Tocoli nei frumenti tetraploidi localizzazione nella cariosside ed evoluzione nella macinazione e pastificazione

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1 Tocoli nei frumenti tetraploidi localizzazione nella cariosside ed evoluzione nella macinazione e pastificazione Tocols in tetraploid wheat: their location in the kernel and evolution during milling and pasta processing Clara Fares - Cristiano Platani - Maria Assunta Dattoli - Valeria Menga - Grazia Maria Borrelli C.R.A. - Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura - Sezione di Foggia - S.S. 16 Km Foggia - Italia Parole chiave: tocoli, pasta, frumenti tetraploidi Key words: tocols, pasta, tetraploid wheat SUMMARY Mediterranean diet contains cereals in the form of pasta, bread, and rice that are rich in antioxidant compounds such as tocols, carotenoids, and flavonoids. In this research the amount of tocols found in cooked and uncooked pasta samples obtained from different cereals (durum wheat, spelt and a blend of durum wheat and barley) is shown. It was observed a widespread tocols loss as consequence of pasta making, and after one month, the tocols loss was further increased with values ranging from 8 to 40%. Regarding to durum wheat pasta, it was observed that nevertheless it suffered the greatest loss (40%), even after one month it showed the highest tocols content. Lower values were observed for pasta made with the blend of durum wheat semolina and barley and for the two samples of pasta made by spelt. Cooking reduced the amount of tocols even if with different extent for the analyzed samples. Concerning the amount of tocopherols and tocotrienols observed in the different samples (after one month both in cooked and uncooked pasta), it has been seen a minor loss for tocotrienols fraction. It was also shown that tocopherol fraction and α-tocopherol in particular, are concentrated in the germ, while tocotrienols are prevalent in the endosperm. SOMMARIO I cereali presenti nella dieta mediterranea, quali pasta, pane e riso, costituiscono un valido veicolo per sostanze ad elevato potere antiossidante come tocoli, carotenoidi e flavonoidi. In questo lavoro vengono presentati i contenuti di tocoli rintracciati nelle paste crude e cotte realizzate con diversi tipi di cereali. È stato osservato 1170

2 pasta, pane e riso sono una fonte importante di fibre e di sostanze antiossidanti, tocoli e carotenoidi principalmente. Molte di queste sono una peculiarità dei cereali integrali (fenoli, flavonoidi e caroteni) e la quota legata alle fibre esercita un effetto positivo nella prevenzione di malattie cardiovascolari (Wolk et al., 1999), a differenza di quanto osservato per le fibre che si trovano in frutta e verdura. Le variazioni osservate nel contenuto di sostanze antiossidanti nella granella integra sono attribuibili principalmente alla specie e all ambiente. Con il processo di trasformazione si assiste generalmente ad un perdita importante di tali composti dovuta, in prima fase, alla macinazione, che comporta l eliminazione degli strati cruscali, più ricchi di composti antiossidanti e fibre e, successivamente, all uso di alte temperature (essiccazione, cottura, ecc.) necessarie per la trasformazione degli sfarinati in prodotti di largo consumo. Tra questi composti un importante funzione antiossidante è sviluppata dai tocoli. I tocoli sono una classe di composti ad attività vitaminica E, costituita da 8 isomeri (α-β-γ-δ-tocoferoli e α-β-γ-δ-tocotrienoli) che si differenziano per il numero e la posiun calo generale per effetto del processo di pastificazione e, dopo un mese di conservazione, la concentrazione dei tocoli diminuiva ulteriormente, in entità variabile dall 8 al 40%. In particolare, è stato osservato che la pasta di frumento duro, nonostante