Negli ultimi anni la cerealicoltura italiana ha dovuto confrontarsi con una tensione crescente tra sostenibilità e qualità: riduzione degli input azotati, cambiamenti climatici, nuove esigenze nutrizionali e pressioni di mercato. In questo scenario il volume “La ricerca italiana per la sostenibilità e la qualità della filiera del frumento duro” raccoglie i risultati dei Progetti PRIN 2020, PRIN 2022 e PRIN 2022 PNRR, offrendo una visione integrata della genetica applicata alla qualità della semola e della pasta.

Sul versante qualità proteica e valorizzazione industriale emergono contributi centrali:

• PanWheatGrain: sviluppo del pangenoma del frumento tetraploide e identificazione della diversa composizione metabolica della granella, con implicazioni dirette per il miglioramento genetico della qualità.

• PolyploidBreeding 4.0: integrazione tra genomica, fenomica avanzata e intelligenza artificiale per accelerare la selezione di genotipi con caratteristiche tecnologiche superiori.

• CADMIDUR: strategie genetiche e agronomiche per ridurre l’accumulo di cadmio nel frumento duro, con trasferimento delle innovazioni alla filiera della qualità (semola e pasta).

I risultati dei PRIN nel loro insieme evidenziano come variabilità genetica e gestione sostenibile possano migliorare sicurezza alimentare, qualità delle produzioni e competitività della filiera.

PanWheatGrain: il pangenoma come chiave della qualità tecnologica

Il progetto PanWheatGrain rappresenta una delle infrastrutture genomiche più avanzate applicate al frumento duro. L’analisi del pangenoma ha permesso di distinguere geni core, presenti in tutte le varietà, geni shell, variabili tra gruppi genetici, e geni cloud, rari ma potenzialmente determinanti per tratti specifici.

Questa distinzione è cruciale per la qualità proteica. Le caratteristiche della semola – contenuto proteico, composizione delle frazioni gluteniniche e gliadiniche, forza del glutine – dipendono da un insieme complesso di geni strutturali e regolatori.

Il progetto ha evidenziato differenze nella composizione metabolica della granella tra genotipi, correlazioni tra profilo genetico e parametri tecnologici e potenziali alleli funzionali utili per migliorare la qualità della pasta.

La trascrittomica ha fornito una chiave di lettura del funzionamento del pangenoma, consentendo di collegare l’espressione genica alla qualità finale del prodotto. Questo significa che la selezione varietale può oggi basarsi non solo su parametri fenotipici, ma su marcatori molecolari predittivi della performance tecnologica.

Per la filiera della pasta, ciò si traduce in maggiore uniformità industriale, migliore tenuta in cottura e stabilità qualitativa tra annate diverse.

Proteina di qualità: stabilità tecnologica in un contesto di sostenibilità

Uno dei temi centrali del quaderno riguarda l’equilibrio tra sostenibilità agronomica e qualità proteica. Ridurre gli input azotati è una priorità ambientale, ma l’azoto è direttamente correlato al contenuto proteico della granella.

La ricerca suggerisce che la soluzione non può essere esclusivamente agronomica. Occorre selezionare varietà che siano capaci di:

• mantenere elevata qualità proteica anche con fertilizzazione moderata;

• esprimere una composizione proteica favorevole alla formazione di glutine stabile;

• garantire performance industriale in condizioni ambientali variabili.

Il progetto PolyploidBreeding 4.0 ha introdotto strumenti avanzati per correlare dati genomici e dati fenotipici relativi alla qualità della granella. L’uso di genomica ad alta produttività e intelligenza artificiale consente di identificare combinazioni genetiche favorevoli, accelerando il breeding mirato alla qualità.

Parallelamente, CADMIDUR ha affrontato un aspetto spesso trascurato: la sicurezza alimentare. Ridurre l’accumulo di cadmio nel frumento duro significa migliorare la qualità sanitaria della semola e della pasta, rispondendo a standard normativi sempre più stringenti.

Il progetto ha previsto un trasferimento diretto delle innovazioni non solo alla filiera della qualità (semola e pasta), ma anche alle pratiche agronomiche e ai programmi di miglioramento genetico.

