Urto efficace

Finalmente un pò di tempo per scrivere due righe sul seminario organizzato in onore dell’Anno Internazionale della Chimica presso il Liceo Scientifico “G.B. Grassi” di Latina. Il seminario, patrocinato dalla Società Chimica Italiana e dall’Unesco, ha avuto tra i suoi sponsor anche la casa editrice Pearson di cui fa parte il marchio Linx.

Tra i relatori c’era anche la sottoscritta, che ringrazia ancora una volta il dott. Franco Calascibetta, esperto in storia e didattica della chimica (Università La Sapienza di Roma) per le preziose informazioni desunte da un suo articolo, informazioni che in parte hanno costituito il cuore del mio intervento dal titolo: La fermentazione: dal dibattito storico all’aroma del pane.

Gli interventi hanno coinvolto varie discipline, dalla filosofia all’antropologia. In particolare il dott. Ernesto di Renzo (Università Tor Vergata di Roma) ha piacevolmente intrattenuto l’uditorio con una disamina delle differenti tradizioni gastrnomiche dei vari popoli, illustrando come la commestibilità di un cibo sia di natura culturale oltre che biologica. Il prof. Rino Caputo (Università Tor Vergata di Roma) ci ha fatto conoscere un particolare aspetto dell’opera di Dante Alighieri, passando in rassegna i vari significati del pane nell’opera dantesca. Di natura tecnica sono stati gli interventi del prof. Enzo Bonacci (Liceo G.B. Grassi di Latina) e del dott. Gaetano Ciolfi; quest’ultimo, direttore al CRA di Velletri (Unità di ricerca per le produzioni enologiche dell’Italia centrale), si è soffermato sul valore nutrizionale del vino, soprattutto in relazione alla legge metabolica del limite. A proposito di vino, molto interessante è stata la presentazione dell’ing. Filippo Giuliano, appassionato sommelier che ha spiegato in maniera semplice, chiara ed efficace la natura e il perchè degli accostamenti cibo-vino. Di natura filosofica gli interventi della prof.ssa Maria Letizia Parisi (Liceo G.B. Grassi di Latina), del prof. Luciano Pennino (Angelicum di Roma) e del dott. Enrico Bernieri (INAF e Università Roma Tre). Mentre la professoressa ha illustrato le prime teorie sulla costituzione della materia dei filosofi greci, il prof. Pennino ha pronunciato un discorso generale sul ruolo della chimica nel mondo moderno. Ha concluso gli interventi il dott. Bernieri, che si è dilungato sul rapporto tra alchimia e astrologia. Lo stesso organizzatore, il prof. Francesco Giuliano, è intervenuto parlando delle molecole responsabili di colori, sapori, odori. Sono stati coinvolti attivamente molti studenti, che si sono esibiti in esperimenti chimici, balletti e divertenti sketch diretti dall’instancabile collega prof. Cesare di Nunno, docente di elettronica con la passione del teatro. Infine, un affettuoso saluto alla cara amica e collega prof.ssa Vincenza Moniello, bravissima insegnante di chimica i cui alunni del Liceo Artistico hanno dato vita alle riproduzioni esposte nella sala antistante l’auditorium della conferenza, di cui queste foto ritraggono alcuni particolari (cliccare per ingrandire):

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Dopo un primo e un secondo post sul pane, vorrei concludere quest’argomento con qualche interessante filmato sulla pasta madre. Seguiranno alcuni post sul vino e sul sapone, in modo da accennare ai temi che oltre il pane saranno trattati al seminario di fine aprile, ovvero il vino e il sapone. 

Ricapitoliamo brevemente i vantaggi della lievitazione con la pasta madre:

• i batteri lattici scindono le proteine tramite la cosiddetta proteolisi, rendendole così più digeribili;

• gli aminoacidi rilasciati dalla proteolisi batterica sono molto più numerosi di quelli che si ottengono con la proteolisi dei saccaromiceti del lievito di birra;

• l’impasto è più lavorabile;

• la crosta è più scura (gli aminoacidi liberi che reagiscono con gli zuccheri nella reazione di Maillard durante la cottura sono più numerosi, sempre a causa della maggiore proteolisi);

• l’aroma, la fragranza e il sapore sono più intensi soprattutto per il tipo di fermentazione, che genera acido lattico e acetico;

• i minerali sono maggiormente biodisponibili (sempre a causa dell’opera dei batteri).

Ora seguite questo serioso chef mentre fornisce istruzioni per ottenere una buona pasta madre: sono frequenti i riferimenti ai fenomeni biochimici che abbiamo accennato. Lo chef mostra anche come fare i cosiddetti ”rinfreschi”, cioè gli impasti periodici con i quali la pasta madre deve essere tenuta in vita.

