Dott. Carmine Di Iorio, Biologo, Consulente Nutrizionale

I classici prodotti a base di cereali sono caratterizzati da un alto contenuto di carboidrati, un alto indice glicemico e una piccola quantità di fibre e proteine.

Per questo motivo, cresce sempre più l’attenzione sia dei consumatori che dei ricercatori verso prodotti alimentari, in particolare quelli da forno, di alta qualità e con maggiori benefici per la salute [1]. Sono numerosi gli studi che si sono concentrati sull’arricchimento della formulazione di prodotti da forno, e in particolare del pane, con vari ingredienti funzionali come fibre, omega-3, flavonoidi, carotenoidi ed altri composti bioattivi [2,3,4,5]. Tra questi, l’utilizzo di fibre può migliorare il valore nutrizionale e funzionale dei prodotti a base di cereali [6, 7].

Le fibre alimentari (DF) sono identificate come componenti fondamentali di una dieta sana e per questo motivo la tendenza attuale è quella di aumentare il contenuto di fibre nei prodotti alimentari [6]. I consumatori scelgono alimenti come cereali integrali, frutta e verdura come fonte di fibre, ma raggiungere la quota di 30 g di fibra/giorno risulta comunque complicato, ed è per questo che i produttori alimentari stanno sviluppando prodotti arricchiti utilizzando ingredienti caratterizzati da un alto contenuto di fibre per soddisfare le esigenze dei consumatori [8].

Il frumento contiene tipicamente dal 43 al 60% (p/p di sostanza secca) di oligosaccaridi non amidacei (NSP), 11–24% di amido, 14–20% di proteine, 3–4% di lipidi e 3–8% di minerali [9, 10, 11]. La classificazione delle fibre dipende anche dalla loro solubilità in acqua [12]. Tra gli NSP di frumento, l’arabinoxilano (AX) è il più rappresentato (70%), la cellulosa rappresenta il 19% e i β-glucani il 6% [13]. Pertanto, la quantità di AX trovata nel frumento varia dal 5 al 27% [14, 15].

In base alla solubilità in acqua, le fibre alimentari (DF) sono classificate come fibra alimentare solubile (SDF) o fibra alimentare insolubile (IDF).

La somma delle quantità di IDF e SDF fornisce il contenuto totale di fibra alimentare (TDF).La crusca di frumento contiene circa il 50% di TDF e oltre il 90% di queste fibre sono insolubili in acqua. WB IDF è costituito da emicellulosa (AX insolubile in acqua), cellulosa, lignina e amido resistente, mentre gli SDF sono oligosaccaridi ed emicellulose solubili: AX idrosolubile, galattomannani e β-glucani. Dal 25 al 50% di AX sono solubili in acqua e differiscono dall’AX insolubile per il loro grado di sostituzione più elevato e una maggiore eterogeneità [16].

Diversi studi sono stati condotti sull’utilizzo delle fibre alimentari [17, 18] e sulle loro proprietà funzionali nei prodotti da forno, sia in termini di qualità che benefici per la salute. La qualità complessiva di questi prodotti dipende dalle caratteristiche organolettiche e da importanti parametri tecnologici, come la viscoelasticità dell’impasto e le prestazioni fermentative. L’utilizzo di questi ingredienti non convenzionali potrebbe influenzare negativamente queste proprietà, ed è per questo motivo che l’impatto di nuovi ingredienti in una formulazione alimentare deve essere valutato in termini di accettabilità sia per le prestazioni tecnologiche che da parte del consumatore, due fattori chiave per il successo del prodotto [19].

Con il termine “prodotti da forno” si parla di diversi prodotti come pane, dolci, torte, biscotti e pizza e la pizza è uno dei prodotti più apprezzati dalle performance di mercato [20].

Obbiettivo degli ultimi anni è quello di ottenere non solo la pizza, ma tutti i prodotti da forno in una veste più salutare ed in particolare sono stati valutati gli effetti della sostituzione parziale della farina di frumento con ingredienti funzionali come gli arabinoxilani da frumento su caratteristiche chimico-fisiche, organolettiche e nutrizionali.

L’arabinoxilano (AX) è stato ampiamente studiato come potenziale ingrediente funzionale nelle applicazioni di cottura dei prodotti da forno perché influenza diversi importanti fattori tra cui la ritenzione e il legame dell’acqua, la retrogradazione dell’amido e la reologia [21, 22].

L’effetto sulla qualità dei prodotti da forno è generalmente correlato alle proprietà dell’AX [23, 24].Il livello ottimale di aggiunta di AX riportato varia notevolmente tra le diverse pubblicazioni, principalmente a causa del diverso grado di purificazione dell’AX e delle sue caratteristiche molecolari [21, 25], ma i livelli di aggiunta superiori al 5% generalmente iniziano ad avere un chiaro effetto negativo sulla qualità del pane [26]. Tuttavia, L. Zhang et al.,[26] sono stati in grado di aumentare il livello di aggiunta di AX dal 5 al 10% e ottenere comunque una qualità comparabile al pane di controllo, regolando la ricetta in base all’assorbimento di acqua dell’impasto.

