CEREALI Cereali, da Ceres, Cèrere, dea romana delle mèssi e dei campi, è un termine usato per riferirsi ad alcuni prodotti agricoli di interesse alimentare. Non è un termine botanico, ma letterario e storico: indica tutte le «piante erbacee che producono frutti i quali, macinati, danno farina da farne pane e altri cibi». Comprende perciò tutte le piante i cui frutti o semi ricchi di amido sono usati dall'uomo per ricavarne polente, minestre, pane, paste da cuocere. Non essendo un seme, la patata (tubero), pur ricca d'amido, non è un cereale, mentre non solo frumento e riso, ma anche orzo, segale, grano saraceno, quinoa e amaranto sono cereali. FRUMENTO Figura 1 - Satua di Cerere ai giardini storici di Boboli a Firenze. Il frumento corrisponde al genere Triticum, famiglia Poaceae (o "graminacee"). È un cereale di antica coltura, originario dell'area localizzata tra il Mar Mediterraneo, il Mar Nero e il Mar Caspio, meglio conosciuta come Mezzaluna Fertile. Esso cresce ovunque, tranne che nelle fasce tropicali. La pianta produce infiorescenze in spighe composte. I frutti sono chicchi e, se macinati, producono farina e semola. Il termine italiano viene usato per indicare sia la pianta che i chicchi. Il ciclo colturale è l insieme di operazioni durante l anno. Il terreno viene lavorato fini ad una profondità di 25-30 cm. I semi vengono Figura 3 - Sopra semina a spaglio, sotto semina a solchi. a gruppi di 3 o multipli. Figura 2 - L'espressione "Mezzaluna Fertile" fu coniata negli anni venti del XX secolo dall'archeologo James-Henry Breasted. introdotti sul terreno a fine ottobre con varie tecniche. Come si vede dalle foto si possono utilizzare pratiche diverse: semina a spaglio con compattazione a piedi nudi oppure a solchi depositando alcuni semi in piccoli buchi. Il frumento presenta delle radici fascicolate ricche di peli radicali che preferiscono un terreno non troppo sabbioso che trattenga sufficiente umidità. Ottimi i terreni con limo e argilla che mantengono acqua a sufficienza senza ristagno. Il fusto è eretto, le foglie lanceolate con nervature parallele. I fiori son piccoli con petali 1
ESPERIMENTO Analisi granulometrica del suolo dell orto della Piaget Osserva i vari punti del suolo dell orto della scuola. Effettua ipotesi sulla granulometria della zona attiva, cioè lo strato a diretto contatto con la parte radicale delle piante. I sedimenti che si possono trovare nel terreno sono, dal più grossolano al più fine: ghiaia, sabbia, limo, argilla. I terreni idonei per la coltivazione sono quelli in cui c è il giusto equilibrio tra granuli di vario diametro. Esperimento: preleva ad una profondità di almeno 10 cm vari Figura 4 - Fasi di prelievo e analisi granulometrica del suolo effettuati da studenti della Piaget. campioni di terreno e introducili con acqua in provette. Agitale e lasciale sedimentare per qualche giorno. Conclusione: Effettua con l ausilio di un righello la misura degli strati di granuli ottenuti. Sarà così possibile risalire alla composizione dello strato di terreno e individuare la presenza di parti organiche (piccoli pezzetti di legno, foglie) che galleggeranno in superficie. UN PO DI MATEMATICA I sedimenti mischiati nel terreno sono ghiaia, sabbia, limo e argilla e si sedimentano nell ordine elencato dal più peso al più leggero. Gli studenti della classe 1 E della Scuola Media Piaget hanno effettuato un esperimento durante l anno scolastico 2014-15 ed hanno ottenuto i campioni nella figura 4. Misurando con un righello i vari strati, su un totale di 8 cm di campione, hanno potuto appurare che mediamente lo strato di ghiaia era praticamente assente, quello di sabbia misurava 3 cm, quello di limo 3 cm e quello di argilla 2 cm. Trasforma i valori dell altezza degli strati dei vari sedimenti da centimetri a millimetri. Trasforma ora i valori in percentuale. Ricordi cos è la densità di un corpo? Essa è data dal rapporto tra la massa del corpo e il volume da esso occupato. Essa si misura in g/cm 3 o kg/dm 3. Se la massa del campione risulta 22 g e il suo volume 10 cm 3 quanto misura la sua densità? Come avrai notato i sedimenti disciolti in acqua si depositano sul fondo della provetta. La densità dell acqua sarà maggiore o minore di quella del sedimento? Fai il rapporto aritmetico tra la densità del corpo di terra e quello dell acqua. A quale numero corrisponde? Tale numero corrisponde ad un numero puro o ad un numero che indica la misura di una grandezza fisica? 2
