L’amido è l’energia di riserva delle cellule vegetali Si trova in gran quantità nei tuberi, nei cereali e nei legumi, chiuso in granuli di amido  nel citoplasma

Struttura dell’amido: polisaccaride GLUCOSIO Amilosio catena lineare Amilopectina ramificazioni Amilosio e amilopectina formano un reticolo cristallino

L’amido nel reticolo cristallino è: insolubile in acqua fredda a causa dell’alto contenuto di amilopectina resistente alla digestione da parte degli enzimi presenti nell’apparato digerente umano.

Affinché l’amido diventi digeribile, deve perdere la sua struttura cristallina e ordinata e passare ad una struttura disordinata, con le caratteristiche di un gel Gelatinizzazione In acqua calda (50-70°C) Col calore le molecole di acqua penetrano nei granuli di amido, disorganizzando i cristalli e rompendo i legami intermolecolari tra amilosio e amilopectina facendo gonfiare notevolmente i granuli

Destrinizzazione Un successivo aumento della temperatura provoca la rottura della molecola in strutture più piccole e più facilmente attaccabili dagli enzimi digestivi

Formazione del gel la soluzione acquosa diventa viscosa a causa della dissoluzione delle catene di amilosio (per questo una salsa si addensa quando vi aggiungiamo un po’ di farina e scaldiamo). Raffreddando, la miscela forma un gel, perché le molecole di amilosio si associano tra loro formando un reticolo che imprigiona l’acqua e i granuli di amido rigonfi.

Retrogradazione dell’amido Il raffreddamento favorisce il ripristino della struttura ordinata, sebbene mai ad una configurazione simile a quella iniziale Le catene di amilosio e amilopectina si legano tra loro escludendo l’acqua Un esempio di retrogradazione di amido si può osservare quando il pane diventa raffermo. L’amido retrogradato può essere nuovamente gelatinizzato sottoponendolo a calore

Fattori che influenzano la gelatinizzazione e retrogradazione •  contenuto in acqua: l’umidità minima per la gelatinizzazione è il 25 % temperatura : tra 50 e 70°C a seconda dell’origine dell’amido • presenza di soluti (sale, zuccheri), lipidi o proteine : aumentano la temperatura di gelatinizzazione e rallentano la velocità di retrogradazione dell’amido •  l’origine dell’amido: gli amidi differiscono per il diverso rapporto di amilosio e amilopectina. L’amilosio tende a riscristallizzare più velocemente dell’amilopectina; per cui il tempo che impiega l’amido a riscristallizzare dipende dalla quantità di amilosio che contiene.

amidi ricchi di amilosio (mais, frumento, legumi) gelatinizzano con più difficoltà e riscristallizzano più facilmente, rispetto agli amidi contenti percentuali più elevate di amilopectina (patata, riso). La quantità di amido retrogradato dipende dal contenuto di amilosio.

Mais e riso OGM vengono denominati WAXY: hanno una bassissima percentuale di amilosio (1-2%) ed una altissima percentuale di amilopectina (99-98%)

Digeribilità dell’amido + Amilopectina + digeribilità Amido retrogradato - digeribilità Amido resistente RS cioè fibra insolubile non digeribile RS: UTILE perché prebiotico, previene il cancro al colon, ha effetto ipoglicemico

Gli ingredienti dell’impasto e la loro influenza sulla qualità finale dei prodotti lievitati La quantità di acqua aggiunta dipende dal tipo di farina (farine deboli o forti) Le caratteristiche chimico - fisiche, microbiologiche dell’acqua che influiscono negativamente: Sali di calcio e di magnesio NH3 Nitriti Sostanze organiche Cloruri Inquinamento microbiologico pH (meglio se leggermente acida 5 – 6)

Quale è la giusta temperatura dell’acqua Topt = 23°C Tacqua = 69 – (Tfarina + Tambiente)

Il cloruro di sodio, SALE E’ tradizionalmente aggiunto all’impasto per conferire sapidità, ma è anche utile perché: Influenza le caratteristiche meccaniche del glutine Influenza la conservabilità del prodotto finito Ha un’azione antisettica nei confronti di fermentazioni indesiderate La quantità di sale aggiunto è di circa 1kg per quintale di farina

Gli zuccheri presenti nell’impasto Gli zuccheri fermentescibili (circa 0,6%) Maltosio Lattosio (non fermentescibile) (ammesso per la produzione di pani speciali) Zuccheri aggiunti Naturalmente presenti nella farina C6H12O6 + Lievito 2CO2 + 2C2H5OH Glucosio Fruttosio Saccarosio per azione dell’enzima invertasi Maltosio per azione della maltasi Gli zuccheri influenzano il colore del prodotto finale ed anche la conservabilità

L’effetto dei lipidi sulle caratteristiche dei lievitati Sono presenti solo in piccole quantità nella farina (1,5 – 2%) Problemi di ossidazione dei lipidi durante la conservazione della farina La loro aggiunta migliora le caratteristiche dei lievitati e ne aumenta la conservabilità Effetto emulsionante all’interfaccia amido-glutine Influenza la degradazione dell’amido Influenza le caratteristiche del glutine

Interazioni dei lipidi con l’amido

Interazione dei lipidi con le proteine

L’aggiunta dei miglioratori e le loro influenze sulle proprietà degli impasti e dei prodotti finiti Il glutine è una struttura formata da residui di gliadine e glutenine tenuti assieme da differenti tipi di legami Esistono due principali tipi di legami: Ponti disolfuro tra residui di cisteina originano da un processo ossidativo Legami ionici tra lisina e acido glutammico che dipendono dal pH dell’impasto Le sostanze ossidanti sono i principali tipi di miglioratori aggiunti all’impasto

I miglioratori L’acido ascorbico è una sostanza antiossidante (riducente), ma è tradizionalmente aggiunta agli impasti come migliorante della struttura e della tenacità Ac. Ascorbico ossidasi Acido L-Ascorbico + ½ 02 Acido Deidroascorbico Ac. Deidroascorbico reduttasi Acido Deidroascorbico + 2RSH Acido L-Ascorbico + RSSR 2 Residui di cisteina Cistina

Gli enzimi miglioratori (Diastasi) Alfa-amilasi Producono Destrine Beta-amilasi Producono Maltosio

Aggiunta di farine e derivati di malto Fonti delle Diastasi pH ottimale T°C ottimale T°C inattivazione Pancreatica 6,9 46 55 Fungina 5,0 82 Malto 60 80 Batterica 7,0 70 93 Aggiunta di farine e derivati di malto

Gli effetti dell’aggiunta di farine e derivati di malto E’ sempre necessario bilanciare la quantità di farina o derivati di malto presenti Infatti elevate quantità di malto Pane poco sviluppato; Troppo scuro; Molto pesante; La quantità di zuccheri necessari ai lieviti e quelli disponibili dovrebbero essere bilanciati Troppi zuccheri disponibili in breve tempo = fermentazione tumultuosa Inoltre gli estratti e derivati di malto contengono proteasi

La possibile aggiunta di esteri acetici, lattici, tartarici, mono e digliceridi, ecc. Le proteine assorbono acqua per circa il 200% in peso L’amido invece, per circa 1/3 del loro peso La tensione superficiale della maglia glutinica è elevata La riduzione della tensione superficiale migliora la lavorabilità, l’estensibilità, la capacità di rigonfiamento

Qualche cenno sugli addensanti utilizzati nei prodotti da forno Sono molecole capaci di assorbire grandi quantità di acqua; Sono polisaccaridi Sono utilizzati per dare viscosità a ripieni, glasse, gelati… Riducono la cristallizzazione dell’amido Pectine; Carragenine; Farina di guar alginati

Processi chimico-fisici durante la fase di impastamento Idratazione dell’amido e delle proteine Interazione tra le proteine e formazione del glutine Ossidazione con formazione dei gruppi RSSR Formazione di legami salini tra residui di amminoacidi Legami ionici tra residui proteici per la presenza del NaCl Interazione con i lipidi e formazione di complessi lipo-proteici

La fase di lievitazione Lievitazione biologica Lievitazione chimica Lievitazione fisica

Lievitazione chimica e fisica La lievitazione chimica è ottenuta per liberazione di CO2 da bicarbonato di sodio o di potassio o di ammonio Per garantire il 12% di CO2 la polvere lievitante deve contenere circa il 23% di bicarbonato di sodio La lievitazione fisica è ottenuta per insufflamento della chiara d’uovo montata a spuma ed incorporata nell’impasto.

La lievitazione biologica Metodo diretto E’ basato sulla miscelazione contemporanea di tutti gli ingredienti Sono normalmente alternate delle fasi di impastamento a delle fasi riposo Le fasi di riposo permettono il riequilibrarsi dell’umidità interna t fase impastamento riposo 10 La durata dipende dall’impastatrice (circa 16 – 18 minuti) Impastatrici ad alta velocità o ad velocità crescente

Metodo diretto vantaggi Velocità di produzione: si ottiene pane anche in 1h 30’ dal momento della miscelazione La possibilità di utilizzare farine deboli; Alcuni produttori affermano che il pane ha minore caratteristiche organolettiche (sapore e colore)…..

Effetti della velocità di impastamento Imp. lento Imp. Veloce - intensificato Il lievito si è sciolto ed i due impasti hanno una struttura analoga 45 s Liscia, secca, elastica, duttile Bianca, collosa, poco elastica 13 minuti Aggiunta del sale Rassodamento dell’impasto Fine impastamento Dopo 3 ore di fermentazione l’impasto è pronto per la formatura Dopo 1 ora di fermentazione l’impasto è pronto per la formatura Alveoli piccoli, fini ed omogenei (distribuzione) Rete alveolata molto eterogenea

Miscela liquida di farina ed acqua (1:1) Metodo indiretto E’ basato sulla miscelazione di una parte degli ingredienti alternata a fasi di lievitazione Impasto lievito Impasto naturale Miscela liquida di farina ed acqua (1:1) Utilizzo di un impasto fermentato del giorno precedente particolarmente ricco di microorganismi fermentazione Aggiunta della restante parte di acqua, farina e sale Seconda lievitazione

Impasto naturale: utilizzo del lievito pasta

Impasto naturale: sistema a biga Quantità di lievito di circa 12 -15 g per ogni chilo di farina per fermentazione di circa 3 ore

Colture pure di S. cerevisiae Lievito compresso Lievito secco attivo Lievito madre o lievito naturale Colture pure di S. cerevisiae

Precauzioni durante il suo utilizzo Temperatura dell’acqua Scioglierlo in acqua, ad una temperatura di ca. 30°C (mai > 50°C) Lievito secco attivo Umidità < 8% Maggiore vantaggio è correlato ad una maggiore conservabilita’ Perde solo il 6,5% della sua attività in 15g di conservazione a 4°C

Preparazione del lievito madre La madre, una parte di impasto del giorno precedente, viene RIPRESA più volte fino alla formazione dell’impasto usato come “trascinatore fermentativo” Fermentazioni parallele con formazione di: Ac. Lattico, ac.acetico, ac.butirrico, CO2, etanolo, acetaldeide, ecc. Ottimale rapporto lattico/acetico = 3/1 Principale aspetto: la presenza di contaminanti presenti nell’aria, sulle superfici di lavoro, sugli utensili ed impianti

Aspetti correlati Fermentazione notevolmente più lunga; Maggiore attività proteolitica; Maggiore attività amilolitica; Prolungata conservazione; Alveolatura più regolare ed omogenea; Caratteristiche organolettiche spiccate (colore e sapore); Processo più appropriato per l’utilizzo di farine di forza; Notevolmente più laborioso; maggiore digeribilità

Processi biochimici correlati alla lievitazione la fermentazione operata dai lieviti comporta: La formazione di anidride carbonica per il rigonfiamento La produzione di sostanze aromatiche La maturazione dell’impasto (modifica delle proprieta’ strutturali) Tutto ciò avviene per produzione di sostanze chimiche da parte dei lieviti per l’effetto del metabolismo fermentativo Come avviene la formazione degli alveoli….?

