Cum se corelează principalii parametri de calitate ai grâului și făinii între ei?

Pentru majoritatea materiilor prime folosite în industria alimentară trecerea anilor nu a însemnat neapărat reducerea numărului de metode de evaluare a calităţii. Grâul sau făina nu au făcut excepţie de la această regulă, astfel că avem în acest moment un număr tot mai mare de metode de analiză a calităţilor tehnologice. Din păcate, acea metodă de analiză care să spună totul despre cum se va comporta făina în procesul tehnologic, piatra filozofală a tuturor metodelor, nu a fost inventată încă. Din această perspectivă, grâul seamănă întrucâtva cu omul, al cărui simbol pentru civilizaţie este: simptomatologia unei anumite boli devine din ce în ce mai complexă, aceleaşi efecte aparente putând avea cauze dintre cele mai diverse sau pentru a fi cât mai aproape de ideea acestui material, un grâu sănătos este un grâu incomplet investigat.

Numărul metodelor de analiză a caracteristicilor tehnologice ale făinurilor din grâu creşte continuu, ca urmare a nevoii tot mai pregnante de a anticipa cât mai devreme posibil comportamentul tehnologic al acestora. Comportamentul tehnologic al făinurilor este rezultatul unor interacţiuni subtile şi extrem de complexe pe care suntem nevoiţi să le judecăm de obicei pe baza unor parametri de calitate extrem de specifici: conţinutul de proteină, conţinutul de gluten umed, “tăria” (în engleză strenght) glutenului, indicele Zeleny, cifra de cădere, extensibilitate, rezistenţă etc. Realitatea ne-a demonstrat că cel puţin în cazul parametrilor clasici ai calităţii făinurilor (conţinut de proteină, gluten index, conţinut de gluten umed, cifră de cădere) valorile consacrate în literatura de specialitate nu asigură întodeauna şi un comportament tehnologic optim. Explicaţia se regăseşte, aşa cum am afirmat anterior, în multitudinea de factori care stau la baza comportamentului tehnologic al făinii precum şi în multiplele moduri în care pot interacţiona aceştia. De multe ori, morarii sau cei care se ocupă cu optimizarea calităţii în moară nu au acces la analize de calitate mai complexe decât cele care se fac în mod curent, cu costuri relativ mici într-un laborator uzinal (conţinut de cenuşă, conţinut de gluten umed, indice de deformare, gluten index, cifră de cădere). Din acest motiv, nu pot anticipa corect impactul pe care reţetele de ameliorare sau amestecurile de grâne sau făinuri pe care le propun îl au asupra comportamentului tehnologic al produsului finit.

O serie de studii au încercat să exploareze modul în care parametrii de calitate ai făinurilor depind unii de alţii şi implicit modul în care valoarea unora ar putea fi anticipată, cu o eroare acceptabilă desigur, pe seama valorii altora. Un studiu realizat în anul 2004 de Anne Ingver şi Reine Koppel de la Jogeva Plant Breeding Institute (Estonia) au arătat pentru făina provenită din grâul estonian cultivat în perioada 1999 – 2003, existenţa unor corelaţii interesante între parametrii fizico-chimici, extensografici, farinografici şi volumul pâinii. Astfel, conţinutul de proteină s-a corelat cu conţinutul de gluten umed la un nivel comparabil cu cel înregistrat în cazul făinurilor româneşti (Popa, N.C., 2007) iar capacitatea de hidratare a făinurilor a crescut în mod similar odată cu creşterea conţinutului de proteină şi gluten umed. Făinurile cu un conţinut de proteină, respectiv gluten, mai mare au generat aluaturi cu timpi de formare mai mare şi mai stabile. Parametrul extensografic Rezistenţă a scăzut odată cu creşterea conţinutului de gluten umed şi proteină, dar a crescut odată cu creşterea valorii parametrului Gluten Index. Externsibilitatea făinurilor a crescut odată cu creşterea valorii parametrilor: conţinut de gluten umed şi proteină, a capacităţii de hidratare, timpului de dezvoltare şi stabilităţii aluaturilor. Extensibilitatea aluaturilor a fost mai mică în făinurile cu valori mari ai parametrilor “Inmuiere” şi Rezistenţă. Mărimea suprafaţei de sub curba extensografică (asociată în literatură cu energia aluatului) a crescut odată cu creşterea valorii parametrilor Extensibilitate, Rezistenţă, Gluten Index, Conţinut de proteină, Capacitate de Hidratare, Timp de dezvoltare şi Stabilitate ai aluaturilor. Parametrii “Inmuiere” (la 10 şi 20 de minute) au înregistrat valori mai mari în făinurile a căror aluaturi aveau energie mai mică.

