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Ingredienti funzionali dagli scarti della macinazione del frumento duro
di Maria Cristina Messia1 e Marcello Greco Miani2 1 Professoressa ordinaria, Dipartimento Agricoltura, Ambiente, Alimenti,
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Università degli Studi del Molise 2 Responsabile Ricerca & Sviluppo, Casillo Next Gen Food
Come produrre pasta secca ad alta valenza dietetico-nutrizionale da frazioni di germe e crusca di grano duro deoleate
Il processo di macinazione ha come finalità la separazione dell’endosperma dalle parti tegumentali e dal germe. A livello industriale la macinazione moderna è operata da molini automatici a cilindri dotati di impianti di pre-pulitura e pulitura del grano (debranning - decorticazione premacinazione), nonché di macchine idonee a rompere la cariosside e a separare progressivamente gli sfarinati e i sottoprodotti. Le operazioni di macinazione prevedono diversi passaggi, in modo da assicurare che la maggior parte dell’endosperma sia convertito in farina o semola e che la maggior parte dei tegumenti/pericarpo sia separata e rimossa come sottoprodotto. Il sottoprodotto rappresentato da cruscami (crusca, cruschello, tritello, germe) ha un impatto notevole considerando che costituisce circa il 20% della produzione ed è generalmente indirizzato all’industria mangimistica, sebbene sia ricco di composti bioattivi ad alto valore aggiunto (fibra, arabinoxilani, polifenoli, proteine, folati, minerali, vitamine).
Lo scarto come risorsa
La cariosside dei cereali è ricca di composti con importanti attività biologiche localizzati prevalentemente nei tegumenti esterni e nel germe (Tabella), che in molti casi costituiscono scarti/sottoprodotti della macinazione. Diversi studi epidemiologici condotti su larga scala hanno dimostrato che le diete arricchite con cereali integrali migliorano la funzione metabolica e proteggono dallo sviluppo di malattie metaboliche, prevenendo o influenzando di fatto la progressione di malattie come l’obesità, il diabete e le patologie cardiovascolari.
Tabella Composti bioattivi nella cariosside di cereale
Composto bioattivo Localizzazione nella cariosside Effetti biologici
Considerare lo scarto una risorsa al pari di una materia prima è un pilastro dell’economia circolare e tra le priorità del Green Deal; insieme alla ricerca di nuove opportunità per output con un valore di mercato, alla promozione della circolarità delle risorse e al miglioramento dell’efficienza del ciclo produttivo rappresenta la condizione base per la sostenibilità ambientale delle produzioni. Infatti, recuperare e ridurre gli scarti e valorizzare i sottoprodotti significa non solo risparmiare sui costi di smaltimento e salvaguardare l’ambiente, ma anche garantire la sostenibilità del processo produttivo. Il completo riutilizzo sembra, pertanto, il futuro destino dei residui dei processi di trasformazione dei prodotti agroalimentari.
Il processo innovativo
Lo sviluppo e la standardizzazione di un processo innovativo per il recupero e la valorizzazione degli scarti della macinazione del frumento duro sono sta-
β-glucani (orzo e avena) Endosperma amilifero/ strato aleuronico
Tocoli (vitamina E) Tocoferoli - Tocotrienoli Germe/strato aleuronico
Folati Germe/strato aleuronico Ipocolesterolemizzante/ ipoglicemico
Antiossidante/ ipocolesterolemizzante
Prevenzione dei difetti del tubo neurale/riduzione delle malattie cardiovascolari e del cancro al colon
Fos (frutto-oligosaccaridi) Granella a maturazione incompleta “milky stage” Prebiotico
Fitosteroli Germe/strato aleuronico Ipocolesterolemizzante
Polifenoli
Fitati Pericarpo/strato aleuronico
Pericarpo Antiossidante
Preventivo nei confronti del cancro al colon retto
Policosanoli
Pentosani Arabinoxilani Pericarpo
Pericarpo
Lignani Pericarpo/strato aleuronico
Alchilresorcinoli Pericarpo
Fonte: Marconi e Messia, 2012
Ipocolesterolemizzante
Ipocolesterolemizzante
Riduzione di malattie cardiovascolari/riduzione del rischio di cancro
Antiossidante/anticancerogeno
ti il fulcro delle attività condotte presso Casillo Next Gen Food di Corato (Ba). Il processo, per il quale l’azienda ha recentemente depositato domanda di brevetto, prevede, in linea generale, la separazione e il recupero di frazioni selezionate provenienti dalla decorticazione e molitura di grano duro, seguito dalla loro pellettizzazione ed essiccazione. Dal pellet essiccato sono stati ottenuti, dopo un processo di estrazione, olio (ricco in acidi grassi polinsaturi) e un panello disoleato ricco in proteine e fibra (20% e 35%, rispettivamente).