avesse registrato il calo più importante (40%), era quella che conservava la concentrazione più elevata di tocoli anche dopo un mese di conservazione, seguita dalla pasta arricchita con l orzo e dalle paste di farro. Durante la cottura, come atteso, il contenuto in sostante antiossidanti viene ulteriormente ridotto, con differenze tra i campioni. Osservando in dettaglio l effetto della conservazione sul comportamento delle due frazioni separate, tocoferoli e tocotrienoli, nei diversi campioni di pasta cruda e cotta si nota che la frazione dei tocotrienoli subisce una riduzione inferiore rispetto ai tocoferoli. Infine, uno studio parallelo ha evidenziato che i tocoferoli e, in particolare, l isomero alfa, sono prevalentemente concentrati nel germe, mentre i tocotrienoli sono prevalenti nell endosperma. Introduzione N egli ultimi decenni sono stati condotti numerosi studi che hanno collegato lo sviluppo di malattie cardiovascolari, tumorali ed infettive alla presenza dei radicali liberi. Molte ricerche hanno evidenziato che sostanze antiossidanti in alimenti di origine vegetale sono capaci di sviluppare un elevato potere di contrasto nei confronti dei radicali liberi (Tribble, 1999; Eichholzer et al., 2001). Una dieta particolarmente ricca di sostanze antiossidanti è quella mediterranea che predilige il consumo di vegetali, legumi, cereali e che, quindi, è stata indicata come modello da usare in medicina di prevenzione (Willet, 1995). Infatti l introito di alimenti poco cotti, l uso abbondante di cereali poco raffinati, l utilizzazione dell olio extra vergine di oliva come condimento, costituiscono uno scudo contro l insulto ossidativo a cui è continuamente sottoposto l organismo per effetto dei radicali liberi di origine sia endogena (ROS, RNS, Ossigeno singoletto, ecc.) che esogena (ozono, agenti mutageni, ecc.). I cereali, largamente presenti nella dieta mediterranea in prevalenza come Tecnica Molitoria - Novembre

3 zione di gruppi metilici nella catena cromanolica. L isomero alfa è quello più attivo da un punto di vista metabolico e presenta 3 gruppi metilici. Queste molecole naturali, particolarmente abbondanti nel mondo vegetale, si presentano in forma di liquido viscoso di colore giallo non solubile in acqua, a ph alcalino. Si decompongono in presenza di luce e ossigeno e, ossidandosi, difendono i sistemi cellulari dai radicali liberi. Cereali particolarmente ricchi di tocoli sono l orzo (valori medi riscontrati mg kg -1 s.s.), il mais ed i frumenti (in farro i valori medi riscontrati sono compresi tra mg kg -1 s.s.). In questa breve nota è stata valutata l evoluzione dei tocoli nella semola, nella pasta cruda e nella pasta cotta relativamente a diverse tipologie di sfarinati; inoltre, è stato monitorato il contenuto di tocoli nella pasta a un mese dalla produzione ed è stata determinata la localizzazione dei tocoferoli e dei tocotrienoli nella cariosside di frumento duro. Materiali e metodi S ono state valutate le semole di 2 linee di farro dicocco (linea 322 e 257), una miscela di semola industriale di frumento duro e di una linea di orzo (macinata a secco) al 30%, una semola industriale e le relative paste. Le semole di farro sono state realizzate con il molino Bühler modello MLU 201 per il frumento duro, previa umidificazione della granella (5 kg) al 16,5% di umidità. La pasta, formato spaghetto, è stata realizzata con l impianto pilota di pastificazione (ditta Namad, Roma) utilizzando la trafila formato spaghetto da 1,67 mm di diametro ed un ciclo di essiccazione a bassa temperatura (50 C) per 16 ore circa. La pasta appena prodotta e quella conservata per 30 giorni al buio e a temperatura ambiente (19 C) sono state sottoposte al test di cottura (fino alla scomparsa del nucleo). Un aliquota (30 g) di