PROGETTO: GERMINAZIONE ASSISTITA DATA INIZIO SPERIMENTAZIONE 2014 CHE COS’È LA GERMINAZIONE? La germinazione indica il ritorno alla vita attiva di organismi o di organi prima quiescenti, la germinazione è un processo evolutivo che ha inizio quando il seme, grazie a condizioni di temperatura e di umidità adeguate, inizia ad assorbire acqua (imbibizione) che lo fa aumentare di volume provocando la rottura del tegumento (tessuto). La prima fase ha ripercussioni immediate sul metabolismo dell'embrione, difatti gli enzimi contenuti nel seme si attivano al fine di scindere le sostanze nutritive e di riserva immagazzinate nell'endosperma. Le condizioni necessarie alla germinazione sono: - presenza di ossigeno (il quale permette di demolire il glucosio); - acqua (che permette di riprendere i processi metabolici e, in tal modo, è possibile la crescita dell'embrione) - la temperatura, la quale deve rientrare in un range compreso tra i 20° e i 24° - non è necessaria la luce in quanto l'amido di riserva del seme basta per tutta la durata della germinazione. Durante la germinazione il cereale subisce una trasformazione dell’amido contenuto nel chicco in molecole più semplici, ovvero in zuccheri semplici (maltosio e destrine). Tale trasformazione, nota come saccarificazione, è svolta da due particolari enzimi contenuti nel chicco, alfa amilasi e beta amilasi, che durante la germinazione aumentano in quantità ed attività. L’importanza di avere il gusto grado di enzimi e zuccheri semplici per una lievitazione ottimale è correlato a due aspetti fondamentali: - Gli zuccheri hanno lo scopo di fornire cibo ai lieviti, indispensabili per il suo metabolismo e quindi utili ad ottenere una buona lievitazione, ed inoltre conferiscono al pane gusto, profumo ed un colore dorato (reazione di Maillard) www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] - Gli enzimi, con il loro potere diastatico (la capacità delle amilasi di rompere i legami di carbonio e di convertire gli zuccheri presenti nella farina in anidride carbonica e acqua) migliorano la maglia glutinica e conferiscono al prodotto migliore alveolatura, maggior volume, friabilità e digeribilità. UN PROCESSO SEMPLICE E NATURALE Il chicco di grano tenero, dopo essere stato vagliato e calibrato al fine di separare eventuali semi estranei, sassi, paglia cariosside rotte e di calibro ridotto, viene bagnato in acqua dolce, che rappresenta la fase di macero. Durante questa fase il chicco inizia ad assorbile l’acqua addolcita e tutto l’endosperma viene idratato. Quando l’umidità raggiunge un determinato livello vi è l’inizio della germinazione: l’embrione, convinto di trovarsi nel terreno per iniziare un nuovo ciclo vegetativo sintetizza un segnale, l’acido gibberellico, che pervade e risveglia l’intera cariosside. Respirando l’embrione consuma ossigeno ed emette anidride carbonica. Alla fine dell’operazione di bagnatura in acqua dolce del grano, che ha tipicamente una durata da 24 a 48 ore a seconda della varietà di grano, del calibro, dell’annata, della zona di crescita del raccolto, del contenuto proteico ed delle temperature di acqua ed aria, il chicco è pronto ad emettere la radichetta e in condizioni normali potrebbe avvenire la fase di germinazione vera e propria. In questa fase l’embrione inizia a crescere sfruttando le sostanze contenute nell’endosperma. I nuovi tessuti vegetali vengono costituiti grazie alla degradazione, ad opera di proteasi e riassemblamento delle proteine costituenti le pareti cellulari mentre l’energia necessaria per crescere è ottenuta dalla disgregazione, ad opera di enzimi amilolitici, alfa e beta amilasi in particolare, della complessa molecola dell’amido in zuccheri (maltosio e destrine). Il principale scopo della germinazione è proprio lo sviluppo di un adeguato e bilanciato pool di enzimi amilolitici e sostanze nutritive. La germinazione viene interrotta trasferendo il grano in altri cassoni mentre viene insufflata aria a temperatura ed umidità rigorosamente controllate. In questo modo si avvia la fase di essiccazione che aiuta a sviluppare gli aromi tipici ed il colore caratteristico e continua fino a quando non si raggiunge un umidità del 18%. Si procede quindi a macinazione ed a successiva maturazione prima dell’utilizzo. www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Descrizione del chicco Figura 1: sezione del chicco di grano tenero