Glucidele graului

Grâul comun (Triticum aestivum) folosit în panificaţie este un hexaploid format din 3 genomuri a câte şapte cromozomi. Gradul mare de variaţie a caracteristicilor chimice şi biochimice ale diferitelor tipuri de grâu derivă de la natura sa hexaploidă precum şi de la o serie de fenomene genetice naturale aşa cum sunt duplicarea şi mutaţia genelor. O sursă suplimentară de variaţie este generată de condiţiile fitotehnice şi pedoclimatice în care au fost cultivate cerealele, acestea fiind responsabile în principal de diferenţele calitative stabilite între recolte din ani sau zone geografice diferite.

Compoziţia chimică şi biochimică a bobului de grâu implică toţi constituenţii de natură organică sau anorganică ce interacţionează în cadrul complexului structural reprezentat de acesta.

Cariopsa de grâu este alcătuită în principal din glucide, protide, apă, substanţe minerale şi vitamine. Aportul acestora variază în interiorul bobului în funcţie de structura anatomo-morfologică analizată. Din punct de vedere tehnologic, o reprezentare schematică a bobului de grâu ar include trei straturi principale: tărâţa, endospermul şi germenele. Între acestea există straturi intermediare caracterizate de un chimism şi o fiziologie specifică (Stoica, A., Banu, C., 2002).

Aşa cum se observă din figura de mai sus părţile constituente ale bobului corespund în principal fracţiilor rezultate în procesul de măciniş. Tărâţele, bogate în fibre de celuloză constituie în bună parte un subprodus al acestui proces pe care obiceiurile alimentare moderne tind să-l revalorizeze, descoperindu-i calităţi dietetice importante. Endospermul este partea cea mai importantă a bobului aici fiind depozitate substanţele de rezervă (amidonul şi proteinele glutenice). Secvenţa şi calitatea componenţilor săi constituie elemente critice pentru calitatea produselor alimentare la care vor participa ca materie primă.

Germenele este îndepărtat în urma procesului de măciniş datorită conţinutului său înalt lipidic, susceptibil la alterări de natură oxidativă. Părţi din acesta le găsim totuşi în făina de extracţie mare (spre exemplu făina neagră), explicând perioada de păstrare mai redusă a acesteia.

Coaja şi tărâţa au conţinut înalt de celuloză. Stratul aleuronic al grâului conţine de aproape 18 ori mai multe substanţe minerale decât endospermul, în timp ce lipidele sunt concentrate, în general, în stratul aleuronic şi germene. Endospermul, care conţine mai mult amidon, are un conţinut proteic mai scăzut decât germenele şi tărâţa şi un conţinut lipidic mai mic.

Conţinutul în apă al boabelor de grâu este o variabilă dependentă în principal de condiţiile de recoltare şi cele de păstrare. Majoritatea standardelor impun pentru umiditate valori maxim admisibile de 14 – 15%.

Glucidele reprezintă din punct de vedere cantitativ cea mai mare parte a substanţelor din cariopsa de grâu. Ele se găsesc în peretele celular, în plastide, în care amidonul este reprezentat în cea mai mare proporţie şi în vacuole sau citoplasmă.

Principalele glucide ale grâului, respectiv ale făinii sunt: amidonul, mono- şi oligoglucidele (glucoză, zaharoză, maltoză) şi celuloză.

Dintre glucide, în cantităţi destul de mici se găsesc monoglucidele şi oligoglucidele.

În făina de grâu, glucoza se găseşte în procent de 0,1 – 0,37 %, iar fructoza în cantităţi foarte mici. Tot în cantităţi extrem de mici se mai găsesc şi riboza, xiloza, manoza, galactoza, acestea având un rol esenţial în declanşarea fermentaţiei.

Dintre oligoglucide, în făinuri se găsesc în cantităţi mici maltoză, melibioză şi zaharoză.

Proporţia cea mai mare de glucide este dată de amidon, fiind de 60 – 70 % în cazul făinurilor negre şi de peste 75 % în cazul făinurilor albe.

Dintre glucidele componente ale pereţilor celulari, o importanţă mai mare o au o serie de homo- şi heteropoliglucide cum sunt: celuloza, hemiceluloza, pectinele şi lignina. Hemicelulozele sunt un grup heterogen de poliglucide care conţin numeroase monoglucide tip hexoză şi pentoză iar în unele cazuri, resturi de acizi uronici. Pereţii celulari sunt componentele principale ale „fibrelor dietetice”. Disponibilitatea biologică a proteinelor, substanţelor minerale şi a altor nutrienţi, cum ar fi vitamina B1 în orez, poate fi redusă de către constituenţii săi din fibră (Torre şi Rodriquez, 1991). Pe de altă parte, există dovezi considerabile privind rolul benefic pe care-l joacă fibrele în sănătate şi boli (Anderson şi alţii, 1990), favorizând peristaltismul intestinal. Conţinutul de fibre brute al cerealelor variază în grad mare, situându-se între 0,5 % pentru orezul brun până la cel mai mult 10,9 % pentru ovăzuri (Chaven şi Kadam, 1989; Eliasson şi Larsson, 1993).

