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LE STRATEGIE DI PROCESSO PER MIGLIORARE LA PANIFICAZIONE DA FARINE GREZZE
Process strategies to improve bread making from raw flours
In this article, we talk about the baking process with Unrefined Wheat Flours (UWF) whose use requires changes to their specific characteristics. The main literature strategies for the baking with UWF suggest changing the bread making process by adding improving agents. However, the search for the possibility to modify the process, according to the different characteristics of the raw material, has been limited. All in all, the use of UWF in the bread making process requires further investigation with regards to the process strategies aimed at improving the end product quality and therefore to promote the consumption of healthy foods.
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LE MODIFICHE RELATIVE ALLA FORMULAZIONE DEL PANE E AL PROCEDIMENTO CHANGES RELATING TO THE BREAD MAKING FORMULATION AND PROCESS
di Lorenzo Guerrini1, Ottavia
Parenti2, Bruno Zanoni3
(1) Professore associato di Meccanica Agraria. Dipartimento di Territorio e Sistemi Agro-Forestali, Padova (2) PhD in Scienza e Tecnologia Alimentare, assegnista di ricerca del CNR per un progetto in collaborazione con l’Università di Firenze, Dipartimento Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari, Ambientali e Forestali (3) Professore ordinario di Scienze e Tecnologie Alimentari. Dipartimento Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari, Ambientali e Forestali, Firenze
Nel presente lavoro sono riportate le strategie di processo specificatamente sviluppate per migliorare la panificazione da UWF (FIGURA), una classe di farine composita che include anche quelle addizionate con prodotti di scarto della macinazione. Va detto che, allo stato attuale, sono scarse le ricerche relative allo studio delle variabili di processo. In questo articolo si evince come il processo di panificazione sia stato sviluppato per massimizzare la qualità del pane raffinato; al tempo stesso, l’impiego di UWF richiede adattamenti alle loro specifiche caratteristiche.
Impastamento
Angioloni et al. (2007) hanno testato l’effetto del tempo di impastamento (10.1520 s) combinato con un migliorante (cisteina, 20 mg/kg) sulle proprietà reologiche di impasti da farina raffinata e integrale impastati a elevata velocità (1600 rpm). Il comportamento viscoelastico dell’impasto è stato influenzato sia dalla velocità di impastamento sia dal migliorante. Parenti et al. (2013) hanno testato diversi tempi di impastamento in panificazione da farina semi-integrale. Il tempo di impastamento ha influenzato in modo
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FIGURA Rappresentazione schematica delle principali tecniche e tecnologie riportate in letteratura per il processo di panificazione da farine di frumento grezze (UWF): (1) trattamenti sulla matrice tal quale (cariossidi di frumento) prima della macinazione; (2) trattamenti sui prodotti di scarto della macinazione (germe e crusca di frumento); (3) modifiche della formulazione del pane; (4) modifiche delle variabili di processo delle fasi di impastamento e lievitazione; (5) strategie di lievitazione.
OCCORRONO NUOVE RICERCHE PER MIGLIORARE L’IMPIEGO DI FARINE GREZZE IN PANIFICAZIONE
significativo le performance in lievitazione e gli impasti ottenuti al tempo ottimale hanno mostrato una migliore capacità di ritenzione di acqua durante la conservazione. Il corretto tempo di impastamento si è dimostrato importante nell’intervista effettuata da Guerrini et al. (2019): tempi brevi (10-20 minuti) migliorano la panificazione da UWF. Un recente lavoro di Cappelli et al. (2019) ha testato l’aggiunta ritardata di prodotti di scarto della macinazione durante l’impastamento. L’aggiunta di prodotti di scarto della macinazione 2 minuti dopo l’inizio dell’impastamento ha migliorato la reologia degli impasti e il volume specifico del pane; se combinata con un’aggiunta del 10% ha prodotto un pane migliore del controllo.
Lievitazione
Il crescente interesse del mercato per prodotti salutari e funzionali ha portato a una riscoperta di una delle più antiche biotecnologie in panificazione: la lievitazione con lievito madre alla quale sono associati effetti salutistici e profili sensoriali unici (Zhou et al., 2014). Chavan & Chavan (2011) hanno effettuato una revisione esaustiva di questa tecnologia antica; in questo lavoro verranno riportati solo gli aspetti relativi alle UWF. È stato dimostrato come il substrato impiegato per il lievito madre influenzi marcatamente le proprietà de lievito: WB promuove la crescita di LAB e l’acidificazione del lievito. I LAB producono diversi acidi organici i che migliorano il rigonfiamento del glutine, la ritenzione di gas, fungono da “conditioners”, riducono il raffermamento (Chavan & Chavan, 2011). Nell’intervista effettuata da Guerrini et al. (2019) tutti i panificatori utilizzano il lievito madre come agente lievitante, evidenziando come questo metodo migliori la qualità del prodotto finale. Komlenić et al. (2010) hanno dimostrato l’effetto positivo di un’acidificazione biologica (lievito madre essiccato vs Lactobacillus brevis
prefermentato) rispetto a quella chimica (acido lattico) sulla qualità del pane ottenuto con farina raffinata e integrale. Taccari et al. (2016) hanno prodotto un lievito madre di tipo I con farina integrale per la produzione di pani a elevato contenuto in fibra, superando l’effetto negativo di WB sul volume del pane. Inoltre, la fermentazione con lievito madre ha migliorato la texture, il flavour, il valore nutrizionale e la shelf-life del pane. Choi et al. (2012) hanno valutato l’impiego di Leuconostoc citreum HO12 e Weissella koreensis HO20 isolate da kimchi come colture starter per lievito madre da farina integrale, rilevando una riduzione della durezza della mollica su campioni freschi e conservati. Didar et al. (2011) hanno osservato effetti positivi sulla qualità del pane e sulle proprietà sensoriali effettuando una fermentazione con Lactobacillus plantarum (PTCC 1058)
e Lactobacillus reuteri (PTCC 1655). Katina et al. (2006) hanno studiato l’influenza di alcune variabili del lievito madre (tempo e temperatura di fermentazione, contenuto in ceneri e tipo di colture starter) su flavour e texture del pane. Le variabili hanno impattato in modo significativo la qualità tecnologica e sensoriale del pane, evidenziando la necessità di un’ottimizzazione della fermentazione in quanto il miglioramento di volume e texture richiedono differenti condizioni rispetto a quelle necessarie per il flavour.
Cottura
In letteratura non sono presenti specifiche strategie di cottura per la panificazione da UWF. Guerrini et al. (2019) hanno riportato come i panificatori siano soliti creare alte temperature all’inizio della cottura, seguite da una costante diminuzione per migliorare la qualità del pane da UWF. Inoltre, la maggior parte dei panificatori controllano il livello di umidità durante questa fase perché rappresenta un altro fattore critico in grado di influenzare l’espansione dell’impasto. Approfondire lo studio delle variabili di cottura per migliorare la panificazione da UWF potrebbe risultare importante.
La conservazione del pane da UWF
I fenomeni più importanti che limitano la conservazione del pane sono il raffermamento e la crescita microbica (Fernandez et al., 2006). Il raffermamento è un fenomeno complesso, i cui meccanismi non sono ancora del tutto chiari, anche se i fattori più importanti sembrano essere la retrogradazione dell’amido, l’interazione amido-glutine e la redistribuzione di umidità (Curti et al., 2015; Fadda et al., 2014). Il deterioramento microbico del pane è generalmente causato da muffe, batteri e lieviti (Melini & Melini, 2018). Sono stati sviluppati diversi approcci per ridurre il raffermamento e il deterioramento microbico, che generalmente consentono di ottenere effetti positivi permettendo di produrre pani con una durata fino a 4 settimane (Fadda et al., 2014; Sargent, 2008). Quindi il flavour e l’aroma del pane sono diventati i nuovi fattori che limitano la conservabilità del pane.
Migliorare la conservabilità del pane da UWF
Diverse strategie possono essere utilizzate per estendere la conservabilità del pane: un approccio diretto sulla matrice alimentare; un approccio indiretto attraverso sistemi di packaging. Mentre nessun approccio indiretto è stato testato sulla conservazione del pane integrale, alcuni studi hanno esplorato strategie dirette. Nel dettaglio, tra le strategie di approccio diretto, Gobbetti et al. (2014) hanno revisionato l’importanza della fermentazione della matrice tal quale per la produzione di prodotti integrali. In particolare, l’impiego di questo approccio sui prodotti di scarto della macinazione prima di incorporarli nella formulazione del pane, ha dimostrato migliorare la sofficità della mollica durante la conservazione del pane. Inoltre, il processo di germinazione ha mostrato effetti positivi sulla conservabilità del pane dovuti all’attivazione delle alfaamilasi (Lemmens et al., 2019). L’aggiunta di UWF pre-gelatinizzata nella formulazione del pane ne ha ritardato il raffermamento sia in termini di volume specifico della mollica, sia dei parametri di texture (Parenti et al., 2019). Considerando i miglioranti, sono diversi gli enzimi che riducono il raffermamento del pane da UWF: xilanasi e alfa-amilasi sono risultati gli enzimi più efficaci; inoltre, uno studio ha riportato che le G4-amilasi sembrano avere effetti promettenti, ma sono necessari ulteriori studi (Tebben et al., 2018). In relazione agli emulsionanti, DATEM e SSL hanno mostrato proprietà anti-raffermamento. Una riduzione della durezza della mollica è stata inoltre riportata per pane addizionato con DATEM (0.4%) o monogliceridi (0.6%). In modo similare, lo 0.5% di SSL è stato capace di ridurre la velocità di raffermamento del pane integrale durante la conservazione. È interessante evidenziare come DATEM e SSL agiscano da agenti che ammorbidiscono la mollica del pane solo nel pane integrale e non in quello raffinato (Tebben et al., 2018). L’impiego di idrocolloidi nei pani da UWF ha portato a risultati controversi. Sia CMC che GG hanno ridotto la velocità di raffermamento del pane integrale; HPMC ha ammorbidito la mollica sia del pane integrale che di quello raffinato. Inoltre, destrani e HPMC hanno causato una riduzione non significativa nella durezza iniziale del pane e ritardato il raffermamento (Tebben et al., 2018).
TEMPI BREVI DI IMPASTAMENTO MIGLIORANO LA PANIFICAZIONE DA FARINE GREZZE
La farina integrale maltata in panificazione ha ridotto il raffermamento del pane integrale (Tebben et al., 2018). Sono stati fatti alcuni tentativi per aumentare la stabilità ossidativa durante la conservazione dei pani da UWF ritardando i fenomeni di irrancidimento. Jensen et al. (2011b) hanno testato tre antiossidanti (alfa-tocoferolo, estratti di rosmarino liposolubli e idrosolubili) sul profilo sensoriale e la capacità antiossidante del pane integrale durante la conservazione. Questi antiossidanti non hanno migliorato il profilo sensoriale o la stabilità del pane integrale (Jensen et al., 2011b). Inoltre, l’alfa-tocoferolo ha prodotto un pane integrale fresco con una maggiore concentrazione di idroperossidi e prodotti dell’ossidazione secondaria dei lipidi in modo similare ai campioni di controllo (Jensen et al., 2011b). Quindi, l’ossidazione lipidica è responsabile di note sensoriali meno gradevoli, di un aroma e un flavour di rancido, di un gusto amaro e di astringenza, attributi spesso associati a una bassa accettabilità di prodotto (Jensen et al., 2011b). Ning et al., (2017) hanno testato polvere di tè verde (GTP) sulla qualità e l’attività antiossidante dell’impasto e del pane integrale. Sono stati testati 5 livelli di GTP: all’aumentare della quantità di GTP l’attività antiossidante è aumentata, mentre la qualità del pane è diminuita (Ning et al., 2017). Il risultato migliore è stato ottenuto con 1 g/100 g di GTP, in quanto non ha peggiorato la qualità del pane e ha aumentato l’attività antiossidante (Ning et al., 2017). Lu & Norziah (2011) hanno studiato l’effetto di sostituire gli shortening con diversi livelli di polvere di acidi grassi polinsaturi n-3 (PUFA) microincapsulati sulla stabilità sensoriale e ossidativa dei pani UWF durante la conservazione. La farina utilizzata è stata un blend di farina raffinata e integrale (Lu & Norziah, 2011). I pani contenenti PUFA non sono risultati diversi da quelli di controllo con shortening, rivelando che i PUFA hanno avuto un effetto simile sulla qualità del pane (Lu & Norziah, 2011). La più bassa aggiunta di PUFA (1%) è risultata in pani con la migliore accettabilità sensoriale fino a 3 giorni di conservazione, dimostran-
do che questo migliorante può essere un sostituto efficace per gli shortening (Lu & Norziah, 2011). Rispetto al processo di panificazione, la variabile più efficace nell’aumentare la conservabilità dei pani da UWF è la fermentazione con lievito madre (Chavan & Chavan, 2011; Taccari et al., 2016; Choi et al., 2012). La valutazione del profilo sensoriale del pane di frumento durante la conservazione è stata poco investigata in letteratura. I cambiamenti significativi di flavour, aroma e gusto nel pane raffinato e integrale sono stati riportati da Jensen et al. (2011a). Le caratteristiche sensoriali del pane raffinato e integrale durante la conservazione sono state studiate misurando composti volatili e non volatili ed effettuando un profilo sensoriale descrittivo (Jensen et al., 2011a). Il pane raffinato e integrale hanno mostrato un flavour differente, rivelando due diversi profili sensoriali (Jensen et al., 2011a). Il tempo di conservazione ha influenzato 8 dei 13 attributi testati sul pane raffinato, mentre tutti e 13 gli attributi del pane integrale sono stati impattati in modo significativo dal tempo di conservazione (Jensen et al., 2011a). I campioni di pane integrale fresco sono risultati caratterizzati da una maggiore concentrazione di prodotti di fermentazione; dopo una settimana di conservazione, gli attributi predominanti erano aroma di impasto e crusca, mentre i pani conservati fino a 2-3 settimane sono risultati contraddistinti dall’aroma di rancido e grasso, e da un gusto amaro (Jensen et al., 2011a). La formazione di odori sgradevoli nel pane può essere causata dalla formazione di prodotti dell’ossidazione secondaria dei lipidi durante la conservazione, insieme con la riduzione nei composti della reazione di Maillard (Jensen et al., 2011a). Dato che le UWF sono caratterizzate da una maggiore at-
tività enzimatica e da maggiori contenuti in lipidi e antiossidanti rispetto alle farine raffinate, lo sviluppo di specifiche strategie per il controllo di reazioni ossidative rappresenta un fattore cruciale per migliorare la conservabilità del pane (Doblado, Maldonado, Pike, Sweley, & Rose, 2012).
Conclusioni
Il presente lavoro riporta le principali tecniche e tecnologie sviluppate dalla letteratura scientifica per migliorare la panificazione da UWF. La reintroduzione di UWF in panificazione ha portato alle seguenti conseguenze: • i test standard per predire l’attitudine
panificatoria di una farina UWF sono gli stessi sviluppati per le raffinate, spesso fornendo una scorretta valutazione delle potenzialità di UWF; • i principali sforzi per migliorare la qualità dei pani di UWF sono stati indirizzati verso l’ottimizzazione della formulazione del pane con l’aggiunta di miglioranti (risultati riportati nella prima parte del presente lavoro); • scarse sono le ricerche condotte per modificare le variabili di processo (impastamento, riposo, lievitazione, cottura). La nostra opinione è che la diversa composizione di UWF richieda uno specifico adattamento dei test qualitativi per migliorare la valutazione delle proprietà tecnologiche e l’impiego di UWF in panificazione. Inoltre, nuove strategie di processo specificatamente sviluppate per le caratteristiche chimiche di UWF potrebbero richiedere ulteriori indagini, come strategie per migliorare l’elevato valore nutrizionale e aumentare la qualità tecnologica dei prodotti finiti e, quindi, promuovere il consumo di alimenti salutari.
Lorenzo Guerrini, Ottavia Parenti, Bruno Zanoni
Tratto e riadattato dall’articolo scientifico: Parenti, O., Guerrini, L., & Zanoni, B. (2020). Techniques and technologies for the breadmaking process with unrefined wheat flours. Trends in Food Science & Technology, 99, pp. 152-166.
• Angioloni, A., & Dall Rosa, M. (2007). Effects of cysteine and mixing conditions on white/ whole dough rheological properties. Journal of Food Engineering, 80, pp. 18-23. • Cappelli, A., Guerrini, L., Cini, E., & Parenti,
A. (2019). Improving whole wheat dough tenacity and extensibility: A new kneading process. Journal of Cereal Science, 90, 102852. • Chavan, R. S., & Chavan, S. R. (2011).
Sourdough technology-A traditional way for wholesome foods: A review. Comprehensive
Reviews in Food Science and Food Safety, 10, pp. 169-182. • Choi, H., Kim, Y., Hwang, I., Kim, J., & Yoon, S. (2012). Evaluation of Leuconostoc ci- treum
HO12 and Weissella koreensis HO20 isolated from kimchi as a starter culture for whole wheat sourdough. Food Chemistry, 134, pp. 2208-2216. • Curti, E., Carini, E., Tribuzio, G., & Vittadini,
E. (2015). Effect of bran on bread staling:
Physico-chemical characterization and molecular mobility. Journal of Cereal Science, 65, pp. 25-30. • Didar, Z., & Haddad Khodaparast, M. H. (2011). Effect of different lactic acid bacteria on phytic acid content and quality of whole wheat toast bread. Journal of Food
Biosciences and Technology, 1, pp. 1-10. • Doblado-Maldonado, A. F., Pike, O. A., Sweley,
J. C., & Rose, D. J. (2012). Key issues and challenges in whole wheat flour milling and storage. Journal of Cereal Science, 56, pp. 119-126. • Fadda, C., Sanguinetti, A. M., Del Caro, A.,
Collar, C., & Piga, A. (2014). Bread staling:
Updating the view. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 13, pp. 473492. • Fernandez, U., Vodovotz, Y., Courtney, P., &
Pascall, M. A. (2006). Extended shelf life of soy bread using modified atmosphere packaging.
