I processi fermentativi tra tradizione e innovazione

Nuova applicazione per l'industria dei prodotti lievitati da forno

Negli ultimi decenni è stata condotta un'attività di ricerca sistematica volta a riscoprire le potenzialità della fermentazione. Questo percorso ha dato il via anche ad un intenso processo di trasferimento tecnologico verso le industrie alimentari. L’interesse verso la fermentazione, oltre ad aver portato ad un rinnovato impiego del lievito naturale a livello artigianale e industriale, ha anche permesso di valorizzare materie prime innovative. Nell’ambito di attività di ricerca decennali, il laboratorio Micro4Food della Libera Università di Bolzano e la Sezione di Microbiologia degli Alimenti dell’Università degli Studi di Bari Aldo Moro hanno prodotto un base scientifica e protocolli biotecnologici per l’utilizzo di granelle alternative al frumento (legumi, pseudo-cereali) e di scarti e sottoprodotti agro-alimentari (es., sottoprodotti della molitura, scarti della lavorazione di materie prime orto-frutticole). L’impiego di tali ingredienti innovativi contribuisce al miglioramento delle proprietà nutrizionali dei prodotti lievitati da forno ottenuti dal frumento, notoriamente caratterizzati da un apporto amminoacidico incompleto, un basso contenuto di fibra ed un elevato indice glicemico. Inoltre, il recupero e la valorizzazione di scarti e sottoprodotti rispondono alla sempre più attuale attenzione da parte delle aziende e delle istituzioni nei confronti dell’ambiente e della sostenibilità delle filiere agroalimentari. Tuttavia, l’inclusione di questi nuovi ingredienti nella formulazione dei prodotti da forno può presentare criticità, legate alle loro scarse proprietà tecnologiche ed organolettiche e alla presenza di composti anti-nutrizionali. Tali limiti sono stati superati grazie all’uso della fermentazione, come dimostrato dalle numerose pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali, dai brevetti e dai processi di industrializzazione che ne sono derivati.
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Il lievito naturale

Il lievito naturale è uno degli esempi più antichi di “starter naturale”. Tuttavia, l’antica tecnologia del lievito naturale ha da tempo destato l’attenzione dei ricercatori, inizialmente rivolta agli effetti tecnologici della fermentazione. L’impiego del lievito naturale ha, infatti, ripercussioni positive sulle caratteristiche reologiche (es., volume, coesione dell’impasto, struttura uniforme della mollica) ed organolettiche (es., sapore, il profumo) e sulla shelf life (es., rallentamento dei processi di raffermimento e della crescita di muffe) dei prodotti da forno. La diversità microbica e la successione di popolazioni dominanti e sub-dominanti di batteri lattici hanno poi promosso studi sull'assemblaggio e sulle interazioni di natura microbica che caratterizzano l’ecosistema “lievito naturale”. Più recentemente, l'attenzione è stata spostata sui molteplici vantaggi nutrizionali offerti dal lievito naturale rispetto agli altri agenti lievitanti (es. agenti chimici o lievito di birra), quali, l’aumento della biodisponibilità di minerali e della digeribilità delle proteine, l’abbassamento dell’indice glicemico e la riduzione del livello di alcuni fattori anti-nutrizionali. Una delle applicazioni più significative del lievito naturale ha riguardato la degradazione del glutine mediante la combinazione di proteasi fungine e di un pool di batteri lattici selezionati sulla base di attività peptidasiche complementari, permettendo la produzione di pane senza glutine da farina di frumento.
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La fermentazione come biotecnologia per la valorizzazione di sfarinati ottenuti da legumi e pseudo cereali

Grazie all’elevato contenuto in fibre, sali minerali, composti funzionali (es. composti fenolici) e proteine con elevato valore biologico, gli sfarinati ottenuti da legumi (es., cece, lenticchia, fagiolo, fava) e pseudo-cereali (es., amaranto, quinoa, grano saraceno) rappresentano ingredienti ad elevato valore nutrizionale. La fermentazione condotta con il lievito naturale o mediante batteri lattici selezionati ha permesso un ulteriore miglioramento delle caratteristiche nutrizionali degli sfarinati, grazie al rilascio di peptidi bioattivi (es., lunasina), amminoacidi liberi, composti fenolici e fibra solubile, riducendo al contempo la concentrazione di composti anti-nutrizionali (es., acido fitico, tannini condensati, raffinosio, vicina, convicina e inibitori della tripsina). La fermentazione combinata all’utilizzo di granelle germinate ha permesso di incrementare ulteriormente il valore nutrizionale degli sfarinati ottenuti da legumi. 
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La fermentazione come biotecnologia per la valorizzazione di sfarinati ottenuti da legumi e pseudo cereali