pasta cotta, previa essiccazione in stufa a vuoto (35 C), è stata macinata per le analisi. Parallelamente, un campione di 50 g di granella della varietà di frumento duro, cv. Simeto, deprivato del germe e un altro campione da 50 g integro sono stati macinati con il molino Tecator Cyclotec 1093 (60 mesh). Su tutti i campioni è stato determinato il contenuto di tocoli (Tocoferoli e Tocotrienoli) in HPLC con lettura al fluorimetro, secondo il metodo AOCS (AOCS American Oil Chemists Society, 1989). Risultati N ella tab. 1 è riportata la concentrazione dei tocoli nelle tre tipologie di prodotto: semola, pasta cruda e pasta cotta. Relativamente alla semola, si può osservare che la linea di farro 322 presenta la concentrazione più alta di tocoli, mentre la miscela di semola di frumento duro con il 30% di orzo ha la concentrazione più bassa. Tutti i campioni evidenziano un calo generalizzato quando si passa dalla semola alla pasta con perdite variabili dall 83 al 53%. Il calo più importante si osserva nella linea 322, mentre nella pasta ottenuta con la semola industriale i tocoli si riducono in misura minore. Con la cottura, come atteso, il contenuto in sostanze antiossidanti viene ulteriormente ridotto ma, anche in questo 1172

4 Tabella 1 - Concentrazione dei tocoli (mg/kg s.s.) nei diversi campioni. Semola Pasta cruda Pasta cotta Farro ,4±0,34 4,9±0,21 3,0±0,35 Farro ,4±0,39 8,1±0,07 1,8±0,01 Semola industriale 26,0±0,61 12,1±0,08 3,6±0,01 Miscela con orzo 23,9±0,30 6,9±0,10 0,7±0,00 caso, il comportamento dei campioni non è uguale. Infatti, la pasta confezionata con il frumento duro conserva ancora un contenuto di tocoli superiore a 3 mg/kg, paragonabile a quanto ritrovato nel campione di farro linea 322, mentre la pasta arricchita con sfarinato di orzo, dopo la cottura, conserva una quota molto trascurabile di tocoli, più bassa rispetto agli altri campioni presi in esame. Confrontando i valori di antiossidanti rintracciati nelle paste crude dopo 1 mese di conservazione si è osservato un calo generalizzato in tutti i prodotti, di entità variabile dall 8 al 40% (tab. 2). Nonostante abbia registrato il calo più importante (40%), è la pasta di frumento duro quella che conserva la concentrazione più elevata di tocoli dopo un mese di conservazione, seguita dalla pasta arricchita con l orzo e dalle paste di farro. È interessante sottolineare l incidenza del processo di trasformazione che per i farri e per la miscela con orzo, rispetto al frumen- Tabella 2 - Evoluzione dei tocoli (mg/kg s.s.) nella pasta dopo 1 mese dalla produzione. Pasta cruda Pasta cruda II prelievo Calo % Farro 322 4,5±0,02 8 Farro 257 5,0±0,01 38 Semola industriale 7,3±0,24 40 Miscela con orzo 5,2±0,08 25 to duro, è stata così forte da condizionare il contenuto di tali composti nei passaggi successivamente analizzati. Osservando in dettaglio l effetto della conservazione sul comportamento delle due frazioni separate, tocoferoli e tocotrienoli, nei diversi campioni di pasta cruda si nota che la frazione dei tocotrienoli subisce una riduzione inferiore rispetto ai tocoferoli (fig. 1 e 2). Pertanto i tocoli che rimangono nella pasta sono rappresentati per il 90% circa da tocotrienoli. In particolare, è stato trovato che nella pasta appena prodotta (I prelievo), l isomero più importante, α-tocoferolo, varia dal valore più alto di 0,7 mg/kg s.s. della pasta di frumento duro al più basso di 0,13 mg/kg s.s. della pasta di farro linea 322. Risultati intermedi sono stati osservati per gli altri due campioni: 0,45 mg/kg s.s. per la pasta di farro linea 257 e 0,18 mg/kg s.s. per la pasta con orzo. Relativamente alla pasta cotta (fig. 3 e 4), si osserva anche in questo caso una maggiore conservazione dei tocotrienoli. La perdita di α-tocoferolo osservata durante la cottura era compresa tra il 20-30% circa per le paste di farro e la miscela con orzo ed era il 50% per la pasta di frumento duro che, nonostante il calo più forte, conservava ancora il maggior contenuto in vitamina E (dati non riportati). Le forti differenze nel contenuto delle due classi di composti nel medesimo prodotto hanno indotto ad ipotizzare un sito di ac- Tecnica Molitoria - Novembre