La classificazione ad aria
La classificazione ad aria del panello disoleato e micronizzato ha permesso l’ottenimento di frazioni, grosse e fini, caratterizzate da quantitativi di proteine e fibra decisamente più alte di quelli riscontrabili nella semola o semola integrale proveniente da macinazioni convenzionali (frazione grossa: proteine 17%, fibra 37%, arabinoxilani 22%; frazione fine: proteine 31%, fibra 35%, arabinoxilani 10%). La valutazione della qualità delle proteine mira a determinare la capacità delle fonti proteiche alimentari e delle diete di soddisfare il fabbisogno proteico e di aminoacidi essenziali, ovvero il fabbisogno metabolico di aminoacidi e azoto. L’elevata qualità biologica delle proteine delle frazioni è stata attestata dall’analisi della composizione amminoacidica e dal calcolo di Indice chimico e amminoacido limitante effettuato secondo le indicazioni della FAO (2013). Gli ingredienti innovativi scaturiti dalla classificazione ad aria, grazie alla preponderante presenza delle proteine del germe, presentavano Indice chimico pari a 100, nettamente superiore a quello riscontrato nella semola (44), la cui scarsa qualità proteica è da imputare al ridotto contenuto di lisina (amminoacido limitante). Percentuali bilanciate di frazioni grossa e fine, utilizzate in combinazione con la semola, hanno portato a miscele che, sottoposte ad analisi mediante Alveografo di Chopin, Farinografo di Brabender e valutazione di Indice di glutine, glutine umido e glutine secco, hanno dimostrato buona/ottima attitudine alla trasformazione.
Produzione di pasta sostenibile ad alto valore dietetico-nutrizionale
La semola di grano duro è considerata la materia prima ideale per produrre pasta secca, principalmente grazie alla quantità e qualità delle sue frazioni proteiche che portano a un impasto in grado di resistere alle numerose sollecitazioni fisiche presenti durante la lavorazione. La combinazione di quantità e qualità proteica, inoltre, si traduce, dopo la cottura, in una rete proteica continua e coagulata Considerare che circonda i granuli di ami- lo scarto do portando a una pasta di come una risorsa buona qualità, cioè di elevata è un pilastroconsistenza e priva di collosità e nessuno o minimo ammassamento. Nell’ambito dell’economia circolare della sperimentazione le miscele costituite da semola e frazioni grosse e fini in diverse percentuali (semola e frazione fine nelle proporzioni 80/20 e 70/30; semola e frazione grossa nella proporzione 70/30; semola frazione grossa e fine nelle proporzioni 70/15/15) sono state utilizzate per la produzione di pasta con migliorate caratteristiche dietetico-nutrizionali. La pasta, formato spaghetti con diametro di circa 1,8 mm, trafilata al teflon, è stata prodotta seguendo il metodo AACC 66-41 (AACC, 2000) utilizzando un impianto pilota sperimentale (Namad, Roma) composto da una pressa e da un essiccatoio, in dotazione al Dipartimento Agricoltura Ambiente e Alimenti dell’Università degli Studi del
Molise. La pressa è dotata di un sistema di miscelazione ed estrusione sottovuoto e di un sistema di raffreddamento ad acqua del canale e della testa Folati, minerali e arabinoxilani di estrusione per ridurre il calore e mantenere la temperatura di estrusione costante e potenziano inferiore a 50° C. L’essiccail valore toio è dotato di un gruppo di dietetico ventilazione che garantisce e nutrizionale della pasta temperatura e ventilazione uniforme in tutte le parti dell’impianto, di un’unità di regolazione e controllo dell’umidità e di una unità di controllo interfacciata con un Pc dotato di software dedicato. La miscela, impastata per 25 minuti, è stata estrusa in formato spaghetti ed essiccata a temperature massime di 80° C utilizzando curve di equilibrio temperatura/umidità. Pasta 100% semola e 100% semola integrale sono state preparate come controllo. Le paste prodotte sono mostrate nella Figura a fianco.
