Fermentazione lattica per la produzione di pasta funzionale

L’innovazione nella produzione di pasta alimentare da anni valuta l’applicazione di processi biotecnologici innovativi. La fermentazione lattica, spontanea o condotta utilizzando lieviti e batteri selezionati, ha mostrato rilevanti vantaggi nutrizionali, e ha mantenuto l’elevata apprezzabilità sensoriale dei prodotti. Infatti, l’inclusione di matrici alternative è inoltre facilitata dai processi fermentativi ponendo le basi alla formulazione di nuovi prodotti con possibili applicazioni commerciali.

food technology

Indice

I prodotti a base di cereali sono ampiamente diffusi e rappresentano la più importante fonte di nutrienti della dieta a livello mondiale. I cerali, infatti, possono essere consumati tal quali o in seguito a processi tecnologici ottenendo prodotti alimentari, tra cui pane e pasta.

Nonostante sia un’operazione alla base del processo di produzione di prodotti lievitati da forno, la fermentazione non è solitamente prevista nella produzione di pasta. Tuttavia, le differenti evidenze scientifiche riguardanti i vantaggi che l’applicazione di quest’antica biotecnologia ha sul miglioramento delle caratteristiche qualitative dei prodotti lievitati da forno [1], e ha spinto differenti gruppi di ricerca ad investigare il suo utilizzo nella produzione di pasta [2].

La fermentazione della pasta: la produzione attraverso i protocolli biotecnologici

L’applicazione della fermentazione alla produzione di pasta è di recente sperimentazione. Con una pubblicazione scientifica del 2005 [3] si è dimostrato come l’applicazione di un processo biotecnologico con batteri lattici selezionati potesse ridurre dell’80% il contenuto di glutine di una pasta prodotta con farina di frumento e grano saraceno (30:70).

Tale concentrazione di glutine, nonostante ancora troppo alta per definire il prodotto gluten free, rispettava le raccomandazioni di assunzione per persone affette dalla sensibilità al glutine. Successive analisi sullo sfarinato fermentato hanno mostrato, inoltre, un’elevata riduzione di agglutinazione delle cellule K562(S), parametro solitamente utilizzato per valutare la tossicità di alcuni peptidi ritrovati nei cereali.

L’evoluzione della fermentazione lattica

Circa 10 anni dopo un pool di batteri lattici e proteasi fungine sono stati utilizzati per la quasi totale degradazione del glutine, permettendo la produzione di una pasta a base di farina di frumento e riso (50:50) con contenuto di glutine inferiore a 10 ppm e pertanto definibile per legge gluten free [4]. Inoltre, la fermentazione lattica e la conseguente produzione di pasta a ridotto contenuto di glutine è stata sperimentata per ridurre i sintomi della sindrome del colon irritabile (IBS, dall’inglese Irritable Bowel Syndrome).

L’efficace diminuzione dei principali sintomi della patologia è stata dimostrata, soprattutto per i soggetti con età inferiore (circa 31/32 anni), in uno studio a doppio cieco su 20 pazienti. Oltre a ciò, la fermentazione non è stata utilizzata nel processo di produzione della pasta solo al fine di ridurre il contenuto di glutine e limitare le patologie correlate all’assunzione di tale frazione proteica. Infatti, alcune sperimentazioni hanno investigato la formulazione di pasta arricchita in riboflavina (vitamina B2) in seguito a selezione di batteri lattici autoctoni, raggiungendo concentrazioni raddoppiate di riboflavina nel prodotto cotto e pronto al consumo [5].

Risultati ad oggi

Recentemente, un impasto liquido fermentato, utilizzando uno starter misto con Saccharomyces cerevisiae e Lactobacillus alimentarius, è stato utilizzato per la produzione di pasta funzionale dimostrando un aumento del 15% di amido resistente rispetto al prodotto controllo con conseguente possibile diminuzione dell’indice glicemico in vivo [6].

Inoltre, semola integrale fermentata spontaneamente è stata utilizzata per la produzione di pasta al 28,5% ritrovando valori nutrizionali migliori per contenuto di amminoacidi essenziali, minerali, composti fenolici e attività antiossidante [7].

La fermentazione come biotecnologia per l’inclusione di matrici alternative

L’utilizzo di matrici alternative ai cereali è da tempo studiato al fine di migliorare le caratteristiche nutrizionali di alimenti notoriamente limitati da un apporto amminoacidico incompleto, quantitativo di fibra insufficiente ed elevato indice glicemico. Inoltre, il consumatore è attualmente attratto dal consumo di prodotti che prevedono l’utilizzo di matrici vegetali riscoperte, come ad esempio la canapa e i legumi, o di recente introduzione nel nostro paese, come la quinoa e altri pseudocereali.