APPROFONDIMENTO L altezza di una pianta di frumento cambia a seconda della varietà. Ti ricordi la differenza tra la varietà e la specie? Cercala su internet e trascrivila qui.......... Indipendentemente dalla specie di frumento dopo alcuni mesi di sviluppo e maturazione sarà possibile intravedere sulla parte sommitale della pianta i cariossidi, cioè il frutto che anche in fase terminale non si aprirà per far uscire il seme. Sarà necessario procedere in giugno con la mietitura e la seguente battitura per eliminare gli involucri che lo avvolgono. Tra le specie di frumento ricordiamo il grano tenero, il grano duro e il farro. Il grano tenero (Triticum aestivum) è la specie che, per il suo largo impiego nella panificazione e nella produzione di paste alimentari fresche, assume maggior importanza fra i cereali in coltivazione oggi. La farina si produce dalla macinazione dei chicchi. I frumenti teneri comprendono diverse varietà ed hanno estensione colturale più ampia rispetto ad altri frumenti per la loro buona resistenza al freddo. I prodotti a base di frumento sono molto diffusi. Sono molto utilizzate le farine ricavate dalla cariosside del grano tenero che contiene una sostanza bianca e farinosa, detta amido, con cui si producono pane e pasta. Farine panificabili ricavate dalla lavorazione del grano tenero sono la FARINA 00, 0, 1, 2 e quella Figura 6 - Contadini che mietono. Illustrazione dal tacuinum sanitatis del secolo XV. Figura 5 - Falcetto usato nel neolitico per la mietitura dei cereali. INTEGRALE. I numeri accanto alla definizione "farina" stanno a indicare il colore della farina dovuto o meno alla presenza di impurità, ossia degli strati più superficiali della cariosside. Tali impurità, però, non vanno considerate elemento sgradevole per il nostro organismo in quanto contenenti carboidrati (fibre) che stimolano il corretto funzionamento dell intestino. La farina integrale contiene più impurità, cioè più fibre. Il Grano duro (Triticum durum) per mezzo della battitura rilascia seme libero da paglie che presenta caratteristiche vetrose e non farinose. Questo è dovuto alla particolare composizione proteica del grano duro, che quindi dà prevalentemente semole e non farina. Le proprietà delle proteine del grano duro fanno sì che le masse che si ottengono impastando le semole con acqua sono particolarmente indicate per la produzione di paste. Le semole di Triticum durum, rimacinate per ridurne la granulazione, possono essere utilizzate anche per la produzione di pani tipici. 3
Il farro (Triticum dicoccum), noto anche come farro medio, è un cereale parente stretto del grano. È stata una delle prime otto culture rese coltivabili grazie alla domesticazione del triticum dicoccoides dalle prime comunità agricole dell'olocene (Neolitico preceramico) nella regione detta Mezzaluna fertile dell'asia occidentale, che formarono la base dell'agricoltura nel Medio Oriente, Nord Africa, e più tardi in Europa. Figura 7 - Attività di battitura del farro per separare il chicco dall'involucro protettivo (glumette.) APPROFONDIMENTO l Olocene - Colloca l epoca geologica Olocene. A quando risale? 9 Prendi intanto grano, orzo, fave, lenticchie, miglio e spelta, mettili in un recipiente e fattene del pane: ne mangerai durante tutti i giorni in cui tu rimarrai disteso sul fianco, cioè per trecentonovanta giorni. Figura 8 - Antico Testamento, Ezechiele, capitolo 4, versetto 9. Le prime menzioni di questo tipo di frumento si ritrovano nella Bibbia. Era conosciuto e coltivato nell'antico Egitto. Ezechiele lo usava come uno degli ingredienti per il suo pane (Antico Testamento - Ezechiele 4:9). La farina di farro costituiva anche la base della dieta delle popolazioni latine. Il pane di farro veniva consumato congiuntamente dagli sposi nel rito della cumfarreatio, la forma più solenne di matrimonio dell'antica Roma. Il farro conserva a fine trebbiatura l'involucro protettivo (glumette), per cui necessita di una ulteriore fase di lavorazione (denominata "sbramatura" o "brillatura"). Questo inconveniente, unito anche alla bassa resa, lo ha reso nel tempo meno "popolare" del grano ed ha di fatto spinto il