di Saverio Santi
Tesi di Laurea di Paola Bragagnolo, Scienze e Tecnologie Alimentari
Pane e pomodoro, pane e salame, pane e formaggio … Cosa meglio del pane può accompagnare i migliori prodotti della nostra tavola?
I cereali sono da millenni alimenti base per l’uomo. Circa 10.000 anni fa l’uomo iniziava la sua primordiale coltivazione dei cereali nella “Mezzaluna Fertile”, la regione tra Mediterraneo e Golfo Persico che comprendeva Egitto, Palestina, Fenicia, Assiria e Mesopotamia. Alimento principe è il pane che ha sempre rappresentato l’identità culturale delle popolazioni mediterranee ed europee. Furono gli Egizi i primi panificatori al mondo. La scoperta fu casuale nel II millennio a.C. dopo un’inondazione del Nilo che aveva bagnato le riserve dei granai: avrebbero notato che una miscela di acqua e grano sfarinato aumentava di volume con il calore e una volta cotta produceva pani soffici e leggeri (Corsetti A., Gobbetti M., Biotecnologia dei prodotti lievitati da forno, C.E.A., 2010). In Grecia, era un alimento ad esclusivo consumo domestico delle case più facoltose. I Romani appresero dai Greci il procedimento della panificazione e la tecnica di costruzione dei forni per il pane.
L’importanza del pane come alimento principale di sussistenza si può notare nell’etimologia di parole di uso corrente
come “compagno” da cum panis, che indica “colui con cui si divide il pane” o lord che significa “signore” da hlaford (V secolo) che si traduce come “guardiano del pane”, in numerosi modi di dire come “guadagnarsi il pane”, “togliersi il pane di bocca”, e così via.
Gli enzimi giocano un ruolo essenziale nel mondo vivente, per molto tempo sfruttati inconsapevolmente dall’uomo, ad esempio nella produzione di vino, birra, pane e formaggio. Si tratta di catalizzatori biologici di natura proteica in grado di velocizzare le reazioni biochimiche.
Oggi questi catalizzatori sono in grado di soddisfare necessità tecnologiche in svariati settori alimentari, come quello della panificazione. Il pane, e i prodotti da forno in genere, sono alimenti ampiamente consumati e sempre presenti nei pasti degli italiani e non solo.
La definizione è stabilita per Legge (n. 580 4 luglio 1967, art. 14, comma 1): “è denominato pane il 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”.
Una prima classificazione basata sulla quantità di zucchero, inferiore o superiore al 10% del peso della farina, distingue prodotti salati e prodotti dolci. La diversa consistenza, in riferimento alla sofficità/morbidezza o friabilità/secchezza, costituisce un secondo criterio di classificazione.
Nella produzione di pane si utilizza il lievito Saccharomyces cerevisiae o in alternativa il lievito naturale (costituito da una miscela di batteri lattici e lieviti. Nel lievito naturale, i batteri lattici sono ritenuti principalmente responsabili del processo di acidificazione dell’impasto, mentre i lieviti giocano un ruolo fondamentale per la capacità lievitante legata alla produzione di CO2.
La materia prima ottimale per produrre pane è la farina di grano tenero (Triticum aestivum): l’impasto che ne deriva ha un comportamento particolare, definito viscoelastico. Il contenuto di proteine nelle numerose varietà di frumento varia dal 7 al 18% del peso dell’intero chicco, mediamente il 12%. Tuttavia, la superiorità tecnologica del frumento non è tanto legata alla quantità di proteine, ma alla loro qualità: gliadine e glutenine. Il glutine del grano duro (Triticum aestivum) è più resistente e tenace di quello del grano tenero, pertanto la farina di grano duro (semola) è ideale per la preparazione della pasta, ma dà ottimi risultati anche nella produzione del pane.
Altro ingrediente fondamentale è l’acqua, che consente di formare l’impasto: rigonfia i granuli di amido, solubilizza il sale e consente al lievito e agli enzimi di svolgere la loro azione. Viene aggiunta alla farina in quantità variabili dal 50 al 65%. Un’altra importante funzione svolta dall’acqua è il controllo della temperatura dell’impasto, che condiziona la consistenza e la lavorabilità della massa, ma anche l’avvio e la rapidità delle attività enzimatiche.
Il sale (cloruro di sodio) è un ingrediente quasi sempre presente nelle ricette dei prodotti da forno: è in grado di esaltare l’aroma del prodotto e di mascherare sapori anomali (quali l’amaro e i gusti metallici), rafforza la struttura dell’impasto, ottimizza i tempi di miscelazione e impastamento e agisce sul controllo della velocità di fermentazione (Miller e Hoseney, 2008).
L’energia fornita durante l’impastamento consente l’interazione tra l’acqua e le proteine, gliadine e glutenine, che porta alla formazione del glutine (figura 1), complesso proteico viscoelastico (ovvero con proprietà intermedie tra i liquidi, caratterizzati da viscosità, e i solidi, caratterizzati da elasticità).
La maglia glutinica così formata è in grado di trattenere i gas: infatti, oltre all’idratazione delle macromolecole proteiche e allo sviluppo del glutine, si verifica anche l’incorporazione di bolle d’aria. L’impasto si ritiene ultimato quando ha raggiunto il massimo grado di setificazione, cioè quando al tatto dà una sensazione setosa e vellutata, priva di collosità.
Alcuni minuti dopo la fine dell’impastamento, inizia la prima lievitazione (puntata)
È una fase in cui la CO2 si accumula nelle bolle di aria createsi nell’impasto. L’obiettivo principale della puntata è quello di ridurre l’estensibilità dell’impasto così da permettere di sopportare le successive fasi di spezzatura e formatura, che permettono di dare al prodotto una struttura omogenea e la forma finale ed eliminare le bolle di grandi dimensioni, consentendo una distribuzione più uniforme degli alveoli prima della lievitazione finale.
Dopo la formatura, ha luogo la seconda lievitazione (appretto), che causa un forte incremento di volume. Il processo di panificazione termina con la cottura che viene effettuata in forni ad irradiazione diretta, a legna o elettrici, o a vapore, nei quali la temperatura è solitamente compresa tra i 220 e i 275 °C. La temperatura e i tempi di cottura dipendono dalla consistenza dell’impasto (impasti molli richiedono normalmente temperature di cotture più alte), dalla pezzatura del pane e dalla forma, definita dal rapporto superficie esterna/massa interna.
La sequenza di eventi che ha luogo durante la cottura porta alla differenziazione tra crosta e mollica. Si verificano due fenomeni: l’oven rise e l’oven spring. Il primo, una volta posto l’impasto lievitato dentro al forno, consiste in un incremento di produzione di CO2 prodotta dalla lievitazione accelerata del lievito. Il secondo fenomeno risulta in un rilevante aumento di volume causata dall’espansione dei gas presenti (aria, vapore acqueo e anidride carbonica) dopo la morte dei lieviti e dei batteri lattici (50 °C). L’espansione in volume si arresta con la formazione della crosta, che costituisce una barriera; avvengono anche delle modificazioni chimiche: la denaturazione del glutine (che perde la sua estensibilità e acquista proprietà elastiche) e la gelatinizzazione dell’amido.
A temperature tra 50 e 60 °C l’amido assorbe acqua, passa allo stato amorfo e forma una massa gelatinosa che, in seguito al raffreddamento, costituirà la mollica. In superficie l’amido viene degradato e iniziano, a temperature di 140-150 °C, le reazioni di caramellizzazione e imbrunimento non enzimatico (reazione di Maillard). La caramellizzazione consiste in una reazione di degradazione termica e ossidativa degli zuccheri semplici che formano composti ad alto peso molecolare e una serie di composti di profumo intenso; la reazione di Maillard, che avviene tra gli zuccheri riducenti e agli amminoacidi, comporta la formazione di composti che donano alla crosta una colorazione dorata e produce composti volatili che conferiscono l’aroma al prodotto in cottura. (Carrai B., Arte Bianca, Edagricole, 2021).