Journal of Food Protection, 69, pp. 693-698. • Gobbetti, M., Rizzello, C. G., Di Cagno, R., &
De Angelis, M. (2014). How the sourdough
BIBLIOGRAFIA
may affect the functional features of leavened baked goods. Food Microbiology, 37, pp. 30-40. • Guerrini, L., Parenti, O., Angeloni, G., &
Zanoni, B. (2019). The bread making process of ancient wheat: A semi-structured interview to bakers. Journal of Cereal Science, 87, pp. 9-17. • Jensen, S., Oestdal, H., Skibsted, L. H., Larsen,
E., & Thybo, A. K. (2011a). Chemical changes in wheat pan bread during storage and how it affects the sensory perception of aroma, flavour, and taste. Journal of Cereal Science, 53, pp. 259-268. • Jensen, S., Ostdal, H., Skibsted, L. H., & Thybo,
A. K. (2011b). Antioxidants and shelf life of whole wheat bread. Journal of Cereal Science, 53, pp. 291-297. • Katina, K., Heiniö, R. L., Autio, K., & Poutanen,
K. (2006). Optimization of sourdough process for improved sensory profile and texture of wheat bread. Lebensmittel - Wissenschaft und – Technologie - Food Science and Technology, 39, pp. 1189-1202. • Komlenić, D. K., Ugar ić-Hardi, Ž., Jukić, M.,
Planinić, M., Bucić-Kojić, A., & Strelec, I. (2010).
Wheat dough rheology and bread quality effected by Lactobacillus brevis preferment, dry sourdough and lactic acid addition.
International Journal of Food Science and
Technology, 45, pp. 1417-1425. • Lemmens, E., Moroni, A. V., Pagand, J.,
Heirbaut, P., Ritala, A., Karlen, Y. et al. (2019). Impact of cereal seed sprouting on its nutritional and technological properties:
A critical review. Comprehensive Reviews in
Food Science and Food Safety, 18, pp. 305328. • Lu, F. S. H., & Norziah, M. H. (2011).
Contribution of microencapsulated n-3 pufa powder toward sensory and oxidative stability of bread. Journal of Food Processing and
Preservation, 604, pp. 596-604. • Melini, V., & Melini, F. (2018). Strategies to extend bread and GF bread shelf-life: From sourdough to antimicrobial active packaging
and nanotechnology. Fermentatio, 4, pp. 1-18. • Ning, J., Hou, G. G., Sun, J., Wan, X., & Dubat,
A. (2017). Effect of green tea powder on the quality attributes and antioxidant activity of whole-wheat flour pan bread. Lebensmittel -Wissenschaft und - Technologie - Food
Science and Technology, 79, pp. 342-348. • Parenti, A., Guerrini, L., Granchi, L., Venturi,
M., Benedettelli, S., & Nistri, F. (2013). Control of mixing step in the bread production with weak wheat flour and sourdough. Journal of
Agricultural Engineering, 44, pp. 10-13. • Parenti, O., Guerrini, L., Canuti, V., Angeloni,
G., Masella, P., & Zanoni, B. (2019). The effect of the addition of gelatinized flour on dough rheology and quality of bread made from brown wheat flour. Lebensmittel - Wissenschaft und – Technologie - Food
Science and Technology, 106, pp. 240-246. • Sargent, K. (2008). A “softer” approach to improving the quality of refrigerated bakery products. Cereal Foods World, 53, pp. 301305. • Taccari, M., Aquilanti, L., Polverigiani, S.,
Osimani, A., Garofalo, C., Milanovic, V. et al. (2016). Microbial diversity of type I sourdoughs prepared and back-slopped with wholemeal and refined soft (Triticum aestivum) wheat flours. Journal of Food
Science, 81, pp. 1996-2005. • Taccari, M., Aquilanti, L., Polverigiani, S.,
Osimani, A., Garofalo, C., Milanovic, V., et al. (2016). Microbial diversity of type I sourdoughs prepared and back-slopped with wholemeal and refined soft (Triticum aestivum) wheat flours. Journal of Food
Science, 81, pp. 1996-2005. • Tebben, L., Shen, Y., & Li, Y. (2018). Improvers and functional ingredients in whole wheat bread: A review of their effects on dough properties and bread quality. Trends in Food
Science & Technology, 81, pp. 10-24. • Zhou, W., Therdthai, N., & Hui, Y. H. (2014).
Bakery products science and technology.
Blackwell.
Marchio BioStoneMill