5 Variazioni nel contenuto di tocoferoli nella pasta prima e dopo un mese di conservazione. fig. 1 Variazioni nel contenuto di tocotrienoli nella pasta prima e dopo un mese di conservazione. fig. 2 Variazioni nel contenuto di tocoferoli nella pasta prima e dopo un mese di conservazione. fig. 3 Variazioni nel contenuto di tocotrienoli nella pasta prima e dopo un mese di conservazione. fig. 4 Differenze di concentrazione dei tocoferoli (T) e tocotrienoli (T3) nella cariosside di grano duro varietà Simeto. fig. 5 Differenze di concentrazione dell α-tocoferolo e dell α-tocotrienolo nella cariosside di grano duro varietà Simeto. fig. 6 cumulo dei tocotrienoli diverso rispetto ai tocoferoli. È noto, infatti, che la vitamina E è principalmente localizzata nel germe di grano e viene consistentemente ridotta con il processo di macinazione, mentre poco si conosce sulla localizzazione dei tocotrienoli nella cariosside. Pertanto è stata allestita una semplice prova che ha permesso di valutare la localizzazione delle due classi di tocoli nella granella, per accertare se, come ipotizzato, i tocotrienoli si concentravano prevalentemente nell endosperma e non nel germe. I dati ottenuti confermano che i tocoferoli, e in particolare l isomero alfa (fig. 5 e 6), subiscono un calo drammatico nella granella degerminata, mentre i tocotrienoli, 1174

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7 che subiscono soltanto una lieve flessione con la degerminazione della cariosside, sono prevalenti nell endosperma. I risultati di questo studio evidenziano due aspetti: il primo è che nella pasta, principalmente in quella di grano duro, sono ancora rintracciabili sostanze vitaminiche importanti e che, seppure in quantità modesta, queste sono presenti anche nel prodotto cotto; secondo aspetto è che la conservazione della pasta, così come avviene di consueto, provoca nel tempo una perdita di queste sostanze. L attenzione è stata rivolta alla pasta in quanto alimento principale della dieta mediterranea ed italiana in particolare che, è bene ricordare, è stata recentemente proposta a livello internazionale come modello per una sana e corretta alimentazione, in quanto non solo fonte di carboidrati complessi a lenta digeribilità (alimento a basso indice glicemico) ma anche veicolo ideale degli ingredienti di un pasto che contribuisce al mantenimento di un buono stato di salute. Questo lavoro è stato realizzato nell ambito del progetto Alimenti funzionali a base di cereali finanziato dal MIUR e dal MiPAF. Bibliografia Eichholzer M., Lutthy J., Gutzwiller F., Stahelin H.B. (2001). The role of folate, antioxidant vitamins and other constituents in fruits and vegetables in the prevention of cardiovascular disease: the epidemiological evidence. Int. J. Vitam. Nutr. Res., 71(1):5-17. Tribble D.L. (1999). Antioxidant consumption and risk of coronary heart disease: emphasis on vitamin C, vitamin E, and β-carotene. A statement for healthcare professionals from the American heart association. Circulation, 99: Willet W., Sacks F., Trichopoulou A. (1995). Mediterranean diet pyramid: a cultural model for healthy eating. Amer. Clin. Nutr., 61:1402S-1406S. Wolk A., Manson J.E., Stampfer M.J., Colditz G.A, Hu F.B., Peizer F.E., Hennekens C.H., Illet W.C. (1999). Longterm intake of dietary fiber and decreased risk of coronary desease among women. J. Am. Med. Assoc., 281: