La qualità del pane prodotto in funzione delle materie prime e della tecnologia di panificazione utilizzate

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1 La qualità del pane prodotto in funzione delle materie prime e della tecnologia di panificazione utilizzate Conservazione e trasformazione dei prodotti alimentari - DiSAAA-a Università di Pisa

2 Per la legge italiana il nome Pane è riservato al prodotto ottenuto dalla cottura totale o parziale di una pasta convenientemente lievitata, preparata con sfarinati di grano, acqua e lievito, con o senza aggiunta di sale comune (cloruro di sodio) (Art.14 L. n 580, 1967). Farina agente lievitante Acqua Sale

3 la composizione chimica del pane ed il suo apporto alla dieta giornaliera Macro Costituenti Acqua (g) Protidi (g) Lipidi (g) Glucidi (g) Fibra (g) Apporto energetico (cal) % energia fornita/ fabbisogno giornaliero Pane (100 g) La presenza dei macronutrienti nel pane bianco ed il contributo energetico di 100 g di pane al fabbisogno energetico giornaliero (2400 cal/die).

4 o il pane rappresenta una significativa fonte di: - carboidrati (amido, destrine, maltosio, glucosio pari al 50-60% della dieta giornaliera) - energia/calorie; o in grado di coprire ~ 30% del fabbisogno giornaliero di proteine di origine vegetale; o le Vit. B, abbondanti nel grano, si ritrovano anche nel prodotto finito anche se largamente denaturate dalla cottura; o il pane è carente in lipidi, Ca, P, vitamine C e D; o le sostanze minerali rappresentano ~ % in peso (SO 4=, Ca ++, K +, Mg ++, Fe +++ ).

5 Farina Farina agente lievitante Acqua Sale

6 Percentuale media dei diversi componenti nella cariosside del grano zona della cariosside Ceneri Proteine (N 6.25) Lipidi Fibra Cellulosa Pentosani Amido epicarpo aleurone (pericarpo-endosperma) germe (embrione) endosperma

7 Le proteine del grano (10 13 % p/p) Le proteine del grano (glutine) sono state classificate in base alla loro solubiltà (Osborne), in: - H 2 O albumine (leucosina) 12 %; - sol. saline (es. 0.4 mol/l NaCl) globuline 4 %; - miscela EtOH/H 2 O (70/30) prolammine (gliadine) 44 %; - residuano nella farina (ins.) gluteline (glutenina) 40 %; 100 % N.B. a seguito di una alterazione della mucosa intestinale (perdità della struttura villosa), i celiaci vanno incontro ad una difficoltà di assorbimento connessa alla metabolizzazione di una prolammina (una gliadina).

8 90 % proteine Glutine 8 % lipidi 2 % carboidrati (pentosani insol. in H 2 O) Le proteine e i lipidi del glutine sono responsabili delle caratteristiche reologiche assunte dall impasto farina/h 2 O e, in particolare, della impermeabilità ai gas di fermentazione e del contenimento della frazione amilacea.

9 Specie botanica triticum aestivum triticum durum Tipologia di farina ottenuta farina di grano tenero farina di grano duro (semola) Prodotti derivati pane, grissini, crackers, dolci pasta secca e fresca N.B. In funzione della produzione alimentare analizzata si impiega la farina e quindi la specie botanica più idonea.

10 Trasformazioni enzimatiche (farina + germe) attivate durante la preparazione dell impasto Beta Amylase Alfa Amylase zuccheri fermentescibili prodotti della fermentazione etanolo, ac. lattico, ac. acetico, + prodotti secondari (aldeidi, chetoni, esteri, etc.) CO 2

11 agente lievitante Farina agente lievitante Acqua Sale

12 agenti lievitanti = preparazioni che direttamente od indirettamente sviluppano CO 2 e determinano così il rigonfiamento degli impasti Un contributo, anche se secondario, al rigonfiamento del pane in cottura, è imputabile: alla formazione di vapore acqueo; all espandersi dell aria incorporata nella pasta (albumi montati a neve; pan di spagna; ecc.).