Autorii stu diului au mai constatat că volumul pânilor obţinute în urma efectuării probelor de coacere pe făinurile analizate a variat în funcţie de parametrii de calitate ai făinurilor, astfel: acesta a crescut odată cu creşterea valorii parametrilor conţinut de gluten umed, conţinut de proteină, capacitate de hidratare, timp de dezvoltare, stabilitate, energie şi extensibilitate. El a fost influenţat negativ de valori mari ale parametrilor Înmuiere şi Rezistenţă.

Un alt studiu realizat pe 40 de făinuri din recolta anului 1999 a Cehiei, de către Marie Hruskova şi colaboratorii, a arătat existenţa unor corelaţii interesante între valorile anumitor parametri de calitate ai grâului şi cei ai făinurilor, respectiv pâinii obţinute din acesta. Studiul a pus în evidenţă existenţa unor corelaţii foarte semnificative între toţi parametrii analizaţi la grâu şi parametrii corespunzători din făină. A fost evidenţiată existenţa unei corelaţii negative (r = -0,53) între elasticitatea glutenului umed din grâu şi extensibilitatea glutenului umed a făinurilor corespunzătoare, corelaţie care a mai fost evidenţiată anterior şi de Branlard şi colab. (1994).

De asemenea, autorii studiului au descris existenţa unei corelaţii pozitive între parametrul gluten index al grâului şi raportul P/L al alveogramei (raportul dintre rezistenţa şi extensibilitatea alveografică).

Parametrii conţinut de gluten umed şi conţinut de proteină ai grâului şi făinii s-au corelat pozitiv cu volumul pâinilor obţinute în urma probelor de coacere.

Parametrii cifră de cădere din grâu, respectiv făină au fost corelaţi pozitiv, coeficientul de corelaţie calculat pentru acest studiu fiind de 0,76, dependent aşa cum precizează şi autorii, de procesul de măciniş aplicat.

Un alt studiu, realizat de o serie de cercetători din S.U.A., care a avut drept scop evaluarea comparativă a principalelor metode de analiză a puterii glutenului a scos în evidenţă o serie de detalii interesante referitoare la predictibilitatea comportamentului aluatului în funcţie de o serie de parametri fizico-chimici clasici. Gaines şi colab. (2006) au luat în analiză 33 de probe de grâu reprezentând o serie de soiuri cultivate în Statele Unite. Ei au constata că trei dintre parametri utilizaţi în analiza calitativă a grâului şi făinii pot fi consideraţi superiori sub aspectul predictivităţii caracteristicilor tehnologice ale acestora: lucrul mecanic alveografic (W), înălţimea peak-ului mixografic şi capacitatea de retenţie a solvenţilor (Solvent Retention Capacity, AACC Method 56 – 11) faţă de gluten index şi indicele de sedimentare SDS.

Un studiu anterior realizat de Bettge şi colab. (1989) a avut drept obiectiv identificarea unui algoritm alveografic pentru predicţia proprietăţilor tehnologice ale grâului de panificaţie. În acest sens s-au analizat un număr total de 73 de probe de grâu ( 58 de probe de grâu moale şi 15 de probe de grâu dur, din care 6 probe de grâu roşu de primăvară şi 9 probe de grâu roşu de iarnă), sub aspectul următorilor parametri: conţinut de proteină, cenuşă, duritate, cookie diameter (determinat conform metodei 10-52 AACC), volumul pâinii rezultate în urma probei de coacere, volum specific [calculat conform relaţiei: (volum pâine – 400)/conţinut de proteină], rezistenţa (P), extensibilitatea (L) şi lucrul mecanic alveografic (W).

Rezultatele obţinute au relevat existenţa unor corelaţii foarte puternice între principalii parametri de calitate investigaţi, corelaţii care permit elaborarea unor modele predictive ale proprietăţilor tehnologice ale făinurilor destul de eficiente. Astfel, pentru făina provenită din probele de grâu moale, parametrul alveografic extensibilitate (L) a fost considerat cel mai bun regresor individual utilizabil pentru predicţia volumului pâinii, relaţia dintre aceşti doi parametri fiind caracterizată de un coeficient de corelaţie r = 0,845 şi o valoare a lui F (coeficient Fischer) de 139,5 (tabelul 3).

O investigaţie realizată de Kostyukovsky şi Zohar (2004) pe o serie de cultivare de grâu din Israel, a arătat că valoarea parametrului gluten index nu este influenţată semnificativ de nivelul conţinutului de proteină sau gluten umed. Parametrul gluten index nu a fost influenţat în mod semnificativ nici de procentul de boabe atacate de Eurygaster integriceps, cu excepţia unui singur cultivar, la care s-a evidenţiat un coeficient de corelaţie între procentul de boabe atacate şi acest parametru, de 0,78.

Parametrul Gluten index este determinat mai degrabă genetic decât fenotipic, aşa cum arată studiul realizat de Rashed şi colab. (2007) pe o serie de varietăţi de grâu cultivate în Egipt. Aceştia au evidenţiat corelaţii specifice între anumite fracţii gliadinice determinate electroforetic şi valorile parametrului gluten index.