Tabella 1: composizione nutrizionale delle varie parti di chicco www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] RICERCA INNOVATIVA MOLINO VIGEVANO L’esperienza di ricerca maturata nel corso degli anni dal Gruppo, ha permesso di affrontare problematiche di recupero di sostanze ad alto valore tecnologico e nutrizionale, con l’obiettivo raggiunto di proporre un approccio di tipo innovativo che ha consentito di sviluppare nuovi prodotti a base di frumento in grado di garantire sia la sicura riuscita del prodotto finito, con soddisfazione da parte del consumatore, sia l’introduzione di nuovi prodotti ad alta valenza nutrizionale. La ricerca che ha avuto come tema la scomposizione della fibra e la ricombinazione è stata rivolta al recupero ed alla valorizzazione della parte più povera del chicco di frumento, che ancora contiene principi nutritivi e funzionali di altissimo valore. Ciò ha permesso all’azienda di individuare un’innovazione tale da permetterla di inserirsi a pieno titolo in un nuovo scenario ricco di potenzialità di sviluppo economico e competitivo. Pertanto l’esperienza maturata dal Gruppo sulle operazioni di scomposizione e di ricombinazione delle frazioni ha consentito di ottenere diversi livelli di ricombinazioni a diverse funzioni predeterminate, sulla base delle quali si sono potuti sviluppare una nuova gamma di prodotti a base di farina di frumento che differiscono tra di loro per il diverso livello di lievitazione e che hanno permesso quindi di generare prodotti da forno facilmente realizzabili in qualsiasi condizione di operatività ed esattamente rispondenti alle caratteristiche finali desiderate, senza trascurare l’aspetto nutrizionale che ne è risultato arricchito, garantendo pertanto il recupero di ciò che nelle tradizionali tecniche molitorie è considerato un sottoprodotto. “Titolo del progetto: Nuovi prodotti a base di frumento Pratica MIUR n. 6971” www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] L’OBIETTIVO della ricerca è finalizzato alla individuazione delle ottimali condizioni operative di germinazione assistita, al fine di garantire il miglioramento delle performance sia nutrizionali che tecnologiche degli impasti. Risultato finale che si sta perseguendo: Farina di grano tenero germinato, ricca di vitamina B1, fosforo, magnesio e ferro e fonte di vitamina B3 e B6. Ha un forte profumo e gusto di grano, grazie alla germinazione controllata ed aumenta anche la capacità di lievitazione degli impasti. Fig. 3 Chicco di grano tenero prima di bagnarlo con acqua addolcita LA GERMINAZIONE CONTROLLATA LA SPERIMENTAZIONE VIGEVANO nasce da un processo esclusivo di germinazione assistita che prevede una bagnatura del grano che produce l'attivazione e la rivitalizzazione di quelle parti del seme che sono www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] silenti in attesa che si creino le condizioni ideali per far nascere una nuova piantina. Di fondamentale importanza è l’individuazione della varietà di grano tenero che è stata sottoposta a sperimentazione. Infatti per questa ricerca è stata adoperata la varietà di grano tenero definita “Risciola”. La Risciola è una varietà tradizionale di frumento tenero, coltivata almeno dalla metà del sec. XIX, un tempo particolarmente diffusa nel Molise, Campania e Basilicata. Si tratta di un grano antico che non ha subito incroci. I Grani Antichi sono tutti quei grani che non hanno subito interventi di selezione da parte dell’uomo e che non sono stati geneticamente modificati, ma che sono rimasti “originali”: così come madre natura li ha creati. Esistono varie specie di grani antichi, tra i quali appunto la Risciola. La farina che ne deriva presenta tutte le caratteristiche e i vantaggi dei grani antichi, quindi valori nutrizionali più alti, percentuale di glutine più bassa, sapore più intenso e gradevole. La Risciola è una varietà di frumento tenero costituita da culmo alto almeno 100 cm, spiga allungata di circa 10 cm, leggermente arcuata a maturità. Le ariste si presentano di colorazione rossastra. www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Fig. 4 Spiga di grano tenero varietà Risciola Questa varietà, molto utilizzata in passato, è ideale per la produzione di impasti con madre acida, in quanto la sua composizione, più ricca di minerali e vitamine, assicura un gusto più deciso e caratteristico al prodotto finito. Durante