La qualità sensoriale del pane è una parte importante della qualità finale del prodotto e viene rilevata attraverso tutti gli organi di senso:
vista, olfatto, gusto, udito e tatto. Gli attributi di qualità tendono ad essere percepiti nel seguente ordine: aspetto, aroma, consistenza (texture) e sapore.
Aspetto. Riguarda il colore della mollica e della crosta o la struttura della mollica. Il colore della mollica dipende dagli ingredienti utilizzati (per esempio dal tipo di farina), mentre il colore della crosta è strettamente legato alla reazione di Maillard, che si verifica durante il processo di cottura. L’uso di farine diverse dalla farina di frumento permette di avere un ampio spettro di colorazioni: dal giallo della farina di mais al grigio scuro della farina di segale. In riferimento alla mollica, possono essere determinati numero, grandezza e uniformità degli alveoli.
Aroma. Il caratteristico profumo del pane è senza dubbio uno dei parametri più importanti che influenzano i consumatori e contribuisce anche alla percezione del gusto; sono stati descritti più di 540 composti nella frazione aromatica di diversi tipi di pane (Czerny e Schieberle 2002; Quílez et al., 2006), tuttavia solo una piccola parte ha mostrato avere impatto nell’aroma finale (Grosch e Schieberle, 1997; Pozo-Bayón et al., 2006; Cayot, 2007). Tra i composti rilevati si annoverano composti frutto dell’attività enzimatica, della fermentazione di lieviti e batteri lattici, dell’ossidazione lipidica, della caramellizzazione degli zuccheri e della reazione di Maillard.
Nella mollica di pane di frumento, tra gli aromi più potenti sono quelli che derivano dall’acido linoleico e sono responsabili dell’odore di grasso. Note floreali/di lievito e odore di fermentato) contribuiscono positivamente al profumo e al sapore del pane; il lievito naturale può determinare un incremento di questi composti. Il profumo della crosta dipende dal processo di caramellizzazione, ma anche dalla stabilità del prodotto durante la shelf life.
Texture. Può essere valutata attraverso il tatto e la masticazione. Al tatto possiamo percepire la sofficità e la deformabilità della mollica, mentre con la masticazione ne può essere percepita la morbidezza. Nei prodotti lievitati da forno, la consistenza della mollica influenza enormemente la percezione della qualità. Le proprietà della mollica dipendono dalla struttura dell’alveolatura e sono determinate dalla quantità e qualità del glutine nell’impasto. Il pane comune ha una shelf life mediamente breve a causa del processo di retrogradazione dell’amido che porta ad una perdita di freschezza, un aumento della durezza della mollica e un’alterazione della qualità organolettica del pane.
Sapore. Tra i sapori percepiti durante la masticazione sono compresi il sapore di grano/di cereale; il sapore maltato e il sapore acido; quest’ultimo dipende dalla concentrazione degli acidi organici, che si formano durante la lievitazione. I sapori acidi e amari possono derivare anche dai composti ad alto peso molecolare che si formano durante la caramellizzazione degli zuccheri nella crosta (Pozo-Bayón et al., 2006). Altri attributi sono il sapore di tostato, l’astringente, il sapore dolce, il sapore burroso.
I miglioratori dei prodotti da forno
Le farine possono presentare caratteristiche chimiche, reologiche e fermentative differenti, che rendono spesso necessari interventi correttivi attraverso i miglioratori. Queste sostanze, che possono essere di origine chimica o biologica, sono in grado di migliorare le caratteristiche dell’impasto, tra cui tenacità, forza ed estensibilità. Possono trovare impiego additivi come le lecitine (E322) e i mono e digliceridi degli acidi grassi (E471). Questi funzionano da emulsionanti: interagiscono con le proteine, migliorando l’elasticità e la viscosità del glutine, conferendo al prodotto finale un volume maggiore e un’alveolatura regolare.
