Studio dell’influenza delle matrici lipidiche sulla struttura del pane mediante l’Analisi d’Immagine

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1. INTRODUZIONE 
 
1.1 Il pane 
Senza dubbio il pane ha esercitato e continua ad esercitare una notevole influenza sul 
genere umano e sulle varie fasi di civilizzazione. Il controllo della produzione e della 
distribuzione del pane è stato spesso utilizzato in questi ultimi duemila anni come 
mezzo per esercitare una influenza politica. Anche ai giorni d’oggi, la scarsità del 
pane o aumenti indiscriminati del suo prezzo sono considerati indicatori di periodi di 
recessione economica.  
Il pane è un solido morbido, e, come molti altri alimenti, è costituito a livello 
macroscopico da due fasi: una fluida (l’aria) ed una solida (la mollica). Quando si 
osserva una sezione trasversale della mollica di pane, sembra che la fase solida sia 
interamente interconnessa; quelle porzioni che non lo sono, non formano un’unica 
mollica di pane, ma rappresentano propriamente diverse molliche di pane (Scanlon 
and Zghal, 2001). Comunque, in tre dimensioni, almeno una  porzione (e forse la 
maggior parte) delle celle sono connesse. La frazione volumetrica delle fasi e la 
natura della loro connettività determinano la struttura e, conseguentemente, le 
proprietà meccaniche del pane. 
In base alla legislazione italiana il pane è il prodotto ottenuto dalla cottura totale o 
parziale di una pasta convenientemente lievitata, preparata con sfarinati di grano, 
acqua, lievito, con o senza aggiunta di sale comune (Legge 4/7/1967, n.580, Art.14 e 
successive modifiche).
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Il pane con aggiunta di sostanze grasse deve contenere non meno del 3% di materia 
grassa totale riferito alla sostanza secca (D.P.R 30/11/1998, n.502,  Art.4). 
Gli ingredienti di base del pane sono rappresentati dalla farina, dall’acqua, da un 
agente lievitante e dal sale. I lipidi sono considerati degli ingredienti facoltativi. 
La farina è l’elemento principale secondo cui varia la tecnologia di produzione. La 
farina di frumento è la sola ad avere la capacità, quando è miscelata con acqua in 
corrette proporzioni, di formare un impasto sufficientemente elastico, in grado di 
trattenere il gas prodotto durante la fermentazione e di sviluppare una struttura soffice 
ed elastica durante la cottura in forno. Il fenomeno che rende possibile la produzione 
di pane di frumento, con caratteristiche peculiari rispetto a quello che può essere 
realizzato con altre specie di farine, dipende fondamentalmente dalla presenza di 
particolari proteine del grano tenero che danno origine al glutine (Cubadda, 1991). I 
due tipi fondamentali di proteine formanti il glutine sono le gliadine e la glutenine. 
Queste proteine, quando vengono idratate separatamente, presentano comportamenti 
completamente differenti. Le caratteristiche dell’impasto quali la deformabilità, 
l’attitudine alla laminazione, all’estrusione, la capacità di trattenere i gas che si 
sviluppano, il tipo e la distribuzione dell’alveolatura che si ottiene a cottura ultimata, 
nonché la consistenza del prodotto finito, dipendono dalle proprietà reologiche che 
esso possiede. Tali proprietà sono influenzate notevolmente dallo sfarinato adoperato, 
per cui è importante scegliere tra le semole e le farine presenti in commercio, quelle 
che meglio rispondono alle diverse esigenze dell’industria. Gli impasti di farina ed 
acqua hanno un comportamento viscoelastico: essi manifestano allo stesso tempo
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caratteristiche proprie dei liquidi viscosi unitamente ad alcune tipiche dei solidi 
elastici. Al pari di un liquido viscoso, l’impasto è in grado di scorrere e di deformarsi 
senza perdere continuità (si pensi ad esempio alla laminazione delle sfoglie). Al pari 
di un solido elastico, un impasto è in grado di incamerare parte dell’energia 
recuperando in parte la sua forma nel momento in cui cessa l’applicazione della forza 
esterna (si pensi all’allargamento degli estrusi all’uscita della trafila o al fatto che un 
impasto possa risalire lungo l’asse dell’impastatrice). Una farina di grano di buona 
qualità per la panificazione contiene amido (70-80%), proteine (8-18%), lipidi (circa 
2%), pentosani (2%), enzimi ed altre componenti minori (Oates, 2001). In particolare, 
per quanto concerne alla frazione lipidica, i triacilgliceroli sono i principali lipidi di 
riserva. Essi sono comunemente definiti lipidi non polari; gli altri sono lipidi 
strutturali presenti in varie membrane ed organelli e comprendono numerosi 
glicolipidi e fosfolipidi, comunemente denominati lipidi polari. I lipidi 
dell’endosperma sono divisi in lipidi non amidacei, che influenzano la performance 
di cottura, e lisofosfolipidi amidacei (Gan et al.,1995). 
L’acqua è un ingrediente fondamentale ai fini della formazione del glutine, in quanto 
permette alle proteine di stabilire interazioni intra e intermolecolari. La fase acquosa 
è necessaria per dissolvere i composti  solubili, per fornire il mezzo per le reazioni 
che hanno luogo nell’impasto e per facilitare la dispersione delle cellule di lievito. 
Anche la formazione di composti lipo-proteici si presuppone che avvenga durante 
l’impasto (De Cindio et al., 1987). Il comportamento reologico dell’impasto è 
profondamente influenzato dalla quantità di acqua aggiunta. È noto che, se è aggiunta
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alla farina in piccole quantità, l’impasto risultante può essere caratterizzato da 
insufficiente coesività e non essere capace di sostenere stress meccanici. Al contrario, 
una quantità di acqua troppo elevata, può portare alla formazione di un impasto poco 
resistente e viscoso. 
I lieviti più comunemente usati per la panificazione appartengono al genere 
Saccharomyces Cerevisiae. Le cellule di lievito metabolizzano gli zuccheri 
fermentabili (glucosio, fruttosio, saccarosio, maltosio) in condizioni di anaerobiosi 
producendo anidride carbonica e alcol etilico. I lieviti, inoltre, possono produrre in 
seguito a fermentazione secondaria anche dei metaboliti come esteri e alcoli 
superiori, che hanno un ruolo importantissimo nel delineare il profilo aromatico del 
prodotto finito. Gli esteri si formano dalla reazione di esterificazione di acidi grassi 
con alcol etilico e, in misura minore, con alcoli superiori. La concentrazione di esteri 
dipende dal tipo di fermentazione. Generalmente il lievito viene aggiunto all'impasto 
con un rapporto rispetto alla farina che va dal 3 al 6%. 
Il cloruro di sodio addizionato all’impasto svolge molteplici funzioni: oltre a 
migliorare le caratteristiche organolettiche, il cloruro di sodio agisce sulla formazione 
del glutine, rendendo l’impasto più compatto e più lavorabile, e favorisce lo 
imbrunimento superficiale del pane, dando alla crosta una colorazione più vivace, 
maggiore fragranza e colore. Il cloruro di sodio svolge anche una blanda azione 
antisettica rallentando le fermentazioni secondarie dei microrganismi.
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1.2 I lipidi 
La produzione di prodotti da forno richiede frequentemente l’impiego di quantità non 
trascurabili di sostanze grasse (chiamate lipidi). Per lipidi si intende una classe 
alquanto eterogenea di composti organici. La natura e il contenuto dei lipidi nei 
prodotti da forno sono molto variabili a seconda della tipologia del prodotto e della 
formulazione. In generale i lipidi più utilizzati nella preparazione dei prodotti da 
forno sono burro, strutto, oli vegetali idrogenati, margarine, ed olio di oliva (Manley, 
1991). 
I lipidi sono composti idrofobici e si presentano come miscele di trigliceridi: 
particolari molecole costituiti da glicerolo i cui tre gruppi ossidrilici sono esterificati 
con tre acidi grassi. La struttura molecolare degli acidi grassi è essenzialmente 
riconducibile ad una catena di atomi di carbonio di lunghezza variabile (denominata 
catena alifatica) in genere lineare, con un gruppo carbossilico ad una estremità. Gli 
acidi grassi possono essere distinti in saturi (ovvero privi di doppi legami), in mono-
insaturi (dotati di un doppio legame) e poli-insaturi (con due o più doppi legami). Un 
lipide che è liquido a temperatura ambiente di 25 
o
C è chiamato “olio”, mentre se 
nelle stesse condizioni si presenta in forma solida o semi-solida è indicato con il 
termine di “grasso”. In effetti la struttura di ogni acido grasso esterificato con il 
glicerolo influenza notevolmente le proprietà fisiche di un alimento: elevate 
concentrazioni di acidi grassi saturi a 16 e/o 18 atomi di carbonio conferiscono 
concretezza al grasso (è il caso dell’olio di palma); più elevata sarà la concentrazione
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di acidi grassi con catena lunga intorno ai 12-14 atomi di carbonio, più il grasso 
assumerà carattere di fluidità. 
Grassi e oli commestibili provengono da fonti sia animali che vegetali ed hanno 
importanti proprietà funzionali e nutrizionali nei cibi. Certi costituenti dei grassi sono 
nutrienti richiesti come carriers di vitamine lipo-solubili. Essi, inoltre, hanno un alto 
valore calorico ed hanno proprietà montanti, emulsionanti, lubrificanti.  
Oli e grassi svolgono numerose ed importanti funzioni tecnologiche nei prodotti da 
forno, grazie all’instaurarsi di interazioni chimiche e fisiche con gli altri ingredienti 
dell’impasto. Il risultato macroscopico di tali interazioni è rappresentato 
dall’ottenimento di prodotti da forno con le caratteristiche di texture e fragranza 
desiderate. Queste funzioni tecnologiche possono essere esplicate sia dai lipidi 
endogeni (contenuti nelle farine), sia da quelli addizionati in fase di formulazione. E’ 
importante considerare in questo senso la costituzione di base delle miscele di grassi, 
ma anche il successivo processo di cristallizzazione. La morfologia dei cristalli di 
grasso riveste un ruolo importante quando si deve comprendere la funzione di un 
grasso nella creazione di un prodotto da forno. Questa morfologia spiega il 
polimorfismo dei grassi, in quanto diverse molecole di trigliceridi si raggruppano in 
modi differenti quando si cristallizzano.  
Le principali funzioni tecnologiche dei lipidi nei prodotti da forno sono:  
1) Aerazione degli impasti: è la capacità degli impasti di incorporare aria o i gas 
prodotti durante la fermentazione; i gas occupano le cavità generate durante la 
miscelazione dell’impasto. In questo caso la funzione principale del grasso è
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quella di lubrificare i complessi gliadina-lipide-glutenina e, quindi, di 
migliorare la capacità dell’impasto di  incorporare aria (Brooker, 1993)  
2) Ritenzione dei gas nella maglia glutinica: dato che i grassi aumentano la 
temperatura di gelatinizzazione dell’amido e l’aumento di volume dell’impasto 
si arresta solo quando l’amido risulta gelatinizzato, l’ addizione dei grassi 
consente di prolungare nel tempo il momento di fine espansione dell’impasto e, 
quindi, di ottenere prodotti più lievitati e soffici. 
3) Azione plasticizzante: è la proprietà che rende possibile la fase di miscelazione 
ed il mantenimento di una consistenza costante dell’impasto; poiché la 
concentrazione dei lipidi nell’impasto è inversamente proporzionale al 
contenuto in acqua, un dosaggio di queste componenti permette di modulare i 
valori di umidità nel prodotto. 
4) Azione anti-raffermamento: i lipidi (soprattutto quelli con un maggiore grado 
di insaturazione) sono in grado di ritardare il processo di retrogradazione 
dell’amido (che è alla base del raffermamento dei prodotti da forno) grazie alla 
formazione di complessi lipidi-amilosio insolubili in acqua; in questo modo il 
grasso può avere proprietà di barriera prevenente l’assorbimento di acqua 
dall’ambiente esterno. 
5) Proprietà sensoriali: l’ammontare e il tipo di grassi usati sono di fondamentale 
importanza per la qualità percepita dal consumatore (in effetti la maggior parte 
delle farine è liposolubile). Gli attributi sensoriali maggiormente influenzati 
dalla presenza di grassi nella formulazione sono l’aroma, l’aspetto (oli
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spruzzati sulla superficie del prodotto dopo la cottura conferiscono un aspetto 
traslucido apprezzato dal consumatore) e caratteri a loro volta legati alle 
caratteristiche reologiche del prodotto, quali morbidezza e croccantezza. In 
quest’ultimo caso la funzione tecnologica del grasso è quella di “rompere” la 
struttura del glutine e di consentire al prodotto di spezzarsi facilmente sotto 
l’azione dei denti. 
Inoltre le componenti grasse di un impasto devono essere scelte in maniera tale da 
ridurre i fenomeni di irrancidimento ossidativo e da aumentare la vita di scaffale 
del prodotto da forno finito.  
 
1.3 Sviluppo della struttura del pane durante le fasi di lavorazione  
Il processo di panificazione consente di trasformare lo sfarinato in un alimento 
appetibile e digeribile che, a livello macroscopico, presenta una struttura porosa 
differenziata in una crosta friabile e in una parte alveolata. A livello microscopico è 
possibile riconoscere una struttura reticolare, il glutine, più o meno sviluppata in una 
maglia regolare e omogenea che contiene l’amido (Scanlon and Zghal, 2001). 
Al fine di convertire gli ingredienti in pane, devono essere effettuate le seguenti 
operazioni unitarie: 
1) Miscelazione degli ingredienti 
2) Lievitazione 
3) Cottura