la germinazione il chicco si apre nella parte apicale e il piccolo germoglio incomincia a crescere e a diventare visibile all'esterno come una giovane piantina; in questa fase avvengono numerose trasformazioni biochimiche che trasformano il germoglio in un vero e proprio concentrato di nutrienti; quando la trasformazione del seme ha raggiunto il giusto grado di www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] sviluppo in termini di tenore proteico, vitaminico e minerale interviene il processo quindi di essiccazione, che blocca il processo di vita del germoglio per evitare che consumi quanto ha prodotto. Quindi ogni chicco è diventato una potente riserva di nutrienti nobili e il gusto si arricchisce della freschezza e della dolcezza del seme che è tornato a rinascere. Nel processo di germinazione controllata aumenta la presenza di proteine, di amminoacidi essenziali e di vitamine, i carboidrati complessi si trasformano in zuccheri semplici (destrine e maltosio), si moltiplicano vitamine e minerali utili e gli elementi enzimatici si attivano, riducendo in modo consistente le sostanze antinutrizionali eventualmente presenti. La germinazione avviene a condizioni di umidità e temperature controllare e monitorate di continuo, al fine di garantire sempre la costanza del prodotto finale. Per il processo di germinazione controllato stiamo valutando come i diversi binomi di tempo / temperatura possano incidere sul miglioramento della biodisponibilità degli elementi nutrizionali essenziali come minerali e vitamine. Sono state studiate diverse condizioni operative: - MACERO rappresenta la parte iniziale del processo di germinazione, prevede che il chicco di grano venga bagnato con acqua addolcita, per permettere l’idratazione dell’endosperma e quindi l’attivazione dell’embrione. La scelta della temperatura dell’acqua e la tipologia di acqua stessa con la quale il grano viene bagnato, cambia notevolmente il risultato finale della germinazione. Infatti dalla ricerca emerge che le migliori condizioni di tempo e temperatura per bagnare il grano sono essenzialmente due: www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] - Temperatura controllata dei chicchi bagnati a 22°C per 22 ore - Temperatura controllata dei chicchi bagnati 25°C per 20 ore Dalla ricerca condotta, è stato dimostrato che anche la tipologia di acqua incide sulla biodisponibilità e miglioramento delle performance di sviluppo del prodotto finito. Dallo studio condotto l’acqua addolcita è risultata quella che sembrerebbe che meglio si adatti alle esigenze di miglioramento nutrizionale e di performance lievitative, ricercate. Fig. 5 Chicco di grano dopo 8 ore dalla bagnatura con acqua addolcita www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Fig. 6 Chicco di grano dopo 18 ore dalla bagnatura con acqua addolcita Alla fase di macero, il processo prevede la fase di GERMINAZIONE ASSISTITA. La ricerca ha previsto l’individuazione delle migliori condizioni di tempo e temperatura per garantire la massima concentrazione possibile di minerali e vitamine. Le condizioni analizzate hanno previsto diverse combinazioni di tempo / temperatura: - Germinazione controllata a 14°C per 2 gg - Germinazione controllata a 16°C per 2 gg - Germinazione controllata a 14°C per 4 gg - Germinazione controllata a 16°C per 4 gg www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Le condizioni operative validate hanno avuto come obiettivo l’individuazione del momento di massima espressione delle dinamiche e modifiche del seme, per garantire l’efficacia sia nutrizionale che di performance di sviluppo. La germinazione assistita è un processo grazie al quale un seme riacquista vita in un ambiente umido purificato da un processo naturale di fermentazione, ovvero è di nuovo in grado di produrre una nuova pianta capace, a sua volta, di produrre dei semi; per quanto riguarda i cereali questo procedimento è possibile solo se i semi sono integri e non raffinati. Con la germinazione i carboidrati complessi vengono trasformati in zuccheri semplici e gli elementi enzimatici si attivano. Il processo di germinazione innesca il programma genetico del seme, che si attiva per dare vita a numerose reazioni biochimiche che, a loro volta, portano le sostanze nutritive ad uno stato di migliore digeribilità e si moltiplicano vitamine e minerali. Questa germinazione controllata sembra