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Anche questa signora ha voluto condividere la sua ricetta per eseguire dei rinfreschi efficaci:

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Questo è invece uno degli inconvenienti che capitano, l’esplosione della pasta madre (facile comprenderne la causa, no?):

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Come vedete, la preparazione di alcune pietanze è in un certo senso un’esperienza di laboratorio: riescono meglio quando possiamo controllare entro certi limiti variabili come la flora batterica, il pH, la temperatura, il particolare tipo di sali disciolti nell’acqua utilizzata, ecc…

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Uno dei ricordi più vividi della mia infanzia è legato a mia nonna che mi porta a infornare e a ritirare il pane. Era infatti possibile usufruire della forneria del paese per cuocere il pane. Ricordo dei ragazzi che ponevano gli impasti su lunghissime pale di legno per infilarli nel forno, dove cuocevano in condizioni non ottenibili con il forno di casa. Il pane appena sfornato veniva posto in grosse ceste di rete metallica, all’interno delle quali ogni massaia individuava il proprio. Il segno di riconoscimento era dato dal marchio che ognuna disegnava sulla pasta di pane ancora cruda; lo “stemma” del pane della nonna consisteva in un cerchio con all’interno una croce. Appena adocchiavo la cesta cominciavo a cercare i grossi panetti in mezzo a tutti gli altri, lanciando grida di trionfo ogni volta che ne trovavo uno. Tanto bastava per divertirmi (e per divertire la nonna). Questi sono i ricordi visivi. Ci sono poi i ricordi olfattivi, dati da quell’avvolgente profumo di pane appena sfornato che mi inebriava ancora prima di varcare la soglia della forneria. Allora non potevo sapere niente della reazione di Maillard o di composti volatili, e consideravo quell’odore alla stregua di un fenomeno magico. Più tardi ho compreso che l’aspetto e il profumo del pane sono una questione di chimica, come dicono i profani. Ricondurre certe caratteristiche del pane a dei fenomeni chimici privandole dell’iniziale alone di mistero non ne ha affatto sminuito il fascino; oserei dire che lo ha esaltato. Esaminiamo da vicino tali fenomeni cominciando dalla reazione di Maillard, innescata dall’alta temperatura di cottura del pane.

La reazione di Maillard è molto complessa, indicando in realtà un insieme di reazioni favorite dal calore relative principalmente all’interazione di zuccheri e proteine. Complessivamente le reazioni danno luogo a diverse centinaia di molecole odorose, molte delle quali ancora non identificate; un tratto comune sembra essere la formazione di un intermedio (composto di Amadori) dal quale si formano le melanoidine, sostanze dall’odore e dal colore caratteristico. I dettagli non sono ancora noti perfettamente, soprattutto perché a seconda della temperatura e del tipo di zuccheri e proteine coinvolti si formano composti diversi, i quali impartiscono un particolare gusto al cibo in questione (la reazione di Maillard non riguarda solo il pane, ma ogni tipo di alimento sottoposto a cottura). Questa enorme variabilità, che i chimici cercano di interpretare, viene sfruttata inconsapevolmente dai cuochi per ottenere piatti di gusto e aroma differenti. I prodotti della reazione di Maillard sono per la maggior parte bruni e dal caratteristico odore di crosta di pane appena sfornato. Attratti dal loro colore scuro, spesso è a causa di questi composti che preferiamo un prodotto da forno ad un altro. La reazione di Maillard è influenzata non solo dalla natura e dalla concentrazione dei reagenti, ma anche dal pH; tuttavia è il binomio tempo-temperatura che condiziona maggiormente l’aspetto e il sapore del prodotto finale.

Il pane ha un aroma più intenso quando è appena sfornato; questo dipende in buona parte dalla volatilità delle sostanze che si formano alla sua superficie (la masticazione e il conseguente avvio della digestione comportano la liberazione di molecole aromatiche presenti più internamente). Conoscendo la natura e la concentrazione di tutti i composti che contribuiscono all’aroma del pane appena cotto, si potrebbe riprodurne la fragranza in laboratorio; in tutta probabilità si otterrebbe però un risultato diverso da quello atteso: i composti responsabili della fragranza interagiscono infatti in modo molto complesso con altri componenti degli alimenti, che possono “intrappolarli” per poi rilasciarli in tempi e modi che non siamo in grado di prevedere. L’azione sinergica e i rapporti di concentrazione giocano sicuramente un ruolo fondamentale nella formazione del bouquet olfattivo. Importanti per la formazione dell’aroma del pane sono l’impastamento (che favorisce l’attività degli enzimi endogeni della farina) e la fermentazione. Le degradazioni enzimatiche che avvengono durante la formazione dell’impasto sono necessarie per liberare precursori che poi reagiranno durante la cottura a formare l’aroma e il colore della crosta. La fermentazione degli zuccheri porta alla formazione di un gran numero di composti volatili responsabili delle caratteristiche distintive dell’odore del pane. Sono quindi la fermentazione – con la relativa attività enzimatica – e la cottura – in particolare con le reazioni di Maillard e di caramellizzazione degli zuccheri – i passaggi fondamentali per la formazione del profumo del pane.