13 gli agenti lievitanti più comunemente impiegati Chimici Agenti lievitanti Lievito industriale Biologici Madre acida

14 Agenti lievitanti Chimici NaHCO 3 bicarbonato di sodio (NH 4+ ) origina CO 2 : per decomposizione termica (T 200 C): 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O (baking soda) in ambiente acido (ph < 7): NaHCO 3 + H + Na + + CO 2 + H 2 O (baking powder) nel lievito chimico al bicarbonato vengono di norma addizionati fosfati acidi, ac. citrico e amido di mais (vanillina) o più tradizionalmente cremor tartaro (tartrato acido di K). N.B. spesso l ambiente acido viene assicurato da altri ingredienti: yogurt, crema acida, latticello, succhi di frutta, ecc.

15 Agenti lievitanti Biologici Più diffusamente impiegati in panificazione sviluppano CO 2 per fermentazione alcolica: C 6 H 12 O 6 2 CH 3 -CH 2 -OH + 2 CO 2 o lievito di birra (soli lieviti alcolici); o impasti acidi (mista lieviti alcolici e batteri lattici).

16 il lievito di birra (lieviti alcolici).. il lievito impiegato nella panificazione deve essere costituito da cellule in massima parte vitali, senza aggiunta di amido e fecola, con umidità non superiore al 75%... (Art. 37 n 580, 1967) viene commercializzato in panetti compressi di ceppi selezionati di Saccharomyces cerevisiae La vitalità residua di queste preparazioni = UFC/g Inoculo al ~ 2% = 2g inoculo/100g di pasta ~ UFC/g una concentrazione microbica tale da escludere l instaurarsi di una significativa competizione con le altre specie microbiche eventualmente presenti

17 I panetti di lievito pressato vengono prodotti su scala industriale nei lievitifici

18 Partendo da un unica coltura madre, attraverso colture intermedie sviluppate in contenitori caratterizzati da volumi sempre più elevati, è possibile ottenere la coltura da semina. Coltura madre Coltura da semina

19 Mezzo di crescita per colture di lievito Melasso di barbabietola (zuccheri all interno del bioreattore compresi tra %) O 2 Malto Sali organici Composti azotati Vitamine ph = 4,3-4,5 T=30 C

20 Tempo massimo di conservazione di un panetto di lievito compresso 15 giorni T = 4 C ~90 giorni T = - 18 C Il tempo di conservazione dipende: U.R. (< 75%); contenuto in aria (effetti su respirazione calore).

21 Il pane industriale

22 accorgimenti (lievito veloce) Per: abbreviare i tempi del processo di lievitazione; facilitare la lavorazione dell impasto; correggere la scarsa qualità della farina impiegata; ridurre così i tempi e i costi di produzione. vengono spesso adottati i seguenti accorgimenti: aggiungere estratti di malto o preparati enzimatici (α- e β-amilasi) per promuovere la saccarificazione dell amido; aggiungere più lievito (non troppo altrimenti ne risente il sapore); alzare la temperatura della cella di lievitazione; impiegare le più economiche farine a basso contenuto proteico che richiedono tempi di posa più limitati ma: i loro impasti non trattengono l anidride carbonica della lievitazione; l impasto risulta colloso e una volta cotto genera una mollica piena di cavità;

23 Per evitare questi inconvenienti si addiziona: glutine (proteine che trattengono i gas); emulsionanti che incrementano il volume dell impasto e conferiscono all alimento un aspetto leggero ed invitante; alcuni miglioratori, come l acido ascorbico, già presente nella miscela di farine vendute dai mulini Si ottiene così un prodotto dalle caratteristiche organolettiche deludenti che nel giro di poche ore diventa gommoso e poco appetitoso

24 N.B. spesso il pane caldo e croccante che ci viene proposto dalla grande distibuzione, è prodotto preparato, precotto e surgelato all interno di uno stabilimento industriale, poi trasportato e finto di cuocere nel punto vendita in cui lo acquistiamo.

25 lievito naturale o impasto acido (lieviti alcolici + batteri lattici) Per lievito naturale o pasta acida si intende l impasto di farina ed acqua lasciato a temperatura ambiente per un tempo più o meno lungo. Durante questo periodo i microrganismi presenti nella farina cominciano a moltiplicarsi per originare un innesto spontaneo. tempo Lieviti Batteri

26 La popolazione indigena degli impasti acidi è costituita da: muffe batteri lieviti All inizio di questo processo la popolazione microbica risulta: molto eterogenea (enterobatteri, micrococcacee, batteri sporigeni e pochi batteri lattici); completamente inadatta a promuovere la panificazione.