determinare quindi: • maggior quantità di zuccheri semplici che agevolano l’attività fermentativa durante i processi di lievitazione naturale • adeguato contenuto di amilasi in grado di migliorare l’attività fermentativa dei lieviti • esaltazione del gusto con profumi e sapori più delicati e caratteristici • elevata biodisponibilità di vitamine e minerali liberati dal processo di germinazione controllato. www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Fig. 7 Chicco di grano tenero dopo 24 ore dalla bagnatura con acqua addolcita, germinazione avviata Fig. 8 Chicco di grano tenero dopo 24 ore dalla bagnatura con acqua addolcita, germinazione avviata www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Segue la fase di STABILIZZAZIONE TERMICA, condotta a basse temperature, al fine di preservare le caratteristiche nutrizionali di minerali e vitamine biodisponibili. L’obiettivo della stabilizzazione è quella di bloccare la germinazione nel momento di massima concentrazione di nutrienti, portando le sostanze nutritive ad uno stato di migliore digeribilità, riducendo le sostanze antinutritive e di garantire, dopo macinazione, le migliori performance di sviluppo in lievitazione. Infatti quando gli embrioni hanno prodotto una quantità sufficiente di diastasi, si deve interrompere la loro attività perché, se continuassero a svilupparsi, assimilerebbero tutte quelle sostanze alimentari di riserva con tenute nei semi. È questo il punto più delicato del processo, che soltanto i tecnici esperti sanno regolare con sicurezza. La germinazione si arresta per mezzo di un primo essiccamento, all'aria libera a cui segue un essiccamento più completo. L’obiettivo delle diverse condizioni operative analizzate è quello di garantire il blocco del germoglio, lasciando inalterate le diastasi. La stabilizzazione permette di conservare molto più a lungo la riserva nutrizionale della farina che ne deriva dopo macinazione, con la possibilità di impastarli con le farine di grano tenero per migliorare in termini di gusto e di profilo nutrizionale ed anche di utilizzare le loro caratteristiche tecnologiche per potenziare naturalmente le prestazioni dell'impasto nella fase della lievitazione e cottura. La prerogativa essenziale dell’essiccazione è quella di interrompere la germinazione e le relative reazioni biochimiche per preservare nel tempo le caratteristiche di idoneità igienico sanitarie del prodotto. A questa fase segue la macinazione ad umido mediante molino a pietra con ottenimento di una farina innovativa con un tenore di umidità pari a 16 – 18%. www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Queste farine sono prodotte seguendo il metodo di una volta, i grani vengono macinati per mezzo di un mulino a pietra dove il grano vi passa attraverso e viene schiacciato. Con la molitura a pietra la lavorazione del cereale avviene più lentamente (le farine nella lavorazione non si surriscaldano), il germe (ossia la parte nutritiva del chicco) rimane intatto preservando al meglio le caratteristiche organolettiche. I grani vengono trasformati in farina mediante l’ausilio di molini a pietra selezionati rigorosamente, Il motivo è dovuto al fatto che il processo di molitura a pietra, rispetto a quello industriale, riesce a preservare le proprietà lipidovitaminiche delle farine, grazie alla ridotta velocità di macinatura che ne evita il surriscaldamento e ne che preserva il germe di grano all’interno del chicco. La scarsa velocità della ruota mobile mantiene bassa la temperatura durante la molitura e fa si che la farina non corra alcun rischio di “cottura”, preservandone al meglio le caratteristiche organolettiche. Il germe e gli oli essenziali del chicco di grano s’impastano con la parte amidacea dando alla farina una colorazione sul bianco avorio con punteggiature beige scuro: si garantiscono profumi più complessi, maggior gusto e conservazione di molte proprietà benefiche presenti nel grano. In seguito vi è la raffinazione (abburattamento): la farina esce dalle macine ed entra in un cilindro di stoffa dove per sbattimento viene fatta la separazione della crusca e del cruschello. Nel mulino a cilindri tradizionale il chicco viene sfogliato a partire dagli strati più esterni fino a quelli interni, sfogliando praticamente il chicco e arrivando ad una depurazione molto profonda che impoverisce la farina, peraltro già scioccata dal