coltivatore a rivolgersi verso colture più redditizie. SEGALE La segale (Secale cereale), nota anche come segala, è un cereale diffuso nelle zone temperate. Sebbene compaia già alla fine del paleolitico), essa non era significativa nel periodo neolitico dell'asia sud-occidentale e divenne comune solo con la diffusione dell'agricoltura nell'europa settentrionale parecchi millenni dopo. La segale viene usata Figura 10 - Fasi di liberazione dei semi di segale dal tegumento esterno (glumelle). soprattutto in Europa centrale e orientale e in Scandinavia per produrre pane e mangime per animali. Il seme è caratterizzato da un Figura 9 - Struttura interna del pane di segale e di pane di colore scuro. Le proprietà di cottura della grano tenero. Si vede la differenza di porosità. farina di segale sono sostanzialmente diverse da quelle della farina di grano. Questo dipende principalmente dal fatto che nella pasta di 4
segale le molecole di glutine (una proteina collosa) non possono costruire alcuna struttura collante per il trattenimento dei gas a causa della presenza di altre sostanze viscose che però sono meno incisive del glutine del grano. I prodotti da forno a base di segale si distinguono, contrariamente ai prodotti da forno a base di grano, per la pasta più scura, dura e aromatica. Il pane di segale è costituito principalmente da amido ma la sua mollìca è più fitta e contiene meno pori, pertanto è meno aerata rispetto al pane di frumento. Spesso si producono con la farina di segale quindi pani multicereali. Tra i più grandi produttori di segala ricordiamo Russia (4,4), Polonia (4,1) e Germania (3,8) che assieme hanno prodotto nel 2004 12 milioni di tonnellate su un totale di 19,5 milioni. UN PO DI MATEMATICA Calcola la percentuale prodotta dalla Russia sul totale della produzione mondiale. PROCEDIMENTO 4,4 : 19,5 = X : 100 x = 4,4 x100 19,5 Calcola la percentuale prodotta dalla Polonia sul totale della produzione mondiale. Calcola la percentuale prodotta dalla Germania sul totale della produzione mondiale. Calcola la percentuale prodotta dai tre paesi sul totale della produzione mondiale. Trasforma i milioni di tonnellate di segale prodotte in totale nel mondo nel 2004 in kg. Esprimi il numero con la potenza di dieci, Quale grandezza fisica si misura con il kilogrammo? Quale strumento si usa per misurare tale grandezza? ORZO L orzo comune (Hordeum vulgare) è tra le specie del genere Hordeum quella economicamente più importante, cioè quella da cui si ricava l'orzo alimentare. Appartiene alla famiglia delle graminacee e si tratta con molta probabilità del cereale che per primo è stato coltivato dall'uomo in Mesopotamia nel 7.000 a.c. Nel 5000 a.c. l'orzo era diffuso in Europa centrale e in Egitto, dove già nel 3000 a.c. avveniva la trasformazione in birra. Fino al XV secolo era tra i cerali più diffusi per la panificazione. APPROFONDIMENTO La birra - Qual è il procedimento che si utilizza per produrre la birra? Quale fenomeno chimico sta alla base della sua preparazione? 5
RISO Il riso (Oryza sativa) è una pianta erbacea annuale della famiglia delle graminacee. L'Oryza sativa è coltivata su circa il 95% della superficie mondiale. Le origini del riso non sono certe. L unica cosa che sappiamo per certo sulle origini di questo alimento è che è nato in Asia, precisamente in Cina, verso il VI millennio a.c. Costituisce il cibo principale per circa la metà della popolazione mondiale e viene coltivato in quasi tutti i paesi del mondo. Prendiamo ad esempio il riso per illustrare un tipica classificazione scientifica con nomenclatura binomiale. Ogni pianta, così come ogni animale, possiede un nome che ne indica il genere e la specie di appartenenza. Classificazione scientifica riso Dominio Eukaryota Regno Plantae Divisione Magnoliophyta Classe Liliopsida Ordine Poales Famiglia Poaceae Sottofamiglia Ehrhartoideae Tribù Oryzae Genere Oryza Specie O. sativa Nomenclatura binomiale Oryza sativa L. APPROFONDIMENTO Ricordi qual è per un essere vivente la condizione di appartenenza ad una specie? MAIS Il mais (Zea mays) è una pianta erbacea annuale della famiglia delle Poaceae o graminacee. È uno dei più importanti cereali, largamente coltivato sia nelle regioni tropicali sia in quelle temperate, in quest'ultimo caso a ciclo primavera-estate. Il mais è la