Il profumo del pane è una grande sfida per i chimici: l’interazione tra ceppi batterici e ingredienti, temperatura di fermentazione, pH e tempo di lievitazione sono oggetto di valutazione insieme all’utilizzo di additivi in grado di migliorare la qualità dell’impasto e favorire lo sviluppo di un aroma intenso che permanga più a lungo nel prodotto. Molti sono gli allarmismi sugli additivi, ritenuti dannosi per la salute. Alcune preoccupazioni sono fondate, altre non lo sono affatto. Certamente esiste una diffusa ignoranza in merito, di cui magari parleremo in un altro post. Per ora basti pensare alll’assurdità di certe scritte che campeggiano sulle porte di alcune panetterie, dove si può leggere: “qui si vende pane senza chimica”. Eppure il pane non è altro che una meravigliosa e complessa miscela di sostanze chimiche. Lo capiranno mai i panettieri?

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Abbiamo detto che una delle scoperte di Pasteur fu la specificità dei microrganismi. Ora sappiamo che un particolare microrganismo, il Saccharomyces cerevisiae, è il responsabile del tipo più comune di fermentazione; comunemente chiamato saccaromicete o lievito di birra, è usato da migliaia di anni per la produzione di vino, pane e birra. In particolare il pane prevede, oltre la lievitazione, la successiva cottura in forno di un impasto a base di acqua, farina e cereali (il pane può essere anche non lievitato, in tal caso si dice azzimo). Liebig sarebbe stato felice di apprendere che oggi, tra i vari meccanismi di lievitazione conosciuti di un impasto, c’è non solo la lievitazione biologica, ma anche quella chimica (che pur non essendo – a dispetto del nome – una conferma della sua teoria, si realizza senza l’intervento di microrganismi). Elenchiamo questi meccanismi classificandoli in base al meccanismo di azione:

• Lievitazione biologica

Lievito + zucchero → Alcool + aromi + CO₂

• Lievitazione meccanica

Aria intrappolata + calore → Espansione delle bolle (ad es. Pan di Spagna)

• Lievitazione chimica

Decomposizione:
Bicarbonato di ammonio + calore → Ammoniaca + CO₂ + H₂O

Neutralizzazione:
Bicarbonato di sodio + Acido → sale + CO₂ + H₂O

• Lievitazione fisica

Liquido (acqua, alcool) + calore → vapore

Perché dunque usare il lievito se l’impasto può aumentare di volume anche senza? Le ragioni sono essenzialmente due: il lievito serve a produrre l’anidride carbonica che rimane imprigionata nel glutine dell’impasto; è più facile per il vapore raccogliersi in bollicine preesistenti per poi allargarle, anziché formarle da zero. Inoltre i lieviti durante la fermentazione producono tutta una serie di sostanze aromatiche che donano un buon sapore al pane (così come fanno con il vino, la birra e così via). In casi particolari, come per un tipo di pane irlandese, l’Irish Soda Bread, viene usato il bicarbonato di sodio per la lievitazione. Più tipicamente il bicarbonato viene utilizzato in compagnia di una sostanza acida, in modo tale che la sua decomposizione sia completa e non lasci residui alcalini:

NaHCO₃ + H⁺ → Na⁺ + CO₂ + H₂O

La componente acida può essere direttamente presente nell’alimento o nell’impasto. Molti alimenti sono naturalmente acidi e quindi possono reagire direttamente con il bicarbonato e formare così le bolle di anidride carbonica: lo yogurt, il cioccolato, il cacao non trattato, la melassa e lo zucchero integrale, succhi di frutta e così via. In molte ricette di origine anglosassone può capitare di trovare tra gli ingredienti la baking soda, che altro non è che il bicarbonato di sodio. La farina americana può essere più acida della nostra a causa dei trattamenti con il cloro che può subire negli Stati Uniti. Se l’impasto non è abbastanza acido si può aggiungere, oltre al bicarbonato, anche un sale acido, ottenendo il cosiddetto lievito chimico, il baking powder delle ricette anglosassoni. Spesso gli acidi aggiunti sono indicati tramite sigle; fra esse troviamo l’acido tartarico, il cremor di tartaro (idrogeno tartrato di potassio), il fosfato monocalcico (MCP), il pirofosfato di sodio (SAPP), il fosfato acido di sodio e alluminio (SALP), il solfato di sodio e alluminio (SAS), il fosfato dicalcico (DCP-D), glucone-delta-lattone (GDL). Più raramente per produrre anidride carbonica si usa il bicarbonato di ammonio (E503), chiamato comunemente (ma erroneamente) ammoniaca per dolci.