27 Periodicamente (quotidianamente) l impasto (madre) viene rigenerato attraverso il: rinfresco I rinfreschi (successive aggiunte di acqua e farina) servono a conservare e a rinnovare la madre tra una lavorazione (produzione di pane) e l altra, ma: il loro numero la metodologia seguita nel realizzarli variano panificatore

28 Con il passare del tempo e quindi con il numero dei rinfreschi: batteri lattici ph lieviti alcolici Per cui i batteri lattici e i lieviti alcolici diventano predominanti così da rendere questo impasto inadatto allo sviluppo delle altre popolazioni microbiche, ma in grado di promuovere sia la fermentazione lattica che quella alcolica.

29 In questi impasti acidi si possono instaurare due tipi diversi di associazione tra batteri e lieviti un associazione mutualistica un associazione competitiva madre ad associazione stretta madre ad associazione labile

30 Lactobacillus sanfranciscensis (maltosio +) maltosio + H 2 O 2 glucosio amminoacidi, CO 2 Saccharomyces exiguus (maltosio -) La crescita di Lactobacillus sanfranciscensis è possibile solo in presenza di un certo peptide (1065 Da) che è stato ritrovato nelle cellule di Saccharomyces exiguus, da cui si libera a seguito della lisi cellulare. Il Saccharomyces exiguus, del resto, si è rivelato il lievito più acidotollerante, sopporta bene anche elevate concentrazioni di ac. lattico e resiste all azione delle sostanze con effetto antibiotico prodotte dai batteri lattici

31 la pasta acida L impasto acido viene tuttora utilizzato nella produzione di pani legati alle tradizioni delle diverse regioni italiane, come ad esempio il: cornetto di Matera (Basilicata) pane carasau (Sardegna) ma viene impiegato anche in altre nazioni nella produzione di prodotti tipici: pane di farina di segale (Germania e Nord Europa) pane tradizionale portoghese ( broa ), (farina di mais + talvolta segale) pane tradizionale greco pani acidi francesi pani acidi spagnoli pane bianco di San Francisco (Lactobacillus sanfrancisciensis)

32 Inoltre l impasto acido è alla base della produzione industriale di: cracker ; numerosi dolci (merendine, brioches, panettone, pandoro, colomba, ecc.).

33 FASI DELLA PANIFICAZIONE omogeneizzazione di tutti gli ingredienti (acqua, farina, agente lievitante, sale?)

34 TECNICHE DI PANIFICAZIONE CON IMPASTO ACIDO 1) Panificazione diretta: Preparazione dell impasto finale: pasta acida farina acqua (sale) (lievito industriale) = porzione di impasto della panificazione precedente Prelievo di un aliquota di impasto per la successiva panificazione

35 TECNICHE DI PANIFICAZIONE CON IMPASTO ACIDO 2) Panificazione indiretta: Rinfresco della madre (pasta) acida Un aliquota di pasta acida viene conservata La parte restante è sottoposta a successivi rinfreschi Infine impiegata per produrre l impasto finale

36 FASI DELLA PANIFICAZIONE impasto con impastatrice seguito da riposo per alcuni minuti (puntatura)

37 FASI DELLA PANIFICAZIONE taglio e formatura

38 FASI DELLA PANIFICAZIONE sosta per lievitazione (~ 1h)

39 FASI DELLA PANIFICAZIONE Cottura (T = C; t 1 h)

40 Il pane ottenuto utilizzando l impasto acido si conserva più a lungo di quello prodotto con il lievito industriale, mantenendo, nel tempo, apprezzabili caratteristiche di morbidezza ed di elasticità. Conservabilità fattore essenziale per un prodotto che veniva preparato in casa solo una volta ogni sette/otto giorni e che doveva essere conservato per essere consumato per un intera settimana. La maggiore acidità legata all accumulo di ac. lattico: C 6 H 12 O 6 2 CH 3 -CHOH-COOH (fermentazione omolattica) rallenta il trasferimento/ dell acqua responsabile del fenomeno della retrogradazione dell amido impedisce lo sviluppo di muffe e di batteri sporigeni amilolitici (bacillus mesentericus, subtilis e vulgatus), responsabili del cosiddetto filante, le cui spore sono in grado di resistere alle temperature di cottura del pane.

