La composizione chimica della Farina di Frumento
Poiché, dopo la macinazione, nella farina rimane soprattutto la parte centrale, nella composizione chimica della farina prevarranno soprattutto l’amido e poche proteine, mentre saranno scarsamente presenti gli altri elementi (zuccheri, grassi, sali minerali). La quantità di questi ultimi dipende dal grado di raffinazione della farina: quella meno raffinata avrà una maggiore quantità di crusca e quindi di sali minerali e quindi sali minerali, vitamine, proteine e grassi.
Però la cellulosa, contenuta maggiormente nella crusca, rende il prodotto finito poco digeribile dall’organismo e abbassa notevolmente il valore nutritivo della farina stessa. In conclusione, la farina più raffinata ha un valore nutritivo maggiore anche se il prodotto è impoverito degli elementi utili e indispensabili all’organismo umano.
Nella farina sono presenti soprattutto i carboidrati tra i quali prevale l’amido.
La composizione chimica di ogni farina, quindi, dipende dal tasso di abburattamento. Più alto sarà il tasso di abburattamento della farina, più bassa sarà la sua categoria e maggiore la quantità di crusca contenuta; di conseguenza conterrà più sali minerali, vitamine, grassi e proteine ma avrà un minore valore glucidico.
Le proteine
le proteine sono composte da numerosi aminoacidi legati tra loro per mezzo di legami peptidici e, quindi, sono polipeptidi.
Chimicamente, le proteine sono costituite dall’unione sequenziale in catene lineari di tante unità di base dette Amminoacidi: cioè un gruppo amminico e da un gruppo acido. Gli aminoacidi si legano tra loro attraverso il legame peptidico.
Il contenuto proteico del grano oscilla in media tra il 10-13%, e sono i costituenti della cellula, in quanto svolgono una funzione plastica. Le possiamo suddividere in base alla loro solubilità in acqua:
- Solubili (albumine, glutenine)
- Insolubili (globuline, prolamine, gliadina e glutenina)
Le proteine insolubili in acqua, in particolare la gliadina e la glutenina, hanno una grande importanza tecnologica perché, durante l’impasto (a contatto con l’acqua) si uniscono tra loro con legami intermolecolari formando il glutine o maglia glutinica.
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Il glutine è una massa viscoelastica che si forma quando gliadina e glutenina assorbono una buona quantità di acqua, interagendo tra di loro. Dalla quantità e qualità del glutine dipendono le caratteristiche dell’impasto stesso.
Le glutenine sono particolarmente ricche di aminoacidi solforati (cisteina) per cui saranno le responsabili della tenacità dell’impasto, mentre le gliadine formeranno una struttura poco tenace e più estensibile, proprio perché non possiedono cisteina. L’estensibilità dell’impasto è quindi scaturita dal lavoro delle gliadine.
Si può affermare, quindi, che il contenuto proteico è un valore molto importante per definire la forza della farina. La farina risulta forte perché riesce a sopportare stress meccanico, assorbire più acqua e resistere alle fermentazioni più lunghe; proprio grazie alla maglia glutinica resistente, ha un’alta capacità di trattenere l’anidride carbonica e sviluppare un prodotto voluminoso, alveolato e ben strutturato.
D’altro canto una farina più debole necessita di tempi di fermentazione più brevi e la capacità di assorbimento dell’acqua sarà sicuramente inferiore.
Possiamo riassumere le funzioni delle proteine in:
- legare le molecole di acqua o le sostanze polari
- reagire con le sostanze grasse, con l’amido, con gli zuccheri semplici
- interagire con il sale aggiunto nell’impasto o con quelli naturalmente contenuti nell’acqua
- interagire con i microorganismi
Sotto l’azione degli enzimi proteasi, le proteine possono essere scomposte in frammenti più corti (aminoacidi e peptidi).
La proteolisi è la reazione che distrugge la struttura globulare della proteina, e avviene in ogni impasto, può essere più o meno attiva, cioè può coinvolgere una quantità variabile di proteine. Più la reazione della proteolisi sarà attiva, più l’impasto risulterà molle. La proteolisi, distruggendo le proteine della maglia glutinica, abbassa la loro capacità di assorbire l’acqua e trattenere l’anidride carbonica. Con il progredire di questa reazione diminuisce quindi la forza della farina.