Gli AX da frumento sono molto efficienti nel legare l’acqua, con una capacità di ritenzione idrica da circa 5 a 10 volte superiore rispetto alle proteine ​​e all’amido [27]. Con livelli ottimali di aggiunta di AX, l’assorbimento di acqua da parte di AX può aumentare la resa e la qualità dell’impasto, aumentando il volume della pagnotta e il contenuto di umidità e aumentando la sofficità della mollica [21, 28, 29).

Secondo Kauret al., [29] un maggiore assorbimento di acqua da parte della AX migliora le proprietà viscoelastiche dell’impasto.La capacità di trattenere l’acqua dipende dalla solubilità egli AX solubili hanno una capacità di trattenere l’acqua significativamente più elevata rispetto a quelli insolubili[26].

Le proprietà dell’impasto, in particolare le proprietà reologiche, sono utili per valutare le prestazioni di cottura e prevedere la qualità del prodotto[30]. L’aggiunta di AX insolubile interferisce con lo sviluppo del glutine, prolungando il tempo di sviluppo dell’impasto e riducendo la stabilità[31], in quanto ne influenza la distribuzione dei pori e distrugge l’interfaccia delle bolle nell’impasto [31]. Secondo Guo, Yang e Zhu[32], l’utilizzo diAX solubili a basso peso molecolare migliora le proprietà di lavorazione dell’impasto rispetto agli AX ad alto peso molecolare, a causa delle maggiori interazioni tra acqua, amido e glutine.

La formazione di una rete di glutine durante la miscelazione e l’idratazione dell’impasto è uno dei principali determinanti delle proprietà dei prodotti da forno[27].

P. Wanget al.,[33] hanno scoperto che gli AX solubili possono ridurre la polimerizzazione del glutine indotta dal calore, con conseguente aumento del volume della pagnotta e consistenza più morbida nel prodotto finito. Inoltre, hanno osservato che questo effetto è più forte per AX a basso peso molecolare.

L’amido è un componente cruciale nei prodotti da forno e il suo caratteristico comportamento di gelatinizzazione e retrogradazione ha un grande impatto sulle proprietà del prodotto[34]. In particolare, è stato dimostrato che gli AX solubili formano complessi con frazioni di amido solubili o proteine ​​presenti sulla superficie dei granuli di amido [35, 33]Gli AX solubili diminuiscono il potere di rigonfiamento e la solubilità dell’amido[34]. Sia Houet al.,[34]che P. Wanget al.,[33] hanno dimostrato che AX a basso peso molecolare (~60 kDa) inibiscono la gelatinizzazione dell’amido di più rispetto agli AX ad alto peso molecolare (360–500 kDa). Inoltre, le interazioni dell’AX con l’amido potrebbero ritardare la retrogradazione dell’amido e quindi aumentare la conservabilità del pane [21, 34]

Il volume specifico è un importante parametro di qualità dei prodotti da forno ed è influenzato dalla struttura della mollica, dal contenuto di umidità e dalla ritenzione di gas nell’impasto [26]. L’effetto degli AX sul volume sembra dipendere fortemente dalla quantità di fibre e dalle proprietà degli AX.Zhang et al.,[26] hanno osservato un aumento del volume a tutti i livelli di aggiunta di AX solubili fino al 5%. L’aumento del volume specifico con l’aggiunta di AX da frumentoè stato attribuito all’aumento della forza e dell’elasticità della rete glutine-amido e ad una migliore ritenzione di [36].

La struttura della mollica è influenzata dalla ritenzione idrica e dalla formazione di cellule gassose e può quindi essere influenzata dall’aggiunta di AX. Livelli elevati di aggiunta di crusca di frumento AX (10%) aumentano la porosità e danno una struttura cellulare più irregolare, probabilmente a causa dell’elevata ritenzione idrica da parte di AX, che interferisce con la formazione della rete di glutine e causa una rete di glutine più debole [26]. Livelli di aggiunta inferiori, pari o inferiori al 2%, possono migliorare la struttura della mollica aumentando la porosità e determinando una struttura cellulare più omogenea, contribuendo a un volume più elevato e una consistenza più morbida [33].È stato dimostrato, inoltre, che gli AX solubili migliorano la levigatezza e la friabilità della superficie, grazie all’influenza degli AX sulla rete del glutine.

Il principale vantaggio nutrizionale derivante dall’aggiunta di AX solubiliai prodotti da forno è l’aumento del contenuto di fibre alimentari.È stato dimostrato che il pane di grano arricchito con AX da frumento ha un effetto benefico sul controllo glicemico, ciò indica che l’integrazione degli AX nei prodotti da forno potrebbe essere utilizzata per modificare il valore dell’indice glicemico del prodotto finito.

L’arabinoxilano da frumento è, quindi, un ottimo ingrediente funzionale per prodotti da forno e può essere utilizzato per migliorare l’indice glicemico, il volume dell’impasto, la struttura della mollica, la consistenza e il valore nutrizionale, ma questa funzionalità dipende dalle proprietà dell’AX soprattutto in termini di solubilità. I risultati migliori sono ottenuti dall’utilizzo di AX solubili e a basso peso molecolare.

L’ottimizzazione del processo di cottura e della ricetta, soprattutto in termini di acqua e proteine aggiunte, potrebbe non solo migliorare la qualità del pane, ma aumentare notevolmente la quantità di fibre, rendendo il prodotto finito più salutare ed invitante agli occhi dei consumatori.

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