L’esito della lievitazione del pane dipende molto dalla farina usata. Come si ricava la farina? La buccia esterna del chicco di grano (o cariosside), i tegumenti, costituisce la crusca. Abbiamo poi il germe o embrione e infine l’endosperma, cioè la parte che, contiene l’amido e le proteine che formano il glutine. Nella produzione della farina il chicco viene privato del germe e dell’involucro esterno. L’endosperma viene poi rotto e macinato in fasi successive per produrre una farina del tipo desiderato. Poiché la crusca è più ricca di minerali mentre l’endosperma, ricco di amido, ne contiene molti meno, la legge italiana ha deciso di classificare le farine in commercio in base al contenuto di minerali. O meglio, esse sono classificate in base alle ceneri, cioè a quello che rimane dopo aver bruciato la farina. Più è basso il contenuto di ceneri, più la farina è stata prodotta con il solo endosperma, più è bianca. La farina “integrale” ha invece il massimo contenuto di ceneri perché tutto il chicco è stato utilizzato e sarà più scura. L’abburattamento rappresenta la percentuale di farina estratta da un chicco. L’analisi delle ceneri di una farina è quindi una misura dell’abburattamento ottenuto. La legge italiana classifica le farine di grano tenero nei tipi 00, 0, 1, 2 e integrale.

La farina di grano tenero è composta per la maggior parte da amido (64%-74%) e proteine (9%-15%), principalmente gliadine e glutenine. Queste, a contatto con l’acqua e per azione meccanica, si legano fra loro e formano un complesso proteico chiamato glutine, creando una specie di maglia elastica. Il glutine assorbe una volta e mezzo il suo peso in acqua, e durante la lievitazione trattiene l’anidride carbonica sviluppata dal lievito. La percentuale relativa di gliadine e glutenine determina le proprietà dell’impasto: le glutenine lo rendono tenace ed elastico mentre le gliadine lo rendono estensibile.

Fonte: Scienza in cucina, blog di Dario Bressanini ospitato sul sito web di Le Scienze

Nella prossima puntata parleremo dei processi chimici coinvolti nella cottura del pane.

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Il 2011 è l’Anno Internazionale della Chimica. In tutto il mondo saranno promossi eventi e manifestazioni per celebrare la chimica e i benefici che ha portato all’umanità. Nel nostro Paese ci saranno molte iniziative, da nord a sud, tutte patrocinate dall’UNESCO: potete visionare qui l’elenco. Io parteciperò al secondo evento della lista, un seminario dal titolo “Pane, vino e sapone: tre storici prodotti chimici familiari – La Chimica: se la conosci la ami”.

Ci saranno sommelier, esperti di antropologia alimentare, di storia degli alimenti e dei processi di produzione. Del pane e del vino saranno esaminate le materie prime, la composizione chimica e i processi di fermentazione. Si cercherà di penetrare nei segreti del bouquet aromatico dei vari tipi di vino, anche se la sua composizione è in gran parte un mistero. Probabilmente ci sarà spazio anche per trattare le frodi più comuni. Anche il pane offre numerosi spunti: idrolisi dell’amido, lievitazione, rappresentazione molecolare dei sapori e degli odori prodotti durante la panificazione, processi chimici corrispondenti alla cottura. Il sapone sarà presentato dal punto di vista storico e industriale. Inoltre sarà messa in evidenza la peculiarità della reazione che lo genera: il sapone nasce infatti da due “genitori”, uno untuoso (l’olio), l’altro caustico (la soda, ad esempio). Non mancheranno i riferimenti alla cultura umanistica tramite l’intervento di alcuni docenti universitari di letteratura. I chairman saranno il presidente della Società Chimica Italiana prof. Luigi Campanella e il prof. Francesco Giuliano, da sempre attivo nella didattica chimica. Il prof. Giuliano ha scritto Come fumo nell’aria e I sassi di Kasmenai: non libri di chimica, ma romanzi che ne sono impregnati. La chimica è infatti una protagonista discreta e silenziosa che ogni tanto fa capolino mimetizzandosi alla perfezione con le sensazioni e i ricordi dell’autore. Basati sulle sue rimembranze personali saranno in tutta probabilità alcuni suoi interventi al seminario: pane, vino e sapone sono infatti prodotti che hanno subito notevoli cambiamenti nell’arco degli ultimi decenni relativamente ai processi chimico-fisici con i quali sono ottenuti. Il prof Giuliano apprezza l’innovazione, ma di fondo è un nostalgico: mi ha appena scritto che usa sapone fatto in casa…

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