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Carboidrati
I carboidrati si possono dividere in tre gruppi:
- monosaccaridi, che sono le unità costitutive dei glucidi e hanno solo una molecola nella loro struttura
- disaccaridi, composti da due monosaccaridi
- polisaccaridi, composti da molte molecole di monosaccaridi unite tra di loro
I monosaccaridi
I monosaccaridi sono costituiti da una molecola di zucchero e rappresentano le unità di base dei disaccaridi e polisaccaridi.
Questo gruppo comprende numerosi glucidi semplici, ma il più diffuso e più importante è il glucosio. Allo stato solido si presenta come una sostanza bianca e cristallina, solubile in acqua e dal sapore dolce.
Il glucosio svolge un ruolo importantissimo nella preparazione dell’impasto, perché è la fonte alimentare delle cellule di lievito, soprattutto nel periodo iniziale della fermentazione quando le cellule del lievito impiegano gli zuccheri contenuti nella farina. Con l’esaurimento degli zuccheri semplici della farina avviene la trasformazione dell’amido, ovvero la sua saccarificazione.
Il glucosio ottenuto dall’amido, serve per alimentare il lievito in assenza di ossigeno, le cellule del lievito consumano il glucosio, grazie alla zimasi (enzimi contenuti nel lievito) e fermentano, producendo varie sostanze tra cui alcool etilico e anidride carbonica. Questa reazione è la >>> fermentazione alcolica <<<.
I disaccaridi
I disaccaridi rientrano nel gruppo delle oligosaccaridi e si ottengono dall’unione, chimicamente definita condensazione, di due molecole di monosaccaridi per eliminazione di una molecola di acqua. I più importanti sono il saccarosio, il lattosio e il maltosio.
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I polisaccaridi
Gli amidi, che sono in presenza maggiore nella farina di frumento, sono dei polisaccaridi derivati dall’unione di molte molecole di monosaccaridi, ma sono presenti anche in forma di cellulosa e di pentosani.
Le caratteristiche tecnologiche dell’amido dipendono anche dalle sue dimensioni e dal rapporto tra amilosio (19-26%) e amilopectina (74-81%).
Durante la digestione, l’amido è scisso enzimaticamente in catene più corte chiamate destrine e poi in maltosio ed infine in glucosio. Stesso processo che avviene nell’impasto con la saccarificazione dell’amido con l’aiuto degli enzimi alfa e beta amilasi.
Infatti, le alfa amilasi, attaccano i legami glucosidici dalla parte interna della molecola dell’amido, formando le destrine che, a loro volta, vengono successivamente ridotte con l’aiuto delle beta amilasi a maltosio.
Quando le alfa amilasi sono troppo attive, si frantuma quasi tutta la molecola dell’amido, generando molte destrine che, essendo solubili in acqua, fanno aumentare il volume nella fase liquida dell’impasto portandolo alla liquefazione e abbassando le sue capacità di assorbire e trattenere i liquidi.
Le beta amilasi, invece, attaccano la parte esterna delle destrine o amido, staccando poco alla volta il maltosio. Quindi agiscono più lentamente e non distruggono tutta la struttura dell’amido, ma staccano solo le molecole di maltosio (infatti si chiamano enzimi saccarificanti). Il maltosio, ottenuto dall’amido, con le maltasi, invertasi e maltormeasi (enzimi presenti nel lievito) si divide a sua volta a metà, fino a glucosio.
L’amido della farina e il ruolo nella panificazione
- durante l’impastamento assorbe i liquidi
- durante la lievitazione avviene la saccarificazione dell’amido, di cui è composto da numerose molecole di glucosio, viene demolito in molecole di maltosio e successivamente diviso in due molecole di glucosio. Che servirà per alimentare le cellule del lievito.
- Durante l’infornamento l’amido si gelatinizza, assorbendo l’acqua che occorre a formare la mollica della pizza o del pane (l’amido gelatinizza a 56-60°C)
- durante la conservazione inizia l’invecchiamento dell’amido (con il passare del tempo perde l’acqua assorbita). Il processo di invecchiamento si chiama retrogradazione.
Nella famiglia dei disaccaridi troviamo anche le cellulose e i pentosani, che sono presenti soprattutto nella crusca. Dal punto di vista nutritivo queste sostanze sono inutili essendo indigeribili, però servono come “spazzini” per le pareti indestinali, ma servono anche nei processi di panificazione. Le cellulose e i pentosani sono sostanze capaci di assorbire un’alta quantità di acqua (otto volte superiore al loro peso). Proprio per questo una farina di tipo 2 o integrale è in grado di assorbire molta più liquidi durante l’impastamento.