Făina de grâu conţine 2 – 3 % pentozani, numiţi şi poliglucide neamidonoase (NSP). Circa jumatate din acestea sunt solubile în apă (pentozani) şi jumătate sunt insolubile (hemiceluloză). Aproape o treime dintre pentozanii din făină sunt reprezentaţi de xilani.

Arabinoxilanii sunt cele mai importante NSP din făina de grâu. Nivelurile NSP variază mult în funcţie de soiul grâului, dar şi între probe ale aceluiaşi soi de grâu recoltate în ani de cultură diferiţi.

Pentozanii au o putere extrem de mare de legare a apei. Ei leagă apa într-un procent de 7-8 ori mai mare decât greutatea lor. Pentozanii au de asemenea, proprietatea de a influenţa capacitatea de dospire a aluaturilor. Pentozanii legaţi de glutenul de grâu pot avea influenţă asupra proprietăţilor de prelucrare ale aluatului (Maarten von Oort şi alţii, 1995).

Principalul glucid din cerealele este amidonul, care reprezintă între 56 % (ovăzuri) până la 80 % (porumb) din substanţa uscată a bobului (Eliasson şi Larsson, 1993).

Mărimea granulelor variază între 2 şi 50 microni, cu un număr mare de granule mici şi mari. Granulele mici reprezintă 80 până la 95 % ca număr, dar numai 5 până la 10 % ca greutate (Dubois, 1995).

La maturitate se disting 3 tipuri de granule de amidon: tipul A cu diametrul mai mare de 15,9 mm, tipul B cu diametrul între 5,3 şi 15,9 mm şi tipul C cu diametrul echivalent mai mic de 5,3 mm. La maturitate, numărul total al granulelor de amidon este compus din 45,7 % tip C, 49,5 % tip B şi 4,8 % tip A (Barlow şi colab., 1973).

Masa totală a granulelor de amidon este reprezentată de 3,4 % tip C, 45,0 % tip B şi 51,6 % tip A (Lew, Kuzmicky şi Kasarda, 1992).

Granula de amidon este constituită din două componente, amiloză şi amilopectină, care au structură şi unele proprietăţi diferite. Astfel:

– amiloza se dizolvă bine în apă şi cu iodul se colorează în albastru închis;

– amilopectina se îmbibă limitat în apă rece şi nelimitat în apă fierbinte iar cu iodul se colorează slab, violaceu-purpuriu.

O parte a granulelor de amidon este deteriorată prin acţiunea mecanică a măcinării, acestea fiind granulele de amidon care vor fi transformate, cu prioritate, în maltoză în procesul fermentaţiei.

Granulele deteriorate devin sensibile la acţiunea b-amilazei (ceea ce nu se întâmplă în cazul granulelor intacte), ca urmare a posibilităţii de penetrare a apei în granule; această hidratare a granulelor are un impact foarte mare asupra calităţii viitoare a aluaturilor. Adsorbţia unei granule este limitată la circa 0,4 ori greutatea sa (adsorbţie de suprafaţă), în timp ce aceea a unei granule deteriorate este de 3 până la 5 ori mai mare (valoare care poate fi depăşită pentru deteriorări foarte importante), de unde şi impactul mare asupra potenţialului de hidratare al făinii (Dubois, 1995).

Amidonurile cerealiere sunt similare în compoziţie, având 74 – 79 % amilopectină, 25 – 30 % amiloză şi 1 % lipide (Baruch şi colab. 1982). S-au creat de asemenea, soiuri de cereale cu conţinut înalt de amiloză şi conţinut înalt de amilopectină („ceros”). Performanţa pentru panificaţie a amidonurilor cerealiere cu conţinuturi similare de amiloză şi amilopectină (1:4) este diferită (fig. 2). Prezenţa lipidelor în amidonurile cerealelor este o caracteristică distinctă a acestor amidonuri (Morrison şi alţii, 1984). Temperaturile de gelatinizare a diferitelor amidonuri cerealiere prezintă de asemenea, o variaţie considerabilă. De exemplu, amidonurile de porumb şi orez gelatinizează la temperaturi cu 10 – 20°C mai mari decât amidonurile din grâu, secară sau ovăz (Eliasson şi Larsson, 1993). Există de asemenea, o variaţie considerabilă a temperaturilor de tranziţie ale amidonurilor în specii. Interacţiile amidonurilor cerealiere cu proteine şi lipide sunt cunoscute ca influenţând caracteristicile fizico-chimice, cum ar fi gelatinizarea şi retrogradarea.