surriscaldamento dell’alta velocità di macinazione. Quindi, il mulino a pietra, per quanto possa macinare il grano più o meno finemente non produrrà mai una farina raffinatissima tipo 00 ma sempre una tipo 0, 1 e www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] 2: una farina cioè non bianchissima e non perciò impoverita di sostanze importanti come proteine, vitamine (B1,B2,PP, B6) magnesio,calcio, e altri sali minerali. Dalla macinazione ed abburattamento si ottiene una farina di grano tenero tipo “0” nuova ricca di enzimi, Sali minerali, vitamine e germe che presenta però valori di umidità pari al 16 – 18%. Quindi per rendere commercializzabile la farina e garantire quindi anche le migliori condizioni di conservabilità nel tempo della farina stessa subisce un trattamento termico fino ad arrivare ad avere umidità pari a 12 – 13%. Questa stabilizzazione a basse temperature, determina una parziale pregelatinizzazione degli amidi che consente di modificare alcune caratteristiche reologiche degli impasti, garantendo dei risultati più performanti e quindi migliori capacità di lievitazioni e spinta in forno. FLOW CHART SELEZIONE DI VARIETA’ DI GRANO TENERO AVVIO DELLA GERMINAZIONE MEDIANTE TEMPERATURE ED UMIDITA’ CONTROLLATE STABILIZZAZIONE TERMICA MACINAZIONE A PIETRA SOTTOPRODOTTI DA ABBURATTAMENTO FARINA AD ALTO TASSO DI UMIDITA’ ESSICCAZIONE CONFEZIONAMENTO E STOCCAGGIO www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Lo studio ha dimostrato che la germinazione assistita sembra migliorare le proprietà nutrizionali, funzionali e di gusto dei cereali, che permangono anche dopo la stabilizzazione con aria calda e l’eventuale macinazione in forma di sfarinati. Le prove condotte in fase di messa a punto del processo hanno evidenziato una maggiore disponibilità di vitamine (come l'acido folico), di minerali dializzabili (come calcio e ferro) e di fibre alimentari. Nello stesso tempo la germinazione ha conferito un sapore più dolce e delicato che si ritrova anche dopo la cottura degli impasti. Ulteriore punto di forza dei cereali germinati è stato il conseguente aumento della presenza di enzimi naturali, quali le amilasi e le proteasi. Questi enzimi sembrano conferire al prodotto ottenuto la capacità di potenziare naturalmente i fenomeni di maturazione e di sviluppo in volume degli impasti. PROVE DI IMPASTO E COTTURA La farina ottenuta dal chicco a germinazione controllata è stata sottoposta a prove di impasto e cottura per valutare le performance durante le fasi di lievitazione. Sono state realizzate diverse prove di impastamento idratando a diverse % di acqua: - idratazione al 55% con 3% olio extravergine di oliva, 1,5% sale e 0,3% lievito di birra fresco - idratazione al 57% con 3% olio extravergine di oliva, 1,5% sale e 0,3% lievito di birra fresco - idratazione al 59% con 3% olio extravergine di oliva, 1,5% sale e 0,3% lievito di birra fresco www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] L’obiettivo è stato quello di verificare il diverso comportamento degli impasti ottenuti, a diverse idratazioni e diverse condizioni di lievitazione. Infatti gli impasti realizzati con idratazioni più basse, hanno tempi di lievitazione e maturazione più lunghi, rispetto invece a idratazioni più alte, che garantiscono anche una maggior evidenza di incremento delle performance in lievitazione e cottura. Fig. 9 impasto dopo puntata e formatura panetto, ottenuto con idratazione al 59% La fase di lievitazione ha previsto una puntata di circa 30 minuti degli impasti ottenuti, una lievitazione a temperatura ambiente di 1 ora e successivo proseguo della fase di maturazione/lievitazione in cella frigo a 4°C, a diverse condizioni operative: www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] - lievitazione a 4°C per 18 ore - lievitazione a 4°c per 24 ore - lievitazione a 4°C per 36 ore Tutti gli impasti usciti dalla cella frigo hanno confermato, dopo 3 ore di lievitazione a temperatura ambiente, una buona estensibilità, senza strappi della pasta e senza fenomeno di ovalizzazione. La prova di cottura è stata realizzata a diverse condizioni operative: - cottura in forno elettrico a 300°C per 3 minuti - cottura in forno elettrico a 350°C per 2 minuti - cottura in forno a legna a 430°C per 50 secondi Le diverse condizioni operative hanno dimostrato come le performance lievitative del prodotto siano evidenti anche alle diverse condizioni di cottura, sembrando quindi validare il percorso di ricerca implementato dal Gruppo. Di particolare importanza, oltre all’elevato sviluppo e spinta in forno dell’impasto, risulta essere la colorazione della crosta che diventa più accentuata, proprio per l’elevata disponibilità di zuccheri semplici e la maggior disponibilità di attività diastatica nella farina. www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Fig. 10 prodotto finito dopo lievitazione in cella frigo per 24 ore a 4°C e cottura a 350°C per 2 minuti Anche una valutazione sensoriale dei test condotti adoperando farine ottenute dalla germinazione assistita, sembrano confermare oltre che un miglioramento delle performance sia di lievitazione che cottura degli impasti, anche un sapore, odore e colore migliorati rispetto agli impasti tradizionali, confermando il percorso di ricerca ed innovazione che il Gruppo sta perseguendo. www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Bibliografia Descrivere reazione di Maillard Per reazione di Maillard si intende una serie complessa di fenomeni che avviene a seguito dell'interazione con la cottura di zuccheri e proteine. I composti che si formano con queste trasformazioni sono bruni e dal caratteristico odore di crosta di pane appena sfornato. Le reazioni sono piuttosto complesse ed eterogenee ma attraverso la formazione di un intermedio (composto di Amadori) si formano diverse sostanze quali le melanoidine dall'odore e dal colore caratteristico. Spesso è grazie a questi composti che preferiamo un prodotto da forno piuttosto che un altro: siamo attratti dal colore marrone bruno ma non tanto dal giallino/bianco che interpretiamo come non abbastanza cotto o dal marrone molto scuro/nero che interpretiamo come bruciato. Come spesso accade nel mondo delle tecnologie alimentari, è il binomio tempo e temperatura a condizionare maggiormente l'aspetto e il gusto del prodotto. La reazione può essere suddivisa in tre fasi principali. Prima fase È caratterizzata dalla formazione di una base di Schiff tramite reazione del carbonio carbonilico dello zucchero con un gruppo amminico di un amminoacido, con la conseguente formazione di una glicosilammina. Questa successivamente subisce un riarrangiamento dei doppi legami che porta alla formazione di un composto di Amadori o di Heyns a seconda che lo zucchero sia rispettivamente un aldoso o un chetoso. Il riarrangiamento di Amadori-Heyns è catalizzato dagli acidi. Data la stabilità di questi intermedi, in alcuni prodotti fra cui il latte sterilizzato, essi possono rappresentare i prodotti terminali della reazione di Maillard. Dal punto di vista delle caratteristiche organolettiche, in questa fase non si ha la formazione di composti colorati o profumati. Tuttavia la disponibilità di amminoacidi essenziali come la lisina risulta già compromessa. www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Seconda fase In questa fase si possono avere un gran numero di reazioni che sono influenzate da fattori come la temperatura e il pH. Le reazioni sono difficili da studiare e descrivere, tuttavia si distinguono alcuni percorsi principali che sono: 1) formazione di composti dicarbonilici: i composti di Amadori possono enolizzare formando composti alfa-dicarbonilici, i quali a loro volta possono ciclizzare (in condizioni di basse temperature e pH acido, è favorita la disidratazione e la formazione di composti eterociclici come le aldeidi eterocicliche derivate dal pirrolo e del furano, furfurolo e idrossimetilfurfurolo); scindersi (reazione tipica della forma 2,3 dicarbonilica, ad alte temperature e in ambiente meno acido si formano composti carbonilici e dicarbonilici a basso peso molecolare come l'aldeide piruvica); oppure possono reagire con altri composti come gli amminoacidi liberi - reazione di Strecker - formando CO2, aldeidi caratteristiche e alfa-amminocarbonili particolarmente reattivi che possono reagire producendo per esempio pirazine per condensazione. Da questi processi si ottengono i composti responsabili dell'aroma degli alimenti cotti. Questi composti sono semplici come: ammoniaca e acido solfidrico; e composti più complessi come quelli eterociclici (derivati pirimidinici, ossazolo, tiazolici, pirazinici). 2) disidratazione drastica di vari composti della prima fase. 3) scissione di vari composti formatisi nella prima fase, la reazione è favorita dalle alte temperature e produce composti carbonilici e dicarbonilici a basso numero di atomi di carbonio come l'aldeide glicerica e piruvica. Terza fase In questa fase, l'ultima, si ha il più alto grado di imbrunimento possibile per l'alimento. Si formano a questo stadio le melanoidine, sostanze colorate in giallo-bruno, a contenuto di azoto variabile poiché possono derivare da composti diversi, ad alto peso molecolare ed insolubili. A questa fase si giunge dopo che le molte specie a basso peso formatesi nelle due fasi precedenti, reagiscono tra loro; ad esempio per condensazione di aldeidi e chetoni. Le melanoidine sono responsabili del colore bruno della crosta dei prodotti da forno. www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Figura 2: schema di formazione di composti durante la reazione di Maillard Fattori che influiscono sullo sviluppo della reazione di Maillard La reazione è influenzata: - dalla natura e dalla concentrazione dei reagenti; - dal pH: valori basici di pH favoriscono la reazione, la reazione è più veloce per pH leggermente superiori a 7; - dalla temperatura: influisce ovviamente sulla velocità di reazione. Inoltre, e soprattutto, la reazione avviene per temperature superiori ai 140 °C.[1] Attenzione poi a non superare i 180 °C per evitare di bruciacchiare le vivande, in quanto superando i 200 °C circa, cominciano a formarsi i benzopireni, composti di colorazione scura (tendente al nero) www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] Descrizione degli enzimi Un enzima è una macromolecola complessa di natura proteica che funge da catalizzatore di reazioni chimiche, ovvero favorisce ed accelera il compimento di reazioni all’interno di una cellula, che altrimenti avverrebbero in tempi troppo lunghi. Agisce abbassando l’energia di attivazione della reazione. E’ composto l’enzima da numerosi amminoacidi disposti secondo una sequenza ben specifica che ne determina la struttura e di conseguenza la funzione stessa dell’enzima. In questo processo di germinazione gli enzimi più importanti sono le amilasi. Le amilasi sono enzimi che attaccano l’amido rompendo la sua molecola in molecole più semplici (maltosio, glucosio, destrine). Gli zuccheri semplici che vengono liberati dalla degradazione dell’amido vengono facilmente utilizzati dai lieviti nel corso della fermentazione e sono inoltre responsabili della colorazione del prodotto nel corso della cottura. Le amilasi possono essere di due tipi. Alfa amilasi L’alfa amilasi è un enzima che idrolizzando l’amido, produce maltodestrine e zuccheri semplici che vengono utilizzati dai lieviti per la fermentazione. Le α-amilasi sono di origine sia vegetale sia animale; le prime si trovano soprattutto nei semi, le seconde nella saliva e nel succo pancreatico dei mammiferi, nell’intestino dei pesci ecc.; ne sono note molte di origine batterica e fungina. Agiscono in qualsiasi punto della molecola, producendo oligosaccaridi a basso peso molecolare che possono, a loro volta, fungere da substrato. Un obiettivo quindi dell’aggiunta dell’alfa amilasi è quella di accelerare la lievitazione. L’ enzima alfa-amilasi è presente negli strati esterni del germe di grano. Il parametro che può essere valutato per analizzare questi aspetti è il “Falling number, FN” (indice di caduta). Valore del FALLING NUMBER (FN, indice di caduta) : • FN > 380 attivita’ alfa amilasica molto debole • 250 < FN < 380 attivita’ “normale” www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected] • FN < 250 attivita’ molto elevata L’alfa amilasi è abbastanza termostabile, in quanto resiste fino a 70°C, ha un Ph ottimale di 4,5 e viene rapidamente inattivato a Ph 3,3 – 4,0. Beta amilasi L’enzima attacca i legami ossia determina l'idrolisi dei legami (1→4)-α-D-glucosidici nei polisaccaridi, rimuovendo di fatto le unità di maltosio dalle estremità non riducenti delle catene (le quali appunto costituiscono l'amido). Nella cariosside la Beta amilasi è legata alla glutenina e quindi insolubile fino a che non si instaura la germinazione. Con la germinazione l’attività della Beta amilasi aumenta per la liberazione dell’enzima ad opera delle proteasi e disolfuro riduttasi. L’enzima a 70°C perde la metà della sua attività, ha un Ph ottimale da 5,2 a 5,3 e rimane stabile in un intervallo di Ph che va da 4,5 a 9,2. www.locontenaturalimenti.it-­‐-­‐-­‐-­‐[email protected]