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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
Amilosio
catena
lineare
GLUCOSIO
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
• Amido retrogradato
+ digeribilità
- 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
Naturalmente presenti
nella farina
• Lattosio (non fermentescibile) (ammesso per la produzione di pani speciali)
• Zuccheri aggiunti
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 amidoglutine
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
Acido L-Ascorbico + ½ 02
Acido Deidroascorbico
Ac. Ascorbico ossidasi
+ 2RSH
Acido Deidroascorbico
Ac. Deidroascorbico reduttasi
Acido L-Ascorbico
+ RSSR
2 Residui di
cisteina
Cistina
Gli enzimi miglioratori
(Diastasi)
Alfa-amilasi
Producono Destrine
Beta-amilasi
Producono Maltosio
Fonti delle
Diastasi
pH ottimale
T°C ottimale
T°C
inattivazione
Pancreatica
6,9
46
55
Fungina
5,0
55
82
Malto
5,0
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
La quantità di zuccheri necessari ai
lieviti e quelli disponibili dovrebbero
essere bilanciati
Infatti elevate quantità di
malto
Pane poco sviluppato;
Troppo scuro;
Molto pesante;
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
Pectine;
Carragenine;
Farina di guar
alginati
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
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 lipoproteici
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
riequilibrarsi dell’umidità interna
La durata dipende
dall’impastatrice (circa 16 – 18
minuti)
il
10
t
impastamento
riposo
impastamento
Impastatrici ad alta velocità o ad velocità crescente
fas
e
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. Veloce - intensificato
Imp. lento
Il lievito si è sciolto ed i due impasti hanno una struttura analoga
45 s
13 minuti
Liscia, secca, elastica,
duttile
Bianca,
elastica
collosa,
poco
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
Rete
alveolata
eterogenea
Alveoli piccoli, fini ed omogenei
(distribuzione)
molto
Metodo indiretto
E’ basato sulla miscelazione di una parte degli ingredienti alternata a fasi di
lievitazione
Impasto lievito
Miscela liquida di farina ed acqua (1:1)
fermentazione
Aggiunta della restante parte di acqua,
farina e sale
Seconda lievitazione
Impasto naturale
Utilizzo di un impasto fermentato del
giorno precedente particolarmente ricco di
microorganismi
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
Lievito compresso
Lievito madre o lievito naturale
Lievito secco attivo
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
p  1/ r
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………???
100
C6H12O6 + Lievito
pH opt. = 5
Glucosio
Fruttosio
2CO2 + 2C2H5OH
48,9
Inoltre sono normalmente prodotti:
Glicerina;
Acetaldeide;
Ac.succinico;
Ac. Lattico; (tracce)
Ac. Acetico. (per ossidazione della acetaldeide)
E’ fondamentale l’acidità dell’impasto
Il pH dell’impasto appena formato è tra 5,8 – 6,2
51,1
pH
=6
Presenza di batteri lattici sulla farina (contaminazione naturale)
Produzione di acido lattico e riduzione del pH
Fermentazione
desiderata
Vengono create le ottimali condizioni per lo sviluppo dei lieviti
Presenza di batteri butirrici sulla farina
(contaminazione naturale)
Produzione di acido butirrico
Fermentazione
indesiderata
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
L’ac. acetico riduce la maglia glutinica
Rapporto ottimale
Lattico/Acetico = 3/1
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……..????
Quale e’ l’andamento
della temperatura del
nostro impasto…….????
100°C
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??
Dalla retrogradazione dell’amido
E dalla transizione vetrosa delle proteine superficiali
Riarrangiamento
configurazione strutturale
Migrazione dell’acqua
Migrazione
di
acqua
dall’interno verso l’esterno
ed un assorbimento della
crosta
H2O
Si va in transizione vetrosa
quando la RH = 16%
Cosa è possibile fare per limitare
il danno…????
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)