base alimentare tradizionale delle popolazioni dell'america latina e di alcune regioni dell'europa e del Nordamerica. Nelle regioni temperate è principalmente destinato all'alimentazione degli animali domestici, sotto forma di granella, farine o altri mangimi, anche se viene consumato a chicci nelle insalate o per la sua farina che è alla base di polente. Molto apprezzati dai ragazzi e non solo sono i pop corn, ottenuti versando e cuocendo i chicchi di mais in uno strato d'olio dentro una padella coperta. L'infiorescenza femminile, che porta le cariossidi, si chiama correttamente spiga, ma viene più spesso Figura 11 - Sopra crescita asimmetria delle piante per diversa esposizione a luce solare. A destra caratteristiche infiorescenze di mais a luglio. impropriamente chiamata "pannocchia. Il mais viene seminato in maggio ed i suoi frutti si raccolgono in estate inoltrata. I cereali sono un ottimo alimento apportatore di carboidrati e quindi svolgono un importante funzione di carattere energetico. Contengono una bassa percentuale di lipidi ed una moderata concentrazione di 6
proteine che diminuisce, così come vitamine e sali minerali, con l intensificazione della lavorazione e della raffinazione del prodotto. La tabella 1 riporta la composizione media del chicco di cereale su 100 grammi di parte edibile (consumabile). Il chicco è considerato intero con i suoi involucri protettivi, pertanto nella sua totale potenzialità nutritiva prima che l uomo realizzi i suoi processi di lavorazione industriale. Di seguito viene riportato anche il contenuto calorico racchiuso in 100 grammi dei vari cereali. Dei principi nutritivi sono indicati solo glucidi, lipidi e protidi in quanto altre categorie di sostanze come acqua e sali minerali non forniscono energia al corpo umano pur essendo anch essi fondamentali nel metabolismo. Negli ultimi anni all unità di misura dell energia tradizionale, la caloria, si è affiancata un altra unità di misura che la CALORIA Si dice caloria la quantità di calore che si deve fornire ad un grammo di acqua distillata posta al livello del mare perché la sua temperatura si innalzi da 14,5 a 15,5 C. RICORDA 1 cal 4,2 J 1 Kcal 4,2 KJ sta sostituendo nel sistema di misurazione internazionale, il Joule. Una caloria è circa 4,2 Joule. Nelle etichette alimentari l apporto calorico è misurato sia in Kcalorie che in KJoule. Ricorda che 1 kilocaloria = 1000 calorie, mentre 1 KJ = 1000 J. Si può notare come il riso ed il mais forniscano maggior energia, rispetto agli altri cereali della tabella, a parità di quantità di alimento. Altro particolare degno di nota riguarda sempre il riso che, nonostante sia integrale, contiene un basso apporto di fibre. La sua raffinazione non può che determinare un ulteriore impoverimento. Tabella 1 - Calorie e elementi nutrizionali (in grammi) dei cereali. I valori in grammi si riferiscono a 100 grammi di parte edibile (consumabile). Dai chicchi è stato rimosso circa il 25 % di acqua per mantenere la conservazione del prodotto che poi è stato lasciato seccare. Principi Segale Grano Farro Riso Grano Mais nutritivi tenero integrale duro Proteine 10 15 15 8 14 9 Grassi 2 2 2 3 2 5 Carboidrati 76 68 70 77 71 74 di cui fibre 15 12 10 3 0 7 Energia (Kcal) 338 329 338 365 339 375 7
UN PO DI MATEMATICA Percentuali e frazioni Calcola la percentuale di proteine presenti nel grano tenero sul totale delle sostanze apportatrici di energia (carboidrati, proteine e grassi). Calcola la percentuale di proteine presenti nel mais sul totale delle sostanze apportatrici di energia (carboidrati, proteine e grassi). Osserva la tabella: quale tra gli alimenti pasta di grano duro e polenta di mais da più proteine? Qual è la differenza percentuale tra le proteine del grano duro e quelle del mais sul totale delle sostanze apportatrici di energia (carboidrati, proteine e grassi)? Osserva la tabella: qual è il rapporto aritmetico tra i grammi di fibra forniti dalla segale e quelli forniti dal riso? Si tratta di un numero maggiore o minore di zero? Osserva la tabella: qual è il rapporto aritmetico tra i grammi di fibra forniti dal farro e quelli forniti dalla segale? Si tratta di un numero maggiore o minore di zero? Da che cosa si capisce se un rapporto tra due numeri da come risultato un numero maggiore o minore di zero? E quando