La qualità, quindi, viene intesa in senso ampio: tecnologica, nutrizionale e sanitaria.

Dalla genetica al piatto

Coltivare frumento duro in Italia non è solo una scelta agricola, ma una premessa indispensabile per sostenere la filiera della pasta, emblema del Made in Italy. La ricerca descritta nel volume dimostra che l’innovazione genetica può rafforzare questa identità.

Le nuove conoscenze generate sono trasferibili lungo l’intera filiera, ovvero dal miglioramento varietale, alla trasformazione industriale, fino al consumatore finale.

Una migliore comprensione delle basi genetiche della qualità proteica consente di progettare varietà che rispondano alle esigenze dell’industria molitoria e pastaria, riducendo variabilità e scarti.

In un contesto di cambiamento climatico, la stabilità qualitativa diventa un fattore competitivo. Le alte temperature durante il riempimento della granella possono alterare composizione proteica e struttura del glutine. Avere strumenti genetici per mitigare questi effetti significa proteggere la reputazione del prodotto finale.

La ricerca italiana, attraverso i PRIN, sta costruendo una piattaforma scientifica che integra genomica, metabolomica, fenomica e trasferimento tecnologico. Non si tratta solo di aumentare la proteina, ma di qualificarla, stabilizzarla e renderla coerente con una filiera sostenibile.

La pasta italiana del futuro nasce oggi nei laboratori di genetica e nei campi sperimentali.

Fonte: La ricerca italiana per la sostenibilità e la qualità della filiera del frumento duro. Risultati dei Progetti PRIN 2020, PRIN 2022 e PRIN 2022 PNRR.

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Qualità della granella di frumento tenero

La resa in farina della granella di frumento tenero può essere definita qualità molitoria o qualità merceologica. I valori si attestano mediamente intorno al 70%. Sono ovviamente presenti anche parametri specifici correlati al livello qualitativo, ovvero l’umidità della granella (che deve essere del 13%), il peso dei mille semi (che deve essere tra 35 e 45 g), il peso ettolitrico (tra 76 e 83 kg/ hl).

L’importanza del glutine

La qualità tecnologica, invece, si definisce come l’attitudine del frumento a essere trasformato, in particolare in farina. Il parametro fondamentale che lo definisce è il glutine. Vediamo qui di seguito come si valuta.

L’indice di glutine (Gluten Index) indica il rapporto tra glutine rimasto successivamente a separazione e centrifuga, rispetto al peso del glutine umido. Rappresenza una stima della forza di coesione del glutine in risposta ad una sollecitazione. I valori ottimali sono maggiori dell’85%.

Il farinografo di Brabender simula le fasi dell’impasto e misura la resistenza che esso oppone ad una sollecitazione meccanica costante, in condizioni operative invariate. L’esito della misura della macchina è un farinogramma, ovvero una immagine grafica del lavoro durante l’impastamento. Unità di misura sono le UB, ovvero le Unità Brabender. Nel corso della misura si aggiunge acqua fino ad arrivare a  a 500 UB. Una farina di qualità eccellente ha una stabilità superiore a 10 minuti e un indice di rammollimento tra 0 e 30 UB (quest’ultimo si misura dopo 20 min dal raggiungimento del valore massimo citato).

L’alveografo di Chopin simula il rigonfiamento dell’impasto durante la lievitazione: misura, dunque, la pressione di aria necessaria all’estensione di un campione di pasta e registra la pressione esercitata all’interno della bolla, il tutto con prove su 5 dischi di pasta. L’esito della misura della macchina è un alveogramma, che offre i valori di diversi parametri fondamentali per la definizione della qualità: P, la resistenza; L, l’estensibilità (più è elevata, maggiore è l’espandibilità della maglia glutinica); P/L che ha 0,5 come valore di riferimento (valori superiori indicano maggiore tenacità); W è la forza della farina o forza panificatrice. Quest’ultimo valore è indice del comportamento globale della farina.

Un ultimo parametro, infine, è relativo al contenuto di amido: il Falling Number o Indice di caduta misura la quantità di amilasi presente nella farina. Se questa è eccessiva, infatti, può pregiudicare la panificazione determinