Дисертації з теми "Prodotti dolci da forno"

L'obiettivo principale di questo progetto è quello di trovare diverse soluzioni per migliorare le caratteristiche tecnologiche, sensoriali, di sostenibilità e nutrizionali dei prodotti da forno. Come campione sono stati scelti i biscotti perché ampiamente consumati e rappresentano una buona fonte energetica, nonostante l'elevato contenuto di zuccheri e grassi. Sono state studiate diverse strategie. 1. Produzione di una farina funzionale grazie al condizionamento enzimatico del grano per ottenere una farina intera con una migliore qualità tecnologica e un migliore profilo nutrizionale. 3. Sostituzione dell'olio di palma con un ingrediente grasso più sostenibile e più sano, come l'olio extravergine di oliva, l'olio di vinaccioli, rispetto all'olio di girasole, ampiamente utilizzato. 3. Arricchimento con diversi ingredienti funzionali: a. proteine del siero di latte: l'idrolisi enzimatica è stata studiata come strategia per ottenere ingredienti proteici adatti a produrre biscotti; b. fibre: diverse fibre, principalmente derivate da sottoprodotti, sono state testate per valutare il loro potenziale ruolo come ingredienti funzionali per migliorare la consistenza e la stabilità ossidativa dei biscotti; c. estratto di buccia d'uva di scarto: la tecnologia di stampa 3D è stata utilizzata per ridurre l'effetto termico del processo di cottura sull'attività antiossidante di un estratto incapsulato aggiunto ai biscotti.
The main objective of this Ph.D. project was to find different solutions to improve the technological, sensorial, sustainability and nutritional characteristics of bakery products. Biscuits were used because of their characteristics: they are widely consumed and they are a good energy source, despite the high content in sugars and fats. Different strategies were investigated. 1. Production of a functional flour thanks to enzymatic conditioning of the wheat to obtain a whole flour with both better technological quality and improved nutritional profile for dietetic fibre composition and antioxidant compounds. 2. Substitution of palm oil with a more sustainable and healthier fat ingredient, such as extra virgin oil, grape seeds oil, in comparison with the widely used, sunflower oil. 3. Enrichment with different functional ingredients: a. whey proteins: enzymatic hydrolysis was investigated as a strategy to get protein ingredients suitable to produce acceptable high proteins biscuits; b. fibers: different fibres, mainly derived from by-products, were tested to evaluate their potential role as functional ingredients to improve texture and oxidative stability of biscuits; c. waste grape skins extract: 3D-printing technology was used to minimize the degradation effect of the baking process on antioxidant activity of an encapsulated grape-skin extract added to biscuits.

L'obiettivo principale di questo progetto è quello di trovare diverse soluzioni per migliorare le caratteristiche tecnologiche, sensoriali, di sostenibilità e nutrizionali dei prodotti da forno. Come campione sono stati scelti i biscotti perché ampiamente consumati e rappresentano una buona fonte energetica, nonostante l'elevato contenuto di zuccheri e grassi. Sono state studiate diverse strategie. 1. Produzione di una farina funzionale grazie al condizionamento enzimatico del grano per ottenere una farina intera con una migliore qualità tecnologica e un migliore profilo nutrizionale. 3. Sostituzione dell'olio di palma con un ingrediente grasso più sostenibile e più sano, come l'olio extravergine di oliva, l'olio di vinaccioli, rispetto all'olio di girasole, ampiamente utilizzato. 3. Arricchimento con diversi ingredienti funzionali: a. proteine del siero di latte: l'idrolisi enzimatica è stata studiata come strategia per ottenere ingredienti proteici adatti a produrre biscotti; b. fibre: diverse fibre, principalmente derivate da sottoprodotti, sono state testate per valutare il loro potenziale ruolo come ingredienti funzionali per migliorare la consistenza e la stabilità ossidativa dei biscotti; c. estratto di buccia d'uva di scarto: la tecnologia di stampa 3D è stata utilizzata per ridurre l'effetto termico del processo di cottura sull'attività antiossidante di un estratto incapsulato aggiunto ai biscotti.
The main objective of this Ph.D. project was to find different solutions to improve the technological, sensorial, sustainability and nutritional characteristics of bakery products. Biscuits were used because of their characteristics: they are widely consumed and they are a good energy source, despite the high content in sugars and fats. Different strategies were investigated. 1. Production of a functional flour thanks to enzymatic conditioning of the wheat to obtain a whole flour with both better technological quality and improved nutritional profile for dietetic fibre composition and antioxidant compounds. 2. Substitution of palm oil with a more sustainable and healthier fat ingredient, such as extra virgin oil, grape seeds oil, in comparison with the widely used, sunflower oil. 3. Enrichment with different functional ingredients: a. whey proteins: enzymatic hydrolysis was investigated as a strategy to get protein ingredients suitable to produce acceptable high proteins biscuits; b. fibers: different fibres, mainly derived from by-products, were tested to evaluate their potential role as functional ingredients to improve texture and oxidative stability of biscuits; c. waste grape skins extract: 3D-printing technology was used to minimize the degradation effect of the baking process on antioxidant activity of an encapsulated grape-skin extract added to biscuits.

Abstract I prodotti da forno rappresentano una vasta gamma di prodotti, il cui consumo è ampiamente diffuso e diversificato. La cottura, l’operazione unitaria più importante nel processo di produzione, è responsabile di numerose modifiche dell’impasto, sia fisiche che chimiche e biochimiche. Il principale fenomeno che porta allo sviluppo delle tipiche caratteristiche organolettiche dei prodotti da forno è la reazione di Maillard, un complesso di reazioni innescate da alte temperature (>120°C) che coinvolge zuccheri riducenti e aminoacidi liberi. Tuttavia, questa reazione porta anche alla formazione di sostanze indesiderate, come l’acrilammide (AA). L’AA è stata classificata come “potenzialmente cancerogena per l’uomo” da parte dell’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro. Vista la sua pericolosità è stato emanato il Reg. UE 2017/2158, dove vengono riportati i valori guida di AA tollerati in diversi gruppi di alimenti, tra cui i prodotti da forno. L’obiettivo di questa tesi è stato quello di analizzare le strategie di mitigazione di AA nei prodotti da forno studiate nella letteratura scientifica lungo le diverse fasi del processo produttivo. La formazione di AA nei prodotti da forno dipende significativamente dalla qualità e quantità degli ingredienti usati in formulazione e dal processo tecnologico a cui i prodotti sono sottoposti. In particolare, il contenuto di asparagina negli sfarinati, zuccheri e altri ingredienti quali agenti lievitanti, sale, acqua, grassi e additivi condizionano la formazione di AA. Inoltre, fattori tecnologici come condizioni di fermentazione; umidità e spessore degli impasti; tempi, temperature e tipologia di trasferimento termico durante la cottura possono essere adeguatamente modulati per la mitigazione di AA. Tuttavia, queste strategie devono essere valutate in relazione alla loro possibile influenza sulle caratteristiche organolettiche e nutrizionali dei diversi prodotti finiti.

Questa tesi è basata sul tirocinio svolto presso il Laboratorio Analisi Vegezio SRL, nel laboratorio di chimica degli alimenti. L’obbiettivo della tesi è stato quello di confrontare i valori nutrizionali di biscotti di produzione industriale con biscotti artigianali, per valutare il differente contenuto nei principali nutrienti come lipidi, proteine, carboidrati e fibre. Le analisi principali eseguite nei biscotti artigianali sono state: - Determinazione delle proteine; - Determinazione dei lipidi; - Determinazione carboidrati; - Determinazione delle fibre; - Determinazione sodio cloruro; - Determinazione ceneri; - Determinazione umidità. La tesi è suddivisa in 5 capitoli dei quali, i primi tre copropno gli aspetti generali ed introduttivi degli alimenti e dell'importanza di analizzarli in merito al conentuto di valore nutrizionale. Il quarto capitolo è la parte sperimentale, ovvero tratta dei metodi per la determinazione dei valori nutrizionali, indicando come queste devono essere eseguite secondo gli standard vigenti. Infine, nel capitolo 5 ci sono i risultati e la discussione della tesi. Tali risultati indicano che i biscotti artigianali presentavano un maggiore contenuto di grassi saturi e di zuccheri a fronte di un simile contenutop in carboidrati totali e lipidi totali. Al contrario, il contenuto di sodio è stato riscontrato significativamente superiore nei biscotti industriali rispetto a quelli artigianali. La differenza dei valori nutrizionali riscontrata tra biscotti artigianali e biscotti industriali non è elevata rispetto a ciascun singolo paramentro analizzato, ma permette di evidenziare nel complesso piccole differenze che consentono considerazioni più generali sull'impatto nutrizionale e sociale che i prodotti alimentari industriali rivestono nella popolazione.

L'applicazione e la modulazione di oleogel come alternativa all'utilizzo di grassi industriali nelle applicazioni alimentari è un argomento che ha particolarmente interessato la ricerca negli ultimi anni. Sostituire o diminuire l'impiego di shortening nelle formulazioni alimentari porterà ad avere alimenti più sani in risposta alle esigenze dei consumatori che negli ultimi anni, si sono incentrate nella volontà di avere prodotti più salutari. La produzione degli oleogel si è vista particolarmente influenzata dal tipo di strutturante utilizzato. Fra i più interessanti, tecnologicamente parlando, si sono evidenziate le cere naturali animali o vegetali, composti polimerici come l'etilcellulosa, lecitina e orizanolo con sorbitano tristearato. Nell'elaborato viene inoltre trattata l'applicazione degli oleogel nei prodotti da forno come torte e biscotti ponendoli a confronto con i grassi industriali. Si è osservato, tramite analisi di laboratorio e panel test, che il loro impiego porta ad un prodotto finale con buone caratteristiche fisico chimiche e gradito dal consumatore. L'utilizzo di oleogel si è quindi dimostrato idoneo a queste applicazioni anche se saranno necessari ulteriori studi per riuscire a formulare oleogel che possano garantire determinate proprietà e caratteristiche agli impasti e al prodotto finito.

ALMA MASTER STUDIORUM - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA CAMPUS DI CESENA SCUOLA DI AGRARIA E MEDICINA VETERINARIA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE E TECNOLOGIE ALIMENTARI Impiego di ingredienti funzionali nel rallentamento del raffermamento in prodotti da forno Relazione finale in Tecnologia dei Cereali e Derivati Relatore Dr. Giangaetano Pinnavaia Correlatrice Dr.ssa Federica Balestra Presentato da Caterina Azzarone Sessione II° Anno Accademico 2014/2015 Introduzione La focaccia è un prodotto lievitato da forno molto diffuso e consumato in tutta Italia. Essendo un prodotto fresco è soggetta al raffermamento. Lo scopo della sperimentazione è stato quello di valutare l’influenza di un amido waxy e di un enzima sulle caratteristiche chimico-fisiche e sensoriali di un prodotto da forno tipo focaccia durante lo stoccaggio. Materiali e metodi Le focacce sono state realizzate addizionando alla formulazione degli ingredienti in grado di contrastare il fenomeno del raffermamento: il Panenzyme AM 100 allo 0,005% (E5)e 0,01%(E10); e il Novation TM 2700 (amido di mais waxy) al 2.5%(N2.5) e 5%(N5). I campioni sono stati posti a confronto con un campione di controllo (C) I campioni sono stati stoccati in cella termostatata a 5C° e 50% UR. Le analisi sono state effettuate rispettivamente dopo 1,2,3,7 e 10 giorni dalla preparazione. Sull’impasto è stato valutato lo sviluppo in volume ogni 30 minuti durante la lievitazione (2h) a 36C° e 86% UR. Sulle focacce sono state effettuate le seguenti determinazioni analitiche: • Analisi dei gas nello spazio di testa delle confezioni. • La determinazione dell’umidità • Texture Profile Analysis (TPA) test • Test di rilassamento (Hold until Time test) • L’analisi sensoriale effettuata sia dopo 1 giorno (T1) sia dopo 10 giorni di conservazione (T10). Conclusioni In particolare, il campione addizionato con enzima in percentuale dello 0,005% (E5) mostra le caratteristiche chimico-fisiche migliori al termine del periodo di conservazione, presentando il valore più elevato di umidità, il valore inferiore di durezza e maggiore di elasticità valutati strumentalmente. Anche a livello sensoriale il campione E5 presenta punteggi molto elevati. Sono state trovate, inoltre, interessanti correlazioni tra i dati dell’analisi sensoriale e quelli ottenuti dai test strumentali. Il campione realizzato con il 2.5% di amido di mais waxy (N2.5) nonostante abbia presentato a fine conservazione valori di umidità e di elasticità inferiori e risultasse più duro rispetto al campione di controllo (C), ha ottenuto i punteggi più elevati nel test sensoriale, mentre nei confronti del campione con una percentuale maggiore di amido di mais waxy (N5) è risultato migliore per tutti i parametri valutati. Si deduce che l’utilizzo di NOVATION 2007 al 2.5% e PANEENZYME AM100 allo 0,005% sono stati in grado di migliorare le caratteristiche strutturali e sensoriali del prodotto durante la conservazione, risultando il secondo il migliore in assoluto

L’acrilammide è una sostanza chimica che si può formare naturalmente negli alimenti amidacei durante la cottura ad elevate temperature e bassa umidità a partire da zuccheri riducenti e aminoacidi (in particolare asparagina) per via di un processo noto come “reazione di Maillard”. Sulla base dei ripetuti studi di laboratorio condotti sui ratti e topi, l’acrilammide negli alimenti è considerata una sostanza a rischio di malattie genetiche anche per l’uomo. L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato quello di raccogliere ed ordinare tutte le possibili strategie studiate finora efficaci nella riduzione dello sviluppo dell’acrilammide nell’intero ciclo di preparazione degli alimenti, senza comprometterne sensibilmente le loro apprezzate proprietà organolettiche. La mitigazione del rischio di tossicità alimentare segue due diversi approcci: la rimozione dei precursori e la modificazione di alcuni parametri dei processi produttivi. Diversi ricercatori propongono la riduzione mediante l’aggiunta di additivi come aminoacidi, soluzioni acide, enzimi, sali, cationi e alcuni antiossidanti. In particolare, in questo elaborato, è stato trattato l’uso dell’enzima asparaginasi nei prodotti da forno, in grado di convertire l’asparagina libera in acido aspartico, impedendo così la produzione di acrilammide. Sulla base degli studi condotti in laboratorio il trattamento è risultato nel complesso positivo ed efficace, anche se, allo stato odierno, questi non danno la certezza che siano ripetibili su scala industriale. Per questo si attendono notizie più aggiornate dalla ricerca futura, sui potenziali effetti negativi sulle qualità organolettiche dei cibi processati e sul miglioramento del contatto enzima-substrato.

In Italia nel corso degli anni si sono succedute molteplici “battaglie” alimentari, ma di queste, poche hanno raggiunto il grado di popolarità del recente caso dell’olio di palma. È stata la questione che più delle altre ha spinto i consumatori verso un atteggiamento negativo nei confronti di questo olio, etichettato come la causa di due problematiche: una ambientale e nutrizionale. Questo aspetto, si sta riflettendo sulle scelte delle aziende alimentari che hanno deciso di eliminare di fatto l’olio di palma. Da queste accuse e dallo smarrimento dei consumatori, forte anche delle ultime dichiarazioni dell’EFSA, nasce questo progetto di tesi sperimentale. Lo scopo è stato quello di valutare l’andamento ossidativo in funzione della differente componente lipidica, durante la shelf life. Si è svolta una valutazione dei composti primari dell’ossidazione lipidica, attraverso la determinazione del numero di perossido, e successivamente si è indagata l’eventuale modifica del profilo aromatico nel corso dello stesso periodo, attraverso il monitoraggio del contributo in esanale. I campioni totali analizzati sono 7 biscotti e 5 cracker, acquistati in diversi punti vendita e selezionati in base alla differente sostanza grassa utilizzata ponendo, inoltre, attenzione anche alla data di scadenza arrivando alla scelta di lotti con shelf life pressoché simili tra loro. Nei biscotti, la determinazione del contributo dell’esanale conferma quanto riscontrato con l’analisi dei composti primari dell’ossidazione, dove il campione più stabile all’ossidazione risulta essere quello formulato con olio di cocco, girasole e EVO, di contro quello più ossidato è il campione formulato con solo EVO. Nei cracker, la determinazione del contenuto di esanale vede solo per il campione con olio di cocco e di palma una conferma del risultato già visto relativo al numero di perossido: a fine shelf-life entrambe le analisi mostrano i valori più alti rispetto a tutti gli altri campioni analizzati.

Gli alimenti gluten free presentano un contenuto proteico molto basso, perciò per l’industria alimentare risulta fondamentale aggiungere delle proteine per riuscire ad ottenere alimenti con un corretto e bilanciato profilo nutrizionale. Il lavoro esposto in questa tesi descrive la produzione di prodotti da forno senza glutine arricchiti con farina proteica derivante da alghe, fermentati con differenti colture singole e miste (sourdough) di lieviti e lattici. Negli impasti ottenuti sono stati analizzati: il consorzio microbico di batteri lattici e lieviti tramite HRM qPCR ed il volatiloma tramite GC/MS con tecnica SPME. Nell’analisi del consorzio microbico, in generale si è osservata una crescita inferiore dei lattobacilli sugli impasti contenenti spirulina, eccetto che per i campioni fermentati spontaneamente (non inoculati); mentre per quanto riguarda i lieviti, si osserva come la crescita maggiore non sia mai associata agli impasti sourdough e come la crescita dei lieviti sia stata simile o leggermente maggiore negli impasti contenenti spirulina, rispetto al controllo. Nell’analisi del volatiloma si evidenziano alcuni composti che conferiscono un aroma sgradevole, ma anche composti bio-attivi con proprietà benefiche per il consumatore. Inoltre, sono stati evidenziati dei composti volatili legati alla performance fermentativa del consorzio microbico, infatti li ritroviamo in maggior quantità negli impasti fermentati con sourdough. Infine, con le analisi di HRM qPCR, è stato possibile discriminare negli impasti sourdough la presenza di differenti specie di lattobacilli e di differenti specie di lieviti oltre S. cerevisiae. È stato possibile definire che gli impasti con spirulina presentano un consorzio microbico dei due target considerati molto simile a quello degli impasti di controllo e dominato dalle specie microbiche dell’inoculo sperimentale; la presenza di spirulina sembra favorire L. plantarum rispetto a L. sanfranciscensis.

I prodotti da forno gluten free sono naturalmente poveri di proteine e per l’industria alimentare l’arricchimento proteico di questi prodotti è un approccio necessario per derivare alimenti che abbiano un bilanciato profilo nutrizionale. Le farine gluten free più comuni sono quella di riso e di mais che hanno un apporto proteico basso, 6 e 7%. Queste farine hanno il maggior successo negli impasti e l’arricchimento proteico può essere fatto con l’aggiunta di una farina gluten free ricca di proteine come la farina di semi di canapa, che ne ha più del 30%. Questa farina identifica un prodotto ancora poco studiato, eccellente dal punto di vista nutrizionale, ma che da solo è difficile da trasformare. In questo lavoro di tesi l’obiettivo è stato quello di produrre alimenti da forno gluten free fermentati con l’aggiunta di farina di semi di canapa. Prima, dopo la fermentazione e sul prodotto cotto sono stati analizzati: pH, crescita microbica, molecole organiche volatili e aspetti sensoriali. In seguito, i dati raccolti sono stati elaborati e sottoposti ad analisi statistica, in modo da evidenziare le componenti che meglio caratterizzano i prodotti ottenuti. Con la valutazione del test sensoriale il prodotto con canapa fermentato con LAB non ha riscontrato gradimento, probabilmente per un eccessivo senso di acidità che è stato percepito come sgradevole. L’impasto relativo infatti ha indotto una maggiore crescita dei LAB e conteneva la più alta quantità di acetato. Nonostante ciò, i prodotti contenenti canapa sono risultati avere un apporto nutrizionale più bilanciato e un volatiloma più ricco di composti gradevoli e benefici. Perciò questo risultato dà indicazioni per modulare l’inoculo dei batteri lattici evitando un’eccessiva acidificazione. Se si adotta una strategia fermentativa opportuna, la tecnica del sourdough può permettere di ottenere un prodotto da forno gluten free con farina di semi di canapa dal claim “fonte di proteine” che venga accettato dal consumatore.

Durante lo studio riportato in questo elaborato finale sono state valutate le informazioni disponibili in letteratura relative alla caratterizzazione fisico-chimica e alle proprietà fisico-meccaniche di due prodotti da forno a confronto: tortillas e piadine. Per quanto riguarda le tortillas, sono state esaminate le informazioni relative alle proprietà fisico-meccaniche di tortillas attraverso diverse tecniche di arrotolabilità (soggettiva ed oggettiva) e di estensibilità. La misurazione oggettiva della arrotolabilità è stata condotta utilizzando un TA.XT2 Texture Analyzer equipaggiato di un dispositivo di arrotolamento personalizzato. L'apparecchiatura è composta da un tassello cilindrico in acrilico (Ø 1,9 cm) e da una catena metallica che collega il tassello del cilindro al braccio dell'analizzatore di texture (3.5). Per quanto riguarda le piadine, è stato riportato uno studio sulle caratteristiche chimico-fisiche, condotto su 12 piadine , in ci sono stai esaminati parametri quali Il pH, il contenuto di umidità, l'attività dell’acqua, Il test di estensibilità e il test di flessione a tre punti al fine di valutare le proprietà fisico-chimiche e meccaniche oggettive dei campioni . Le analisi fisico-chimiche hanno dimostrato valori costanti durante i primi 30 giorni di conservazione mentre la arrotolabilità soggettiva è risultata significativamente influenzata dal tempo di conservazione con punteggi ridotti osservati durante la conservazione . Infine, è stato fatto uno studio comparativo tra piadina e tortillas anche in relazione alle farcire e le caratteristiche strutturali relative. In conclusione si può affermare che potranno essere utilizzate le procedure di valutazione delle caratteristiche delle tortillas, maggiormente presenti nella letteratura internazionale, per lo studio delle proprietà fisico-meccaniche delle piadine anche al fine di creare prodotti innovativi a base del popolare prodotto da forno della Romagna.

L ambito nutrizionale è stato caratterizzato da numerosi studi scientifici orientati, inizialmente, sulle malattie causate da carenze nutrizionali e progressivamente volti alla scoperta di principi nutritivi associati alle linee guida per una corretta e sana alimentazione. Negli ultimi decenni, invece, si è assistito ad una crescente incidenza di patologie definite malattie dell abbondanza , in combinazione con errati stili di vita e di alimentazione (Hilliam, 1998; Sirò et al., 2008; Bonanno, 2012). Il fenomeno degli alimenti funzionali, è stato analizzato negli ultimi anni da un vasto corpo letterario che ha fornito importanti, anche se ancora limitate, informazioni sulle caratteristiche del mercato e sull analisi del comportamento dei consumatori di tali alimenti (Bonanno 2012; Siro' et al., 2008). In tale ambito, sono state approfondite ricerche esaminando studi sul grado di consapevolezza del consumatore rispetto a tali alimenti, sulle preferenze dei consumatori, sulle motivazioni che guidano l acquisto e la disponibilità a pagare i prodotti alimentari funzionali. La necessità di approfondire le conoscenze sui comportamenti dei consumatori e le motivazioni che regolano le scelte verso beni alimentari con caratteristiche funzionali genera un interesse sia tra i produttori, indirizzati a soddisfare i bisogni che caratterizzano il mercato, sia tra le istituzioni pubbliche in grado di collegare la diffusione di questi alimenti con politiche di promozione della salute pubblica. L industria alimentare nel tentativo di lanciare un nuovo prodotto nel mercato incontra non poche difficoltà legate alla valutazione delle preferenze dei consumatori e la percezione verso le innovazioni tecnologiche utilizzate nella produzione alimentare. In riferimento a numerosi studi empirici sul tema degli alimenti funzionali, il lavoro si è orientato su questa categoria di alimenti con particolare attenzione ai prodotti da forno realizzati nell ambito del progetto di ricerca multidisciplinare dal titolo Alimenti Funzionali e integratori nutraceutici a base di lupino bianco e derivati di agrumi - ALI.FU.I.DE.A. finanziato dalla linea di intervento 4.1.1.1 del PO FESR Sicilia 2007-2013 in cui era prevista la produzione di un biscotto con caratteristiche funzionali a base di lupino e fibra di arancia attualmente non presente nel mercato. Gli obiettivi principali di questo studio avevano due finalità: in primo luogo individuare le variabili che condizionano il consumatore sulle scelte di acquisto di prodotti alimentari funzionali; successivamente stimare la disponibilità a pagare per un biscotto con caratteristiche funzionali rispetto ad un biscotto convenzionale già presente nel mercato. Le indagini condotte hanno fornito un ampio patrimonio di informazioni allo scopo di valorizzare e ottenere dati utili a comprendere e interpretare il profilo del consumatore, i valori alimentari configurati come le motivazioni individuo-specifiche che regolano le scelte di acquisto e la disponibilità a pagare un prodotto alimentare funzionale. In base alle informazioni derivanti da queste indagini sono state formulate delle valutazioni conclusive che permettono di riassumere i principali risultati e di sviluppare future ricerche focalizzate ai comportamenti dei consumatori verso gli alimenti funzionali.

Il processo di cottura dei prodotti da forno è una fase determinante la qualità del prodotto finale. Grazie ai trasferimenti di calore ed umidità, un impasto liquido si trasforma in solido poroso e sviluppa gli attributi di qualità caratteristici. Determinare il tempo di cottura ottimale è un aspetto fondamentale nello studio del processo di cottura. Il problema deve essere impostato in funzione della tipologia di prodotto e di forno. Sperimentalmente lo studio risulta essere complicato e dispendioso. In alternativa possono essere utilizzati i metodi numerici che permettono di comprendere i fenomeni di trasferimento all’interno del prodotto ed anche di ottimizzarli tramite la gestione dei parametri di processo e il design del forno. In tale ottica, lo scopo dell’elaborato è stato quello di definire un modello matematico in grado di descrivere il trasferimento di calore ed umidità all’interno di un flat-cake durante la cottura in forno. Inoltre sono stati determinati i parametri termo-fisici (densità, conducibilità termica e calore specifico) del flat-cake ed utili alla risoluzione delle equazioni. Il modello sviluppato descrive il processo di cottura come caratterizzato da tre differenti regioni del prodotto (crosta, fronte di evaporazione ed interno) in cui l’andamento della temperatura e dell’umidità hanno comportamenti differenti. La posizione del fronte di evaporazione non è costante durante la cottura, per tale motivo, il fenomeno è stato definito come un moving boundary problem. L’introduzione del concetto di calore specifico apparente è stato utilizzato per descrivere il calore specifico del prodotto e il calore latente rilasciato durante l’evaporazione. I risultati delle misure sperimentali hanno messo in luce che la crosta e la parte interna hanno un differente comportamento termico associato alla diversa porosità della struttura e contenuto di umidità. I dati ottenuti sono in ottimo accordo con quelli presenti in letteratura per prodotti da forno simili.

Il consumo di prodotti da forno lievitati in Italia, è rilevante in occasione di alcune feste religiose quali Pasqua e Natale. Prodotti come il Panettone e Colomba hanno acquisito una diffusione nazionale ed internazionale. Questi prodotti sono ottenuti mediante procedure specifiche caratterizzate da passaggi simili. In ogni caso la loro preparazione parte dall’utilizzo di un lievito madre continuamente rinfrescato. Il lievito madre (o impasto acido) è una miscela di acqua e farina fermentata da un microbiota complesso che include LAB, che producono acido lattico, e lieviti fermentativi che producono CO2 ed etanolo con conseguenze sulle caratteristiche reologiche e organolettiche, soprattutto per il profilo aromatico del prodotto finale. In questo lavoro mi sono occupato di valutare l’evoluzione della composizione microbica della Colomba nelle diverse fasi del processo produttivo, cercando di individuare le relazioni fra il microbiota e alcune caratteristiche chimico-fisiche del prodotto. Il lavoro di caratterizzazione del microbiota del prodotto, effettuato nelle diverse fasi del processo produttivo, ha mostrato come l’impasto madre sia caratterizzato da una bassa biodiversità sia di LAB che di lieviti. I microorganismi dominanti risultano essere due biotipi della specie L. sanfranciscensis e, per i lieviti, un solo biotipo della specie T. delbrueckii, con la comparsa di C. humilis solo in un campione con una frequenza relativa molto bassa. Per quel che riguarda l’evoluzione del microbiota durante il processo produttivo, l’aggiunta del lievito commerciale altera i rapporti tra LAB/ lieviti dove le concentrazioni dei LAB, durante impastamento, si riducono incidendo sulle caratteristiche chimico-fisiche degli impasti stessi in termini di maggiori valori di pH e ridotto contenuto in acido lattico. L’aggiunta di S. cerevisiae e successiva lievitazione incidono significativamente sul profilo aromatico del prodotto, in termini di riduzione di acidi (acido acetico) e di esteri ed aumento di molecole: etanolo, alcol fenetilico, acetaldeide ed acetoino, derivanti del lievito commerciale.

Le richieste dei consumatori verso l’industria alimentare sono sempre più esigenti in termini di sicurezza e di mantenimento di ottime caratteristiche nutrizionali e qualitative per periodi di tempo sempre più prolungati. I prodotti da forno come biscotti e taralli, sono tra quelli cui si richiede una lunga shelf-life, ma che possono subire un irrancidimento, dovuto all’ossidazione lipidica, con formazione di off-flavours dovuti ad aldeidi alifatiche o altri composti volatili. Questa reazione di ossidazione lipidica è una delle principali degradazioni che possono avvenire a carico dei lipidi e può essere influenzata da vari fattori come luce, temperatura e pressione parziale d’ossigeno, ma anche fattori intrinseci come la presenza di sostanze antiossidanti naturalmente presenti e la composizione in acidi grassi di oli e grassi. In questo lavoro di tesi la stabilità ossidativa di taralli e biscotti è stata valutata tramite l’uso dello strumento OXITEST®, un test ad ossidazione accelerata con parametri di temperatura e pressione parziale d’ossigeno controllati. Biscotti e taralli preparati con diversa matrice lipidica, hanno rivelato diversa stabilità ai fenomeni ossidativi. Infatti, per quanto riguarda la stabilità all’ossidazione lipidica dei taralli, questa è favorita dalla composizione in acidi grassi di oli e grassi e dalla presenza di sostanze antiossidanti naturalmente presenti, come tocoferoli e polifenoli; mentre per quanto riguarda i biscotti, anche la presenza di scorza di limone con le sue proprietà antiossidanti, zuccheri riducenti e proteine che partecipano alla reazioni di Maillard con produzione di composti ad attività antiossidante, contribuiscono ad una maggior resistenza ai processi ossidativi. Inoltre, lo strumento OXITEST® si è rivelato un ottimo metodo per poter valutare in tempi ridotti la stabilità dei campioni in analisi al fine di poter scegliere la perfetta formulazione per un più duraturo mantenimento delle caratteristiche desiderate.

La qualità panificatoria della farina di frumento nella produzione dei prodotti lievitati dolci è di grande importanza considerando che le sue proprietà meccaniche giocano un ruolo significativo nelle proprietà dell’impasto che si viene a formare, e quindi nelle qualità poi attribuite al prodotto finito. La qualità panificatoria è largamente determinata dalla qualità e quantità delle sue proteine del glutine. La qualità del glutine, a sua volta, dipende da diversi fattori come la varietà di frumento e le condizioni di crescita. Per questo motivo si è iniziato a trattare le farine con additivi funzionali. Per anni, nel processo di panificazione, sono stati utilizzati dei miglioratori chimici per aggiustare le variazioni delle proprietà della farina. A causa, però, del loro potenziale rischio, l’aggiunta di additivi chimici viene spesso sostituita con trattamenti enzimatici che possono portare a modificazioni nella struttura dell’impasto e quindi al miglioramento delle proprietà funzionali delle proteine. Oggigiorno sono disponibili diverse tipologie di enzimi con funzioni diverse in relazione alle caratteristiche del prodotto che si vogliono ottenere. Durante la formazione dell’impasto la farina si idrata e le proteine del glutine si trasformano in un sistema continuo coesivo e viscoelastico. L’amido in questa fase è relativamente inerte giocando un ruolo di mero “riempimento” che contribuisce ad aumentare la viscoelasticità dell’impasto. Diventa invece essenziale durante il processo di cottura quando gelatinizza, e durante lo stoccaggio quando avviene la retrogradazione. Gli enzimi coinvolti nella modificazione del glutine influenzano differenti frazioni proteiche a seconda del loro particolare meccanismo d’azione. Il tipo di proteine substrato sembra essere strettamente correlato con le variazioni delle caratteristiche del prodotto finale e per questo motivo, l'associazione di diversi enzimi che agiscono diversamente sul glutine potrebbe essere una scelta eccellente per migliorare ulteriormente la qualità dei prodotti. Per evitare un eccessivo aumento della tenacità dell’impasto è stato anche proposto l’uso di enzimi che degradano il glutine. Oltre alla maglia glutinica, però, vi sono altri polimeri presenti nella farina che possono essere attaccati da enzimi come arabinoxilanasi e pentosanasi e anche l’attività sinergica con questi enzimi potrebbe andare ad influenzare notevolmente le caratteristiche finali. Naturalmente vengono anche usati massicciamente enzimi amilolitici, in quanto contribuiscono attivamente alla freschezza e alla durata nel tempo del prodotto ed enzimi con attività proteasica per cercare di evitare un eccessivo aumento della tenacità dell’impasto. Enzimi batterici o fungini vengono utilizzati da anni nella panificazione, ma il crescente numero di enzimi disponibili non è stato seguito da un parallelo aumento delle conoscenze sulla loro attività e sul loro meccanismo d’azione. Lo scopo di questo progetto di dottorato è quello di migliorare la conoscenza sugli effetti specifici dei principali enzimi utilizzati per la panificazione per prevedere gli effetti che essi avranno sul prodotto finale. Per questo motivo il progetto è stato effettuato in collaborazione tra l’università e l’azienda Bauli S.p.A. Il lavoro può essere suddiviso in due parti separate ma profondamente interconnesse tra di loro. Nella prima parte è stato ottimizzato un metodo veloce ed efficace per determinare le componenti enzimatiche all'interno della miscele enzimatiche utilizzate nella produzione di prodotti finiti e la loro concentrazione. A questo scopo tre miscele (chiamate A, B e C) sono state testate per una analisi quali-quantitativa degli enzimi presenti in esse. Per verificare la presenza o l'assenza degli enzimi più comunemente utilizzati in panificazione, sono stati ottimizzati i protocolli zimografici per diversi tipi di enzimi: amilasi, xilanasi, proteasi, transglutaminasi, glucosio-ossidasi e laccasi. Le tre miscele esaminate con le tecniche zimografiche hanno evidenziato la presenza di una isoforma di amilasi e una isoforma di xilanasi nelle miscele A e B, mentre la terza miscela risulta composta solo di amilasi, ma ottenute da due organismi diversi. Gli zimogrammi hanno inoltre dimostrato l'assenza di proteasi, transglutaminasi, glucosio-ossidasi e laccasi in tutte le miscele. Con specifici saggi d’attività enzimatica è stato possibile calcolare la percentuale di amilasi e xilanasi presente nel campione testato. Gli enzimi in analisi sono stati quindi caratterizzati in base alla loro pH- e temperatura- dipendenza. Per convalidare questa parte del lavoro, le tre miscele utilizzate nella produzione di prodotti finiti sono state ricreate e sono stati prodotti due prodotti finiti: uno contenente la miscela commerciala e uno contenente gli enzimi nelle concentrazioni calcolate. I prodotti sono stati poi confrontati in un test triangolare da un gruppo di esperti ed i risultati hanno dimostrato che non vi sono differenze tra i due prodotti, indicando che la miscela commerciale e quella ricreata sono paragonabili rispetto agli effetti che inducono nel prodotto finito. Con queste tecniche è stato anche possibile fornire un costante monitoraggio, durante un intero anno solare, delle farine che vengono utilizzate nella produzione dimostrando che non vi sono aggiunte di amilasi esogene da parte del molitore. Nella seconda parte sono state analizzate le modifiche nell’impasto e nel prodotto finito indotte dall’aggiunta di diverse tipologie di enzimi. L'obiettivo finale è quello di essere in grado di identificare un’ideale composizione enzimatica che induca le specifiche caratteristiche desiderate in un nuovo prodotto. Gli enzimi testati enzimi possono essere raggruppati in due categorie: quelli che aumentano la formazione di legami proteici (transglutaminasi, glucosio ossidasi, e laccasi) e quelli che li distruggono (amilasi, proteasi e xilanasi). Diversi test reologici sono stati effettuati con diverse tecniche che forniscono informazioni sulla forza di una farina, le caratteristiche della sue proteine del glutine e del suo amido. Dei semplici pani dolci sono stati poi preparati ed i campioni sono stati testati dopo 15, 30, 60, 90 e 120 giorni per l’analisi della shelf-life. Dopo questi periodi di conservazione, è stata effettuata una consolidata tecnica di analisi del profilo della texture (TPA) che, grazie allo strumento “texture analyzer” ci permette di ottenere alcuni parametri fisici come durezza, coesione, elasticità, adesività e masticabilità. In questo progetto è stato possibile valutare non solo l'effetto di ogni singolo enzima, ma anche i differenti effetti di un enzima in combinazione con altri sei diversi enzimi, considerando sia il comportamento reologico che il profilo della shelf life. Per analizzare l'enorme quantità di dati, è stato creato un software con il quale è possibile raccogliere tutte i dati, analizzarli facilmente con lo strumento di filtraggio e comprenderli rapidamente con la generazione di grafici relativi a tutte i diversi parametri analizzati. E 'stato molto utile quindi confrontare due campioni che contengono un solo enzima con il campione contenente entrambi gli enzimi. Infatti, due enzimi possono avere non solo un effetto sinergico, ma anche competitivo o antagonistico. Con questo lavoro è quindi possibile capire come si relazionano tra loro e che tipo di effetto hanno, da soli o in combinazione, nell’impasto e nel prodotto finito. Inoltre il software creato è anche utile al fine di creare delle nuove miscele enzimatiche ad hoc per ogni nuovo prodotto: infatti grazie alla funzionalità di filtraggio sequenziale delle caratteristiche desiderate nel prodotto finale è possibile risalire all’enzima o agli enzimi che hanno portato a quella particolare conformazione o caratteristica.
Breadmaking quality of wheat flour is largely determined by the quality and the quantity of its gluten proteins. The quality of gluten is also dependent on different factors such as wheat variety and growing conditions. In this context, the treatment of flours with functional additives must be considered. Chemical improvers have been used for decades in breadmaking as a way of adjusting the variation in flour properties and baking conditions. Nowadays, the baking industry is deeply involved in research for alternatives to chemical compounds because of their potential hazards. The enzymatic treatment of wheat flours is an interesting alternatives to improve functional properties of flours and, in consequence, to generate changes in the structure of the dough. The intentional inclusion of enzymes in bread formulas dates back to more than one century. Today, a wide range of enzymes produced especially for breadmaking is available for bakers and a variety of aims may be pursued by enzyme addition. During dough mixing, wheat flour is hydrated and the gluten proteins are transformed into a continuous cohesive viscoelastic gluten protein network. Starch is relatively inert during dough mixing where plays a role as a “filler” that contributes to increase dough viscoelasticity but has a critical influence during the baking process when it gelatinizes, and during subsequent storage, when retrogradation accounts for the major part of bread staling. Talking about enzymes involved in gluten modification, different enzymes affect different protein fraction depending on their particular mechanism. The type of protein being cross-linked appears to be highly correlated with the character of qualitative changes in the final product. For this reason, association of different gluten modifying enzymes could be an excellent option to improve overall quality of backed products. To avoid an excessive increase in dough tenacity the treatment with gluten degrading enzymes is also proposed. Besides the gluten network, other secondary minor compounds of flour such as arabinoxylans and pentosans can be modified and the combined use of these enzymes could induce synergistic effect on dough behaviour or product quality. Amylolytic enzymes have been also used as active contributors towards fresh bread quality and anti-staling behaviour during storage. Bacterial or fungal enzymes are being used in bakery for years, but the increased number of new available enzymes is not followed by an increase in the knowledge of their activity mechanism. The purpose of this PhD project is to improve the knowledge on the specific action of the major enzymes used in the bakery, predicting the effect that they will have in the final product. For this reason this project is a collaboration between the university and an industry involved in bakery. The work can be divided in two separated parts deeply connected one each other. In the first part we search for a fast and effective method to determine the enzymatic components located in the enzymatic mixtures used in the production of final products and their concentrations. For this purpose three mixes (called A, B and C) were tested for a quali-quantitative analysis of the enzymes present in them. All the samples were analyzed with a zymogram for the detection of enzymatic activity on electrophoretic native gels. To check for the presence or the absence of the most commonly used enzymes in bakery, we optimized the zymogram’s protocols for seven different type of enzymes: fungal and bacterial amylases, xylanases, proteases, transglutaminases, glucose-oxidases and laccase. The 3 mixes examined with all the six zymogram techniques have shown the presence of one isoform of amylase and one isoform of xylanase in mixes A and B, whereas the third mix is composed only of amylase but obtained from two different organisms. The zymograms have also shown the absence of protease, transglutaminase, glucose-oxidase and laccase in all the mixes. With specific enzymatic activity essays it’s possible to find out the percentage of amylase and xylanase present in the tested sample on the total amount of protein. The enzymes are then characterized creating a curve of enzyme activity related to variation of temperature and pH to realize how the activity could change in different working condition. To validate this part of the work, the three mixes used in the production of backed food were recreated and two final backed products are obtained: one containing the commercial blend and one containing the enzymes in the calculated concentrations. They were compared in a triangular test by a panel of experts people and the results shown that there’s no difference between the two product indicating that the commercial mix and the recreated from the calculation one are comparable in the effects leading in the final products. With these techniques has been also possible to provide a constant monitoration, throughout a whole year, of the flours that are used in the productive area. This was particularly important to find out that there isn’t exogenous amylase addition by the flour producer. The second part analyze modifications in the dough and moreover in the characteristics of the final product, due to the additions of different types of enzymes and combinations of them. This analysis will help to better understand the action mechanism of previously described enzymes and then to realize previously the effect that they can have on dough and on the final product. The final goal is to be able to identify an ideal enzymatic composition for every desired characteristic of a new product. Tested enzymes can be grouped in two categories: those increasing the formation of protein bonds (transglutaminase, glucose oxidase, and laccase) and those that destroy different type of bonds (amylase, protease and xylanase). Rheological tests are done with different technique that give different information about the strength of a flour, the characteristic of its gluten protein and its starch: amylograph, farinograph and estensograph. Than simple breads are prepared and the samples are tested after 15, 30, 60, 90, and 120 days for the shelf-life analysis. After these storing periods, a consolidated analytical methods of texture analysis, the Texture Profile analysis (TPA), was applied to the products. Some physical parameters like hardness, cohesiveness, elasticity, adhesiveness and chewiness were obtained by an instrument called “Texture Analyzer”. In this project has been possible to evaluate not only the effect of every enzyme in the dough and into the final product, but also the different effects of an enzyme in combination with six other different ones, considering both the rheological behaviour and the shelf life profile. To analyze the huge amount of data, a dedicated software has been created. With this program is possible to collect all the data, analyze them easily with the filtering tool and understand them quickly with the generation of different graph related to all the different analyzed features. It has been very useful to compare two samples containing only one enzyme with the sample containing both of them. In fact two enzymes can have not only a synergistic effect, but also a competitive and an antagonistic effect. Now it’s possible to understand how they relate each others and what type of effect they have, alone or combined, in the dough and in the final product. Moreover the mentioned software is also necessarily for the purpose of creating enzymatic mixes ad hoc for every new product: filtering for the particulars feature or features desired in the final product is possible to go back at the enzyme or enzymes that leads to that particular conformation.