La pressione necessaria a far rigonfiare un alveolo La miscelazione iniziale comporta l’inglobamento di N2 e la formazione degli alveoli principali che poi si ingrandiranno La CO2 prodotta dai S.cerevisiae prima satura l’acqua presente nell’impasto e poi rigonfia gli alveoli. Quali composti sono prodotti durante la fermentazione alcolica da parte dei lieviti………???

Inoltre sono normalmente prodotti: Glicerina; Acetaldeide; C6H12O6 + Lievito 2CO2 + 2C2H5OH Glucosio Fruttosio 100 48,9 51,1 pH opt. = 5 Inoltre sono normalmente prodotti: Glicerina; Acetaldeide; Ac.succinico; Ac. Lattico; (tracce) Ac. Acetico. (per ossidazione della acetaldeide) pH = 6 E’ fondamentale l’acidità dell’impasto Il pH dell’impasto appena formato è tra 5,8 – 6,2

Fermentazione desiderata Fermentazione indesiderata Presenza di batteri lattici sulla farina (contaminazione naturale) Fermentazione desiderata Produzione di acido lattico e riduzione del pH Vengono create le ottimali condizioni per lo sviluppo dei lieviti Presenza di batteri butirrici sulla farina (contaminazione naturale) Fermentazione indesiderata Produzione di acido butirrico Fortunatamente le Topt (butirrici) = 40°C per i lattici di 35°C (ma crescono a T<30°C

Non dimentichiamo che l’acido lattico ed acetico influenzano le caratteristiche del glutine L’ac. Lattico aumenta l’elasticità Rapporto ottimale Lattico/Acetico = 3/1 L’ac. acetico riduce la maglia glutinica

I fenomeni chimici e biochimici durante la cottura del pane Obiettivo della cottura Migliorare e stabilizzare la forma e la struttura dell’impasto levitato; Migliorare le caratteristiche organolettiche; Migliorare la digeribilità; La temperatura dei forni è compresa tra 220 – 275°C Con quali metodi il calore si diffonde al nostro impasto……..????

Riduzione dell’umidità 100°C Quale e’ l’andamento della temperatura del nostro impasto…….???? Temperatura interna Quando la T superficiale raggiunge i 100°C si ha evaporazione di acqua e formazione di un gradiente di concentrazione tra l’interno e la superficie stessa Riduzione dell’umidità H2O Intanto numerosi processi chimici, fisici e biochimici stanno avvenendo all’interno dell’impasto

MoDIFICAZIONI BIOCHIMICHE DURANTE LA COTTURA DELL’IMPASTO 30°C – Attività enzimatica e fermentativa; 40 – 50°C – Riduzione attività dei saccaromiceti, intensa attività enzimatica (diastasi); 50 – 60°C – Inizio gelatinizzazione amido, intensa attività a-amilasi; 60 – 80°C – Fine gelatinizzazione e riduzione att. amilasica; 100°C – Evaporazione di acqua, rigonfiamento impasto; 110 – 120°C – Rallentamento evaporazione di acqua e inizio Maillard; 120–130°C;Caramellizzazione zuccheri, formazione melanoidine e composti aromatici;

Problematiche connesse alla conservazione dei lievitati da forno Cosa si intende per raffermimento del pane……??? Può essere inteso come un processo di degradazione del pane che avviene durante la conservazione, il quale comporta la riduzione delle caratteristiche organolettiche Crosta da fragile a cuoiosa e poi dura Un indurimento della mollica (perdita di sofficità) (tendenza a sbriciolarsi) Da quali fenomeni dipendo questi due processi??

Migrazione dell’acqua Riarrangiamento configurazione strutturale Dalla retrogradazione dell’amido E dalla transizione vetrosa delle proteine superficiali Migrazione dell’acqua Riarrangiamento configurazione strutturale Migrazione di acqua dall’interno verso l’esterno ed un assorbimento della crosta Si va in transizione vetrosa quando la RH = 16% Cosa è possibile fare per limitare il danno…???? H2O

Attenzione a non confezionare il prodotto prima del raffreddamento Aggiunta di lipidi polari (Emulsionanti) Utilizzo di amilasi batterica (Termoresistenti) La riduzione della temperatura aumenta progressivamente la velocità di retrodegradazione (tra 50 e -5°C)