41 Il raffermamento del pane Nelle ore successive alla sua produzione, il pane va incontro a un alterazione legata al decorso di processi chimico fisici: - la crosta tende prima a rammollire e poi a indurirsi; - la mollica perde di elasticità, indurisce e tende a sbriciolarsi. L'insieme di queste modi-ficazioni prende il nome di raffermamento (staling) e consiste: -in una perdita di umidità durante la conservazione; - in una ridistribuzione dell'acqua all'interno dei componenti del pane (amido e glutine). Il raffermamento è in parte reversibile: innalzando la temperatura a circa 60 C, il pane raffermo tende a riacquistare le sue caratteristiche di morbidezza ed elasticità.

42 CROSTA MOLLICA Rammollimento con perdita di croccantezza FENOMENI MACROSCOPICI RAFFERMAMENTO (STALING) Indurimento con perdita di sofficità maggior tendenza allo sbriciolamento perdita di aroma caratteristico comparsa di aroma raffermo Migrazione acqua dalla mollica alla crosta FENOMENI MOLECOLARI Retrogradazione dell amido Migrazione dell acqua intra e intermolecolare Interazione composti aromatici con macromolecole

43 Caratteristiche comparative del pane a lievitazione naturale o da lievito birra (Picozzi C., 2012) Caratteristiche Pane da madre acida Pane da lievito di birra ph 3,4-4,6 5,3 5,8 Acido lattico 0,4-0,8 % 0,005-0,04 % Acido acetico 0,1-0,3 % 0,005-0,04 % Conservabilità microbiologica Buona protezione contro contaminazioni Sensibilità azione lieviti e batteri Raffermamento lento rapido Aspetti nutrizionali Diminuzione indice glicemico Incremento biodisponibilità a.a. Degradaz. acido fitico che forma complessi con alcuni ioni Incremento conc. fenoli ad azione antiossidante Maggiore solubilità della fibra

44 Pane a lievitazione naturale e shelf-life Tipo di pane che si conserva più a lungo rispetto a quello prodotto con il solo lievito industriale la maggiore acidità, conferita all impasto dalla presenza dell acido lattico prodotto dal catabolismo dei batteri lattici, rallenta il trasferimento dell acqua dalle zone interne della massa verso le zone più esterne e più secche dove si assiste ad una sua parziale evaporazione attraverso la crosta, originando così quel fenomeno noto come retrogradazione dell amido (Zambonelli et al., 2001). H 2 O

45 Pane a lievitazione naturale e aspetti nutrizionali Indice glicemico (GI) è pari circa alla metà del pane tradizionale l acidità inibisce parzialmente l enzima alfa-amilasi Acido acetico (e altri metaboliti) aumento della sensazione di sapido (non è necessaria l aggiunta di sale) e rallenta lo svuotamento gastrico Influenza positivamente la microflora intestinale (EPS)

46 Pane a lievitazione naturale e celiachia.. Test condotti utilizzando soggetti affetti da intolleranza al glutine hanno evidenziato una buona tollerabilità verso i prodotti ottenuti con pasta acida (Di Cagno et al., 2004) parziale pre-digestione del glutine nel corso dei processi fermentativi (la degradazione dei peptidi di gliadina ricchi di prolina durante la fermentazione ad opera delle peptidasi batteriche influenza positivamente la tolleranza dell uomo alle proteine del glutine)

47 Sale, meglio se poco (INRAN) Il nostro consumo di sale è tra i più alti in Europa: circa grammi al giorno, secondo l INRAN (Istituto nazionale di ricerca per gli alimenti e la nutrizione), contro i 5/6 grammi raccomandati dall OMS. Il pane, insieme agli altri prodotti da forno (anche dolci), rappresentaunadellemaggiorifontidiapportodisodio nonsesi consuma Pane Toscano

48 Influenza delle modalità di conservazione del pane: la temperatura La temperatura influenza tutti i diversi aspetti del raffermamento del pane, in quanto l indurimento della mollica è più rapido se le temperature sono comprese tra 6 e 15 C. Temperature superiori a 30 C influenzano negativamente altre proprietà quali aroma e colore. Secondo alcuni autori la miglior temperatura per la conservazione del pane sarebbe compresa tra i 20 e i 30. Conservando il pane a temperature comprese tra 0 e - 6 C si produce un invecchiamento paragonabile a quello che si avrebbe con un giorno di conservazione, ma si avrebbe il vantaggio che il prodotto è in grado di mantenere queste sue caratteristiche per tutto il periodo di stoccaggio.