L’acido ascorbico (vitamina C) può essere utilizzato per migliorare le caratteristiche reologiche dell’impasto: ossida i gruppi tiolici (S-H) del glutine a ponti disolfuro (S-S) con la formazione di nuovi legami tra le catene proteiche. Gli idrocolloidi (gomma guar, xantani, carragenine ecc.), per la loro capacità di trattenere acqua, donano maggiore stabilità al prodotto e trovano impiego come agenti anti-raffermamento. L’acido propionico può essere aggiunto all’impasto come agente antimuffa; acido lattico e acido acetico vengono impiegati per acidificare l’ambiente e favorire l’azione antimuffa di acido ascorbico e acido propionico (Carrai B., Arte Bianca, Edagricole, 2021).
Tuttavia, negli ultimi anni, i consumatori hanno iniziato a prestare sempre più attenzione a cosa è contenuto nel cibo che consumano, da dove proviene e come è prodotto. Questa nuova tendenza sta portando i produttori a cercare soluzioni innovative al fine di produrre alimenti con meno ingredienti e senza additivi chimici. Questo nuovo trend prende il nome di clean label.
Opzione clean label: gli enzimi
Il Regolamento CE disciplina l’impiego degli enzimi negli alimenti e fornisce una definizione di enzima alimentare inteso come un “prodotto ottenuto da vegetali, animali o microrganismi o prodotti derivati, nonché un prodotto ottenuto mediante un processo di fermentazione tramite microrganismi che contiene uno o più enzimi in grado di catalizzare una specifica reazione biochimica e che è aggiunto ad alimenti per uno scopo tecnologico …”.
Gli enzimi possono essere impiegati come miglioratori clean label, per integrare le qualità intrinseche del prodotto; diversi enzimi (soprattutto le amilasi) presentano anche un effetto contro il raffermamento. Innanzitutto, sono di origine biologica e per questo, sono preferiti all’utilizzo di sostanze chimiche; inoltre, essendo di natura proteica, sono denaturati dal calore nella fase di cottura, non rimangono attivi nel prodotto finale.
Per questi motivi, non sono soggetti ad etichettatura, mentre gli additivi sono costituenti dell’alimento finale e devono essere inseriti nella lista degli ingredienti. In aggiunta, la loro degradazione contribuisce alla formazione degli aromi.
Gli enzimi che operano nel processo di panificazione possono derivare da tre fonti: enzimi naturalmente presenti nei cereali (endogeni), enzimi prodotti dai microrganismi dell’impasto ed enzimi esogeni aggiunti all’impasto, di derivazione vegetale o microbica. Nel grano possono trovarsi enzimi come amilasi, proteasi, lipasi, fitasi e asparaginasi.
La variabilità del grano rende impossibile standardizzare i livelli degli enzimi presenti nelle farine e per questo possono essere integrati con enzimi esogeni da usare come miglioratori. Questi possono migliorare le caratteristiche degli impasti e dei prodotti finiti o avere un effetto anti-raffermamento; possono essere addizionati singolarmente o in miscele per sfruttare il loro effetto sinergico, che può variare d’intensità e qualità in funzione della fonte microbica di provenienza (Corsetti A., Gobbetti M., Biotecnologia dei prodotti lievitati da forno, C.E.A, 2010).
α-amilasi. La sua principale funzione è rappresentata dall’incremento della concentrazione di carboidrati solubili nei processi di lievitazione, con un aumento finale del volume dei prodotti lievitati. Gli zuccheri prodotti grazie alle α-amilasi stimolano anche la reazione di Maillard, che porta ad una maggiore colorazione della crosta, una migliore texture della mollica, un’intensificazione dell’aroma e, in alcuni casi un effetto ritardante sull’indurimento della mollica e sul raffermamento.
Proteasi. Questi enzimi degradano le proteine idrolizzando i legami peptidici tra gli amminoacidi. Sono in grado di modificare le caratteristiche viscoelastiche del glutine e diminuire la consistenza della pasta. Consentono di allentare una maglia glutinica eccessivamente forte, aumentando l’estensibilità e diminuendo l’elasticità della pasta, con la possibilità di ridurre i tempi di impastamento. Gli aminoacidi liberi derivati dall’attività proteolitica costituiscono precursori di composti volatili, responsabili dell’aroma (attraverso la reazione di Maillard) e delle caratteristiche organolettiche del prodotto finito.
Lipasi. Idrolizzano i trigliceredi, liberando monogliceridi, digliceridi e acidi grassi. L’uso di lipasi nei prodotti lievitati da forno è relativamente recente e possono favorire un incremento della forza e della stabilità dell’impasto, migliorandone la lavorabilità e, durante il processo di cottura il rigonfiamento e la sofficità della mollica. Alcune lipasi sono responsabili della grande stabilità delle cavità gassose e di una distribuzione più regolare degli alveoli, oltre ad un effetto anti-raffermamento.
Fitasi. Sono enzimi che migliorano le proprietà nutrizionali del pane degradando i fitati che hanno potere anti-nutrizionale: l’elevata carica negativa di queste molecole, dovuta alla presenza di sei gruppi fosfato, determina un’azione chelante nei confronti di cationi quali Ca2+, Mg2+, Fe2+ e Zn2+, nutrienti essenziali nella dieta umana. L’impiego del lievito naturale associato all’acidificazione con batteri lattici può favorire l’attività endogena delle fitasi.
Asparaginasi. Catalizza l’idrolisi dell’aminoacido asparagina con effetti positivi sulla struttura o sulla shelf life, ma ricopre un ruolo di fondamentale importanza: è in grado di ridurre la formazione di acrilamide, sostanza chimica che si forma naturalmente negli alimenti amidacei durante la cottura ad alte temperature. L’asparagina, infatti, costituisce il precursore dell’acrilamide, in quanto capace di interagire con alcuni zuccheri riducenti (glucosio, maltosio, fruttosio, …). L’acrilamide è un contaminante di processo considerato potenzialmente cancerogeno. Il regolamento CE del 2017 ha stabilito severe misure per la riduzione della presenza di acrilammide negli alimenti.
Una storia padovana: Il Granaio delle Idee
Il Granaio delle Idee è un’azienda padovana, guidata da Federico Allamprese (a destra nella foto), specializzata nella produzione di formulati per la panificazione e la pasticceria. La sua storia è iniziata con Ernesto Guardalben, nonno del fondatore dell’azienda e noto industriale veneto. Il primo molino appartenente alla famiglia fu costruito nel 1890.
Federico Allamprese Manes Rossi, il fondatore de Il Granaio delle Idee, ha scelto di continuare lo stesso percorso nel settore delle miscele per la panificazione nei suoi due stabilimenti di Maserà e Due Carrare.
L’azienda, nata del 1998, ha abbracciato sin da subito la filosofia clean label e la tecnologia enzimatica per competere “in maniera naturale” nel mercato della panificazione. L’azienda è riconosciuta e ben strutturata nel mercato italiano, ma la spinta più grande viene dall’estero dove esporta in più di venti Paesi.
I coadiuvanti enzimatici de Il Granaio delle Idee possiedono specifiche funzioni tecnologiche nella panificazione. Sono di origine fungina o batterica e sostituiscono in modo naturale gli additivi e gli emulsionanti chimici nel pane, nei prodotti da forno e di pasticceria.
Saverio Santi
Dipartimento di Scienze Chimiche
Università di Padova