Observaţiile noastre, realizate pe grâne obţinute din recoltele 2006, 2007 si 2008 au arătat totuşi, ca între parametrii Gluten index şi Indice de Deformare există o legătură destul de intensă (coeficientul de determinare, r² = 0,623), aşa cum se observă şi în figura 1.

Aceasta observatie sugereaza ca fiind corecta in general, supozitia conform careia un grau cu gluten index mic are un indice de deformare mare. Dar, asa cum sugereaza si valoarea coeficientului de determinare, supozitia este valabila intr-un procent de aproximativ 65 % din cazuri, sau altfel spus, valorea parametrului gluten index este influentata intr-o proporie de 65 % de valoarea indicelui de deformare. Aceasta poate fi explicatia pentru anumite cazuri „bizare”, in care grane cu valori mici ale gluten index erau caracterizate de valori relativ mici ale indicelui de deformare.

Cercetările noastre au mai arătat că între parametrii frizico – chimici ai făinii şi parametrii alveografici ai aluaturilor se stabilesc un număr mare de corelaţii semnificative, ceea ce arată că realizarea unui model predictiv al caracteristicilor alveografice pe seama caracteristicilor fizico-chimice ale făinii, este posibil.

Toţi parametrii fizico – chimici ai fainurilor pot constitui regresori semnificativi pentru modelarea predictivă a valorilor parametrului alveografic Lucru mecanic (W). Dintre aceştia, parametrii conţinut de umiditate, conţinut de proteină, conţinut de gluten umed şi glutenul index contribuie la obţinerea unor modele mai precise decât modelele în care pe lângă parametrii precizaţi anterior participă şi conţinutul de cenuşă sau parametrul Falling number.

Extensibilitatea aluaturilor (L) poate fi modelată pe baza parametrilor fizico – chimici ai făinurilor. Cu excepţia parametrului Gluten index, a cărui introducere în model prezintă o serie de dezavantaje sub aspectul puterii de predicţie, toţi ceielalalţi parametri investigaţi pot constitui regresori foarte buni pentru modelarea acestui parametru alveografic. Cel mai bun model sub aspectul coeficientului de determinare a implicat regresorii Conţinut de umiditate, Conţinut de proteină, Conţinut de gluten umed, Faliing number şi Conţinut de cenuşă (R² = 0.971).

Cei mai buni regresori pentru parametrul alveografic Rezistenţă (P), sunt parametrii Conţinut de Umiditate, Conţinut de proteină, Falling Number şi Conţinutul de cenuşă. Contrar aşteptărilor, parametrii Gluten index şi Gluten umed nu au reprezentat regresori semnificativi pentru modelarea parametrului Rezistenţă al aluaturilor.

Cel mai important regresor în cazul tuturor modelelor predictive elaborate pentru parametrii alveografici investigaţi a fost parametrul Conţinut de umiditate. În vederea explicării acestui fapt sunt necesare cercetări suplimentare pentru a vedea dacă acest lucru este consecinţa modului în care sunt formate aluaturile specifice determinărilor alveografice (prin adăugarea unei cantităţi de soluţie salină, în raport cu umiditatea făinii) sau este o consecinţă a regimului tehnologic de măciniş specific grânelor cu umiditate tehnologică mai mare.

Ciprian Nicolae Popa, Radiana Tamba Berehoiu

Bibliografie selectiva

Bettge, A., Rubenthaler, G.L., Pomeranz, Y., 1989, Alveograph Alghoritms to Predict Functional Properties of Wheat in Bread and Cookie Baking, Cereal Chem, vol. 66, No. 2, 81-86.

Gaines, C.S., Fregeau Reid, J., Vander Kant, C., Morris, C.F., 2006, Comparision of Methods for Gluten Strenght Assessment, Cereal Chem., 83(3):284-286.

Koppel, Reine, Ingver, Anne, 2004, Investigation of components of baking quality of wheat in Estonia, International Workshop on Modelling Quality Traits and their Genetic Variablity for Wheat: A satellite meeting of the VIII ESA Congress, INRA; Clermont-Ferrand, France. 18-21 July.

Kostyukovsky, M., Zohar, D., 2004, Sunn Pest Eurygaster integriceps Put. And Wheat Quality in Israel, International Quality Grains Conference Procedings

Popa N.C., 2007, Influenţa unor amelioratori de origine vegetală şi microbiană asupra parametrilor de calitate ale făinurilor din grâu, Teză de doctorat, Facultatea de Horticultură, Universitatea de Ştiinţe Agronomice şi Medicină Veterinară, Bucureşti.

Rashed, M.A., M.H. Abou-Deif, M.A.A. Sallam, Aida A. Rizkalla, Walaa A. Ramada, 2007, Identification and Prediction af the Flour Quality of Bread Wheat gy Gliadin Electrophoresis, Journal of Applied Sciences Research, 3 (11): 1393-1399