destrine e glucosio ossia da prodotti dell idrolisi dell amido. Nella preparazione del pane danno inizio alla fermentazione. I lipidi, presenti quasi esclusivamente nel germe, sono costituiti da gliceridi esterificati ad acidi grassi insaturi (oleico, linoleico, linolenico) per l 80-84% e saturi (in particolare il palmitico, per circa il 13%). Nell endosperma e nello strato aleuronico si ritrovano fosfolipidi, glicolipidi e steroli (sitosterolo e campesterolo). I sali minerali, rappresentati da fosfato di Mg e K, sali di Ca, Fe, S, Cu, Zn ecc., sono situati nella parte esterna del cariosside. Da evidenziare il basso rapporto di Ca/P. Le ceneri risultano costituite prevalentemente da fosfati organici (esteri, lecitina, fitina, nucleoproteine ecc.). Tra le vitamine, assenti la D e la C; si ritrovano invece quelle del gruppo B, nello strato aleuronico, e la vitamina E nell embrione. Gli enzimi, presenti in piccole quantità, rivestono importanza: la diastasi (costituita da α e β-amilasi) che idrolizza l amido in zuccheri fermentescibili; le lipasi, che attaccando i lipidi contenuti nella cariosside ne possono determinare l'irrancidimento idrolitico; le proteasi, che agiscono sulle molecole proteiche dando origine ad aminoacidi liberi e polipeptidi ed impedendo la formazione del glutine; le fitasi, che inattivano l'acido fitico e ne riducono l'azione anti-alimento. 3.8 Qualità antiossidanti dei cereali integrali Un effetto positivo della granella integrale dei cereali è data dall azione antiossidante dovuta alla ricchezza di acidi fenolici (fino a 500 mg kg -1 ) e di lignani (il frumento ne contiene 5 mg kg -1, fitosteroli e di folati) importanti nella protezione dal morbo Alzheimer dei tumori e delle malattie cardiovascolari. Per arricchire i cereali di questa ultime sostanze, in alcuni Paesi (Usa, Canada e Cile), si sono affrontati programmi di fortificazione dei cereali di acido folico specialmente nei prodotti da forno e cereali da colazione. La ricchezza in fibre, allo stato grezzo dei cereali ha anche l effetto, come già accennato nel Cap. 2, di ridurre la tendenza al sovrappeso, in quanto conferiscono 17

18 un senso di sazietà. Quest ultimo effetto nei prodotti integrali è aiutato anche dalla ricchezza di vitamine del gruppo B, note per favorire il metabolismo dei carboidrati. 3.9 Fattori antinutrizionali Nei cereali sono presenti quantità variabili di fattori antinutrizionali (tannini, acido fitico, inibitori enzimatici, lectine e resorcinoli) che a seconda della loro natura possono sia ridurre la digeribilità delle proteine e dei polisaccaridi inibendo gli enzimi digestivi necessari all'idrolisi di queste molecole, sia interferire con i processi di assorbimento di alcune sostanze nutritive o formando complessi non assimilabili o alterando la funzionalità delle cellule dell'epitelio intestinale. I tannini, sostanze aromatiche di natura fenolica presenti in elevata concentrazione nel sorgo e nell'orzo, legano con ponti idrogeno ai loro gruppi fenolici quelli peptidici delle proteine, formando complessi indigesti. Svolgono la stessa azione nei confronti degli enzimi digestivi, riducendo l'assorbimento di tutti i nutrienti. L'acido fitico, che si ritrova nell'embrione e nella parte più esterna della cariosside dei cereali, impedisce l'assorbimento di alcuni cationi metallici (Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+, Zn 2+ ) con cui forma complessi insolubili. Gli inibitori enzimatici di proteasi pancreatiche e di amilasi si ritrovano nell'endosperma di frumento, segale e triticale i primi; di frumento, orzo e segale i secondi. Gli inibitori di proteasi sono presenti in piccola concentrazione e termolabili nel frumento; in notevoli quantità e termostabili negli altri due cereali. Gli inibitori dell'amilasi sono resistenti alle alte temperature e all'attacco della tripsina. Le lectine (emoagglutinine e fitoagglutinine) e i resorcinoli (derivati alchilici del resorcinolo) determinano una diminuzione della crescita e un calo di appetito negli animali. In particolare è stato dimostrato che le lectine di leguminose interferiscono con l'assorbimento di nutrienti interagendo con le cellule della mucosa intestinale. È stato ipotizzato che un fenomeno analogo stia alla base della tossicità delle proteine del glutine nel morbo celiaco (una grave enteropatia caratterizzata da mal assorbimento intestinale, diarrea cronica, dimagrimento, ritardi nella crescita, turbe psichiche). Quest'intolleranza si manifesta al momento dello svezzamento ed è indispensabile che la dieta dei soggetti malati sia del tutto priva di alimenti contenenti glutine. Secondo alcuni Autori la tossicità è imputabile ad un peptide, derivato dall'idrolisi della gliadina; secondo altri il morbo celiaco sarebbe dovuto a sensibilità al glutine, legata alle risposte immunocellulari d'origine genetica. 18