L’inclusione di tali matrici però pone forti limitazioni. Tra queste si ritrovano in primo luogo problematiche strutturali dovute alla diminuzione del glutine nella formulazione finale e conseguenti maggiori perdite di sostanze nutritive in fase di cottura. Oltre a ciò, il valore nutrizionale di legumi, pseudocereali e altre matrici alternative è spesso limitato dalla presenza di fattori anti-nutrizionali che limitano la biodisponibilità di nutrienti, come ad esempio l’acido fitico per i minerali [8].

Sfarinati di fava fermentati con batteri lattici selezionati sono stati utilizzati per la produzione di pasta fortificata (fino al 50% di sostituzione) o al 100% di legume. In più, i prodotti sperimentali sono stati caratterizzati da un’elevata digeribilità e qualità della frazione proteica e da un ridotto indice glicemico (valutato in vitro) [9, 10].

fermentazione lattica alimenti
Fig. 1 - Spaghetti sperimentali preparati utilizzando impianto pilota

La fermentazione dell’impasto di matrici alternative

Oltre a ciò, la caratterizzazione dell’impasto fermentato di fava aveva mostrato un’elevata degradazione di inibitori della tripsina e tannini condensati (anti-nutrienti che influenzano negativamente il processo di digestione delle proteine) [10]. Infatti, i risultati simili erano stati dimostrati nel 2010 con una sostituzione del 10% di farina con sfarinato di caiano (Cajanus cajan) fermentato spontaneamente con migliori indici proteici e chemical score, legato alla valutazione degli amminoacidi limitanti [11].

La sostituzione del 20% di farina con sfarinato di quinoa fermentato con batteri lattici autoctoni ha permesso la produzione di pasta con aumentato contenuto di aminoacidi liberi e fenoli totali. Conseguentemente, è stata dimostrato l’incremento di tutti gli indici nutrizionali legati alla qualità proteica e la riduzione dell’indice di idrolisi dell’amido in vitro [12].

Pasta prodotta con quinoa fermentata è stata inoltre utilizzata per valutare l’apporto di vitamine e minerali in vivo su animali da laboratorio, dimostrando la possibilità di ridurre eventuali patologie correlate allo scarso apporto di questi micronutrienti come l’alterazione dei villi intestinali [13]. Inoltre, altre sperimentazioni sono state effettuate recentemente utilizzando sfarinati di cece, canapa e crusca e germe [14].

Infatti, dai risultati si evince come la fermentazione abbia diminuito i principali fattori anti-nutrizionali delle differenti matrici permettendo la produzione di pasta con aumentato contenuto in proteine fibre e ridotto indice glicemico (in vitro).

Oltre ai sottoprodotti della molitura, tra le matrici alternative sono presenti altre tipologie di scarti alimentari che grazie all’applicazione di processi biotecnologici possono essere valorizzati nella produzione di pasta.

Un esempio è rappresentato dal progetto “Funbrew” (https://www.funbrew.eu) dove si arriverà alla formulazione di un protocollo biotecnologico per la produzione di pasta funzionale utilizzando trebbie di birra pre-fermentata.

Aspetti strutturali e sensoriali della pasta prodotta con matrici fermentate

La fermentazione delle matrici vegetali ha un’inevitabile influenza sulle caratteristiche sensoriali dei prodotti. Inoltre, nel caso della pasta, la diminuzione del glutine dovuta alla sua degradazione o all’inclusione di materie prime naturalmente gluten free apporta variazioni delle proprietà tecnologiche dei prodotti.

Ad ogni modo molti autori hanno valutato tali caratteristiche ritrovando che basse percentuali di sostituzione (20% circa) hanno limitato eccessive percezioni di acidità nel prodotto finale conferendo piacevoli sapori, soprattutto quando sono state utilizzate matrici alternative. In aggiunta, l’utilizzo della fermentazione ha mostrato effetti positivi sulla formazione di un reticolo proteico, diminuendo le perdite di nutrienti in fase di cottura, processo che ha mostrato la necessità di una riduzione significativa dei tempi nel caso dei prodotti sperimentali precedentemente citati.

fermentazione lattica e alcolica
Fig. 2 - Processo di produzione per la preparazione di pasta utilizzando sfarinati prefermentati

Conclusioni

Le recenti sperimentazioni hanno dimostrato come la fermentazione possa essere positivamente utilizzata nella produzione della pasta, aumentando la qualità finale dei prodotti. Infatti, tale biotecnologia, ancora poco utilizzata, apporterà notevole innovazione al settore, richiedendo una nuova selezione di starter batterici.

[1] Gobbetti, M., De Angelis, M., Di Cagno, R., Calasso, M., Archetti, G., & Rizzello, C. G. (2019). Novel insights on the functional/nutritional features of the sourdough fermentation. International journal of food microbiology, 302, 103-113.

[2] Montemurro, M., Coda, R., & Rizzello, C. G. (2019). Recent advances in the use of sourdough biotechnology in pasta making. Foods, 8(4), 129.

[3] Di Cagno, R., De Angelis, M., Alfonsi, G., de Vincenzi, M., Silano, M., Vincentini, O., & Gobbetti, M. (2005). Pasta made from durum wheat semolina fermented with selected lactobacilli as a tool for a potential decrease of the gluten intolerance. Journal of agricultural and food chemistry, 53(11), 4393-4402.

[4] Curiel, J. A., Coda, R., Limitone, A., Katina, K., Raulio, M., Giuliani, G., Rizzello, C. G., & Gobbetti, M. (2014). Manufacture and characterization of pasta made with wheat flour rendered gluten-free using fungal proteases and selected sourdough lactic acid bacteria. Journal of cereal science, 59(1), 79-87.

[5] Capozzi, V., Menga, V., Digesu, A. M., De Vita, P., van Sinderen, D., Cattivelli, L., Fares, C., & Spano, G. (2011). Biotechnological production of vitamin B2-enriched bread and pasta. Journal of agricultural and food chemistry, 59(14), 8013-8020.

[6] Fois, S., Piu, P. P., Sanna, M., Roggio, T., & Catzeddu, P. (2018). Starch digestibility and properties of fresh pasta made with semolina-based liquid sourdough. LWT-Food science and technology, 89, 496-502.

[7] Fois, S., Campus, M., Piu, P. P., Siliani, S., Sanna, M., Roggio, T., & Catzeddu, P. (2019). Fresh pasta manufactured with fermented whole wheat semolina: physicochemical, sensorial, and nutritional properties. Foods, 8(9), 422.

[8] Rizzello, C. G., Coda, R., & Gobbetti, M. (2017). Use of sourdough fermentation and nonwheat flours for enhancing nutritional and healthy properties of wheat-based foods. In: Fermented foods in health and disease prevention (pp. 433-452). Academic Press.

[9] Rosa-Sibakov, N., Heiniö, R. L., Cassan, D., Holopainen-Mantila, U., Micard, V., Lantto, R., & Sozer, N. (2016). Effect of bioprocessing and fractionation on the structural, textural and sensory properties of gluten-free faba bean pasta. LWT-Food science and technology, 67, 27-36.

[10] Rizzello, C. G., Verni, M., Koivula, H., Montemurro, M., Seppa, L., Kemell, M., Katina, K., Coda, R., & Gobbetti, M. (2017). Influence of fermented faba bean flour on the nutritional, technological and sensory quality of fortified pasta. Food & function, 8(2), 860-871.

[11] Torres, A., Frías, J., Granito, M., & Vidal-Valverde, C. (2006). Fermented pigeon pea (Cajanus cajan) ingredients in pasta products. Journal of Agricultural and Food chemistry, 54(18), 6685-6691.

 [12] Lorusso, A., Verni, M., Montemurro, M., Coda, R., Gobbetti, M., & Rizzello, C. G. (2017). Use of fermented quinoa flour for pasta making and evaluation of the technological and nutritional features. LWT-Food science and technology, 78, 215-221.

[13] Carrizo, S. L., de LeBlanc, A. D. M., LeBlanc, J. G., & Rollán, G. C. (2020). Quinoa pasta fermented with lactic acid bacteria prevents nutritional deficiencies in mice. Food research international, 127, 108735.

[14] Schettino, R., Pontonio, E., & Rizzello, C. G. (2019). Use of fermented hemp, chickpea and milling by-products to improve the nutritional value of semolina pasta. Foods, 8(12), 604.

Marco Montemurro

Marco Montemurro

Montemurro Marco è tecnologo alimentare e agronomo junior. Dopo brevi esperienze come tirocinante presso Club Med e Ferrero, dal 2013 si dedica alla ricerca scientifica e attualmente è Dottorando di Ricerca presso l’università di Bari. Si occupa inoltre di produzione alimentari biologiche e produzione di olio extravergine di oliva.

LinkedIn

Quiz

Vuoi metterti alla prova? Rispondi a questo breve quiz per valutare il tuo livello di conoscenza sull'argomento.

1 / 3

Quali sono i vantaggi dell’utilizzo della biotecnologia della lievitazione naturale nel processo di produzione della pasta?

2 / 3

La fermentazione permette:

3 / 3

Le matrici alternative fermentate possono essere utilizzate nella produzione di pasta per: 

Vuoi ricevere i risultati del quiz? Compila i campi sottostanti, riceverai a breve un'email con le risposte corrette!

Your score is

Vuoi saperne di più sullA FERMENTAZIONE NATURALE?

Abbiamo organizzato un webinar su questo tema di oltre 100 minuti. Clicca sul pulsante e accedi al webinar.

Questo sito e gli strumenti da questo utilizzati si avvalgono di cookie necessari al funzionamento ed utili alle finalità illustrate nella Cookie Policy. Se vuoi saperne di più o negare il consenso a tutti o ad alcuni cookie, consulta la Cookie Policy. Accettando questo banner e cliccando sul seguente link, acconsenti all'uso dei cookie. Cookie Policy