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Grassi
il glicerolo, legato ad acidi grassi, forma la molecola lipidica e appartengono alla famiglia dei polialcoli. Nella farina i lipidi sono presenti in scarsissima quantità.
I lipidi contenuti nella farina migliorano l’estensibilità, le caratteristiche organolettiche e la conservabilità del prodotto finito. Con l’aiuto dell’enzima lipasi possono essere ridotti in unità costitutive (glicerolo e acidi grassi), a sua volta gli acidi grassi hanno un’ulteriore scomposizione e classificazione:
- acidi grassi Saturi: presentano la caratteristica di avere tutti legami semplici
- acidi grassi Insaturi: presentano più doppi legami, e infatti si dividono ulteriormente in monoinsaturi (solo un doppio legale) e in polinsaturi (se hanno due o più doppi legami).
Gli acidi grassi scomposti attraverso l’azione della lipossigenasi vengono trasformati in periossidi. I perossidi sono sostanze rinforzanti per il glutine e di conseguenza della farina in quanto aumentano la capacità di assorbimento dell’acqua.
Enzimi
Gli enzimi sono stanze di natura proteica con funzione di catalizzatori biologici. Cioè sostanze capaci di favorire le reazioni di fermentazione e lievitazione che avvengono negli impasti, rendendo più veloce o lenta la maturazione dell’impasto stesso. Nei processi di panificazione sono coinvolti numerosi enzimi, tra cui:
- la proteasi, enzima contenuto nella farina, che favorisce il processo di idrolisi delle proteine. Quindi sotto l’azione delle proteasi le proteine si dividono in peptidi e aminoacidi
- le amilasi, le alfa e beta amilasi sono enzimi presenti nella farina e soprattutto nel malto d’orzo con alto potere diastasico, smontano la molecola di amido in glucosio puro per l’alimentazione del lievito
- la lipasi e lipossigenasi, enzimi che attaccano i lipidi e li scompongono i acidi grassi, che successivamente saranno ancora divisi in perossidi, utili per la stabilità della maglia glutinica
- la maltasi, enzima che rompe la molecola di maltosio
- le zimasi, enzimi che svolgono la reazione di fermentazione alcolica.
L’azione più importante nel grano avviene nell’embrione, soprattutto durante la fase di germinazione, ed è la fase di Diastasi.
La diastasi è composta dall’alfa amilasi e beta amilasi, la sua azione si esercita in due tempi sull’amido che viene prima liquefatto e quindi trasformato in maltosio e destrina.
Mentre l’alfa amilasi produce sia destrina che maltosio, la beta amilasi produce solo maltosio.
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Sali minerali e vitamine
la maggior parte delle sostanze inorganiche del frumento si trovano nella crusca e nelle cellule aleuroniche e la loro quantità oscilla tra l’1,5-2%.
Tra le ceneri (sali minerali) prevalgono: il fosforo, il potassio, il magnesio, il calcio, lo zolfo, il ferro, il gallio, il rame, lo zinco e l’azoto.
I sali minerali svolgono diverse funzioni e partecipano alla costruzione delle cellule e dei vari tessuti oltre a esercitare un’azione regolatrice in moltissime reazioni biochimiche cellulari, inoltre, non hanno nessun potere energetico (kcal).
Le vitamine sono componenti organici indispensabili per l’attività vitali delle cellule, la maggior parte delle vitamine non viene sintetizzata dall’uomo e quindi deve essere assunta con la dieta. La loro principale funzione è quella di regolazione del metabolismo cellulare.
Il frumento contiene notevoli quantità di vitamine, quali:
- tiamina (vitamine B1)
- riboflavina (vitamine B2)
- niacina (vitamine PP o B3)
- acido pantotenico (vitamine B5)
- acido folico (vit. Bc)
- biotina (vit. H o B8)
- colina
- inositolo
- tocoferoli (vit. E)
- xantofilla
Dato che le vitamine e i sali minerali sono quasi tutti localizzati negli strati scartati con la macinazione, la farina molto raffinata ne contiene una scarsa percentuale; ad esempio la tiamina è contenuta per il 24% del totale nell’endosperma, per il 13% nel germe e per il 61% negli altri strati.
Le vitamine e i sali minerali hanno un ruolo molto importante anche in altri essere viventi come è appunto il lievito. Infatti sono importantissimi nei processi di panificazione perché favoriscono la moltiplicazione delle cellule del lievito (soprattutto le vitamine del gruppo B).
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