è uguale a zero? Nella segale su un totale di 76 grammi di carboidrati 15 sono fibre. Calcola il rapporto, il numero e la percentuale corrispondente. PROCEDIMENTO 15 76 0,2 20% Figura 12 - Alberto Sordi e Totò, due grandi attori italiani, non rinunciano alla pastasciutta, alimento base della dieta italiana. Figura 13 - Il giornalista enogastronomico Edoardo Rastelli presenta la polenta in una trasmissione televisiva. Calcola il rapporto, il numero e la percentuale corrispondente alla concentrazione di fibra nei carboidrati del grano tenero. Calcola il rapporto, il numero e la percentuale corrispondente alla concentrazione di fibra nei carboidrati del grano duro. Calcola il rapporto, il numero e la percentuale corrispondente alla concentrazione di fibra nei carboidrati del mais. Areogrammi e proporzioni 100 grammi di grano tenero contengono 68 g di carboidrati, 15 g di proteine e 2 g di grassi. Seguendo le indicazioni che di seguito verranno riportate cerca di rappresentare con un diagramma a torta (areogramma) la sua composizione nutrizionale. 8
grammi PROCEDIMENTO Effettua una proporzione per i grammi di carboidrati: g carboidrati : tot g alimento = x : 360 68 360 68: 85 = x : 360 X = = 288 85 x = 288 gradi, da riportare sul diagramma a torta (rappresenta i 60 grammi di carboidrati) Effettua lo stesso procedimento per le proteine e i grassi. Disegna un cerchio e dividilo in 3 settori con l aiuto del goniometro, otterrai il grafico di figura 10. La somma dei gradi corrispondenti ai tre nutrienti dovrebbe essere 360. 2 nutrienti su totale di 100 g del grano tenero 15 68 Costruisci un areogramma per i nutrienti del riso integrale. Costruisci un areogramma per i nutrienti del grano duro. Costruisci un areogramma per i nutrienti del mais. Diagramma a barre Riporta su un sistema di assi cartesiani i dati relativi ai valori dei carboidrati di tutti i cereali della tabella 1. Inserisci sull asse x le specie di piante e sull asse y le quantità in grammi. Otterrai il grafico della figura 15. Costruisci il diagramma a barre dei dati relativi alla quantità di proteine (in grammi) nei cereali. Costruisci il diagramma a barre dei dati relativi alla quantità di grassi (in grammi) nei cereali. carboidrati proteine grassi 80 75 70 65 60 Figura 14 quantità di carboidrati in g nei cereali Figura 15 - Figura 15 Calcolo del valore energetico Qual è l apporto calorico espresso in kcal di 150 grammi di grano duro? Qual è l apporto calorico espresso in kj di 1 etto di grano tenero? 0,2 kg di riso integrale forniscono un energia di circa 2848 kj. Converti in kcal. APPROFONDIMENTO Le farine - Quando vai al panificio puoi osservare che il pane non ha sempre lo stesso colore, la stessa consistenza e lo stesso sapore. Infatti i semi di grano tenero possono essere macinati in vario modo. Di seguito vengono riportati i valori nutrizionali delle farine con lavorazione sempre crescente. La raffinazione determina un cambiamento nel colore della farina e dei principali valori nutrizionali. La farina integrale è la meno lavorata, quella contraddistinta con il codice 00 è la più raffinata. 9
Osserva la tabella e rispondi alle domande. Tabella 2 - Farine di grano tenero a confronto. I valori sono espressi in g vanno intesi su un totale di 100 Farina integrale Farina 0 Farina 00 Proteine 13 11 10 Grassi 2 1 1 Carboidrati 72 74 76 di cui fibre 11 2 2 Energia (Kcal) 340 363 366 Qual è la percentuale di proteine sul totale dei nutrienti nella farina integrale? Qual è la percentuale di proteine sul totale dei nutrienti nella farina 00? In quale tipo di farina è più alta la percentuale di proteine? Qual è il tipo di farina con più alto apporto calorico? Trasforma il valore espresso in Kcal in KJoule. Qual è la percentuale di fibre sul totale dei carboidrati della farina integrale? Calcola il rapporto, il numero e la percentuale corrispondente alla concentrazione di fibra nei carboidrati della farina integrale. Qual è la percentuale di fibre sul totale dei carboidrati della farina 00? Calcola il rapporto, il numero e la percentuale corrispondente alla concentrazione di fibra nei carboidrati della farina 00. Qual è il rapporto aritmetico tra il contenuto in fibre della farina integrale e quello della farina 0? Il rapporto corrisponde ad un numero maggiore o minore di 1? 10