La mela è tra i frutti maggiormente sottoposti a manipolazione e processi di trasformazione da cui sono generati grossi quantitativi di scarti (bucce, stelo e scarti della polpa). La componente principale dei sottoprodotti della mela è rappresentata dalla fibra alimentare, che rappresenta circa il 95% del peso secco. Il vantaggio legato al recupero e all’utilizzo nell’alimentazione umana della fibra alimentare presente negli scarti di mela risiede nel suo elevato valore nutrizionale, grazie alla presenza di composti bioattivi associati alla fibra, tra cui i composti fenolici. Uno studio recentemente condotto dai due ricercatori delle Universitá di Bari e di Bolzano (Proff.ri Pasquale Filannino e Raffaella Di Cagno), ha dimostrato come la fermentazione dello scarto di mela condotta con batteri lattici e lieviti selezionati possa modificare le caratteristiche della fibra, migliorandone le proprietà di idratazione e la capacità di ritenzione dei sali biliari. Lo scarto fermentato e liofilizzato è stato poi impiegato con successo come miglioratore delle caratteristiche nutrizionali, funzionali e sensoriali del pane durante prove di panificazione condotte su scala di impianto pilota. 
 
Un ulteriore esempio di recupero di sottoprodotti è quello della crusca. Il principale limite dell’utilizzo della crusca nelle formulazioni integrali è rappresentato dalle scarse proprietà tecnologiche ed organolettiche. La sua integrazione interferisce con il reticolo glutinico, determinando l’indebolimento della struttura dell'impasto e la riduzione del volume del pane e dell'elasticità della mollica. La pre-fermentazione della crusca con il lievito naturale o con batteri lattici e lieviti selezionati influenza la gelatinizzazione e il rigonfiamento dei granuli di amido, con effetti positivi sul volume del pane e sulla struttura della mollica. Inoltre, la pre-fermentazione combinata con l’impiego di enzimi idrolitici (es., xilanasi, β-glucanasi, α-amilasi) accresce il potenziale bioattivo della crusca favorendo il rilascio di folati, composti fenolici e pentosani. Il germe di grano, infine, se incluso nella farina come tale può causare l’irrancidimento degli sfarinati o dei prodotti da forno che ne derivano a causa della sua composizione. Esso, infatti, è ricco di acidi grassi insaturi (principalmente acidi oleico, linoleico e α-linoleico) e contiene enzimi idrolitici (lipasi) e ossidativi (lipossigenasi). Il pretrattamento del germe di grano mediante fermentazione consente la stabilizzazione delle attività enzimatiche endogene (lipasi e lipossigenasi) che ne pregiudicano l’impiego nonostante la ricchezza in nutrienti. 
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Nuove prospettive

Le attuali conoscenze scientifiche relative alle potenzialità del lievito naturale non rappresentano un punto di arrivo ma una base solida per sviluppare nuove applicazioni. La fermentazione con lievito naturale o con microrganismi selezionati è l'opzione più sostenibile e promettente per migliorare le proprietà organolettiche e nutrizionali dei prodotti lievitati da forno e renderli fruibili ad una fascia sempre più ampia di consumatori. Una sfida attuale riguarda gli elevati livelli di FODMAP (oligosaccaridi, disaccaridi, monosaccaridi e polioli fermentabili) nei prodotti da forno, che possono causare disturbi intestinali nei soggetti affetti da sindrome del colon irritabile (IBS). È già stato dimostrato dagli stessi ricercatori, il potenziale di lieviti e batteri lattici selezionati nel metabolizzare tali componenti. Pertanto, gli sforzi attuali della ricerca sono volti a sviluppare protocolli di fermentazione efficaci nel ridurre il livello di FODMAP nel pane al di sotto del valore soglia considerato idoneo per i soggetti affetti da IBS. 
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a cura della Dott.ssa Raffaella Di Cagno e del Dott. Pasquale Filannino

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