I requisiti della pasta “funzionale”
La pasta prodotta con miscele di semola e frazioni grosse e fini era caratterizzata da un contenuto proteico tra il 16 e il 18%, più alto rispetto a quello riscontrato nella pasta 100% semola (12,3%) e 100% semola integrale (13,1%), e da un Indice chimico (IC) incrementato (IC = 60-68 vs. 44 e 51 rispettivamente di pasta di semola e pasta di semola integrale), a conferma di un miglioramento del valore biologico della frazione proteica. Inoltre, il contenuto proteico delle paste realizzate con tali miscele contribuiva per il 20% al valore energetico totale della pasta, parametro utile per ottenere il claim nutrizionale “ad alto contenuto di proteine” (Regola-
Figura
Pasta prodotta da miscele di semola e frazioni fine e grosse (FF20 = semola 80% + frazione fine 20%; FF30 = semola 70% + frazione fine 30%; FG30 = semola 70% + frazione grossa 30%; FF15FG15 = semola 70% + frazione fine 15% + frazione grossa 15%; INT = pasta 100% semola integrale; SEM = pasta 100% semola)
mento CE 1924/2006) e i claim salutistici relativi alle proteine (Regolamento Ue 432/2012). Anche il contenuto in fibra costituiva requisito per il claim ad “alto contenuto di fibre” e per i claim salutistici relativi alla fibra di frumento, sempre secondo i regolamenti sopra citati. Non meno interessante risultava il contenuto di folati, minerali e arabinoxilani riscontrato nelle paste prodotte, che contribuiva a potenziarne il valore dietetico-nutrizionale. La qualità e le caratteristiche delle materie prime e le condizioni di lavorazione sono responsabili del comportamento in cottura e in sovracottura della pasta. Dalla valutazione della qualità di cottura (International Standard ISO 7304-1, ISO 2016) e l’analisi della texture (TAXT2 Texture Analyser, Stable MicroSystems, England), è emersa una qualità sensoriale eccellente in termini di nervo, collosità e ammassamento, e una consistenza, flessibilità e forza tensile, valutate con metodo strumentale, paragonabili a quelle della pasta di pura semola. Le paste prodotte presentavano una buona consistenza ed elasticità e una ridotta collosità anche prolungando il tempo di cottura del 50% rispetto a quello ottimale valutato alla completa gelatinizzazione dell’amido.
Conclusioni
Il processo innovativo sviluppato per il recupero e la valorizzazione di scarti di lavorazione della macinazione del frumento duro ha portato all’ottenimento di ingredienti “funzionali” utili per integrare e migliorare, dal punto di vista dietetico-nutrizionale, le formulazioni di alcuni prodotti alimentari, che soddisfano anche le esigenze di circolarità e miglioramento della sostenibilità dei processi tecnologici, alla base del Green Deal europeo. Le valutazioni effettuate hanno mostrato le ottime caratteristiche qualitative dei prodotti realizzati da miscele di semola con frazioni di germe e crusca deoleate che, migliorati anche in termini di qualità proteica, sono in grado di rispondere a quanto richiesto dai regolamenti comunitari per ottenere claim nutrizionali e salutistici relativi alle proteine e fibre di frumento, mantenendo inoltre elevata l’accettabilità sensoriale e la qualità in cottura.
Maria Cristina Messia, Marcello Greco Miani
BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA
• AACC International, 2000. Approved Methods of the American
Association of Cereal Chemists, 10th Edition, Methods, pp. 66-41. • FAO/WHO, 2013. Dietary protein quality evaluation in human nutrition, FAO Food Nutrition Paper 92, pp. 1-66. • ISO, 2016, International Standard ISO 7304-1:2016. Durum Wheat
Semolina and Alimentary Pasta-Estimation of Cooking Quality of
Alimentary Pasta by Sensory Analysis. • Marconi, E., Messia, M.C, 2012. Pasta Made from Nontraditional
Raw Materials: Technological and Nutritional Aspects. Durum
Wheat Chemistry and Technology, 2nd Edition, 2012, pp. 201-211. • Regolamento Europeo (EC) N. 1924/2006 del Parlamento europeo e del Consiglio del 20 dicembre 2006 relativo alle indicazioni nutrizionali e sulla salute fornite sui prodotti alimentari. • Regolamento (Ue) N. 432/2012 della Commissione del 16 maggio 2012 relativo alla compilazione di un elenco di indicazioni sulla salute consentite sui prodotti alimentari diverse da quelle facenti riferimento alla riduzione dei rischi di malattia e allo sviluppo e alla salute dei bambini.