49 Influenza delle modalità di conservazione del pane: l umidità Anche l umidità dell atmosfera di conservazione influenzerebbe le caratteristiche qualitative del pane la migrazione di acqua da un costituente della mollica ad un altro è riconosciuta come un fattore contribuente nel processo di raffermamento del pane.

50 Alterazioni microbiche del pane (contaminazione ambientale) Contaminazione 60% MUFFE (1-5% perdita di prodotti da forno) 25% BATTERI 15% LIEVITI FUNGHI Entità alterazione pane (colore, aroma, valore nutrizionale) Aspergillus candidus + Aspergillus flavus ++ Aspergillus niger ++ Penicillium brevicompactum ++ Penicillim crustosum ++ Penicillum roqueforti ++ Cladosporium cladosporoides + Modifica composizione atmosfera di stoccaggio controllo alterazioni (rimozione ossigeno, addizione CO2)

51 Valutazione separata delle due frazioni principali che costituiscono questo prodotto crosta mollica L utilizzo di una scheda sensoriale appositamente concepita e realizzata.

52 Valutazione della mollica Vista Olfatto Gusto Struttura Percentuale di bianco Lievito Dolce al tatto: Regolarità della struttura Rancido Salato Elasticità Alveolatura Franco Acido Compressibilità Amaro Deformabilità Retrogusto Umidità di superficie in bocca: Resistenza alla masticazione Succosità Compattezza Coesività Valutazione della crosta Aspetto Olfatto Gusto Struttura Umidità visiva (presenza di muffe) Intensità del colore Regolarità del colore Tonalità del colore (giallo/bruno) Intensità odore Cereale Tostato Dolce Salato Acido Amaro Retrogusto Umidità al tatto Durezza Friabilità Croccantezza Resistenza al distacco crosta/mollica Quantità di mollica residua dopo il distacco

53 Il piano sperimentale Condizioni operative adottate nelle prove sperimentali: Umidità U.R. ambientale 65-75% U.R. elevata = 90-95% Temperatura T = 4 C (T di frigoconservazione domestica) T 24 C (temperatura ambiente) Atmosfera di conservazione PCO2 0 kpa (aria) PCO2 100 kpa (100% CO2)

54 Dati sperimentali relativi alle misure penetrometriche condotte sulla mollica (valutazione dell indurimento)

55 Dati sperimentali relativi al contenuto idrico del pane in conservazione (valutazione perdita d acqua)

56 LEGENDA Stato iniziale Lieve alterazione Alterazione sensibile Pane non commestibile

57 PANE TOSCANO DOP 1. Rinfresco pasta madre giornaliero: 300 g di pasta madre prelevata dal centro dell impasto 120 g di acqua fredda 300 g Farina 0 (forte) del consorzio PT In impastatrice per 15 minuti Conservazione in acqua a C. Dopo 2 ore in frigo a 4 C

58 PANE TOSCANO DOP 2. Panificazione: Riporre la parte interna del primo rinfresco nel nido (contenitore chiuso) a 30 C per 3 ore 3. 2 Rinfresco: 250 g Pasta madre 125g di acqua fredda 250 gr Farina 0 (forte) del consorzio PT Impastare per 15 minuti e conservare nel nido per 4 ore a 28 C

59 PANE TOSCANO DOP 4. Impasto biga: 100 g di pasta madre 300 g di acqua 500 g di Farina 0 (forte) del consorzio PT Impastare per 15 minuti e riporre Aa18-20 C per ore. 5. Autolisi: 230g acqua 750g Farina debole Impastare per 30 minuti C.

60 PANE TOSCANO DOP 6. Impasto pane: Prodotto di autolisi 980g 225g biga 230g acqua Impastare per 15 minuti e riporre in vaschetta, piegare, tenere a riposo per 90 min C Spezzare e fare le forme. Lasciarle lievitare a 35 C per 2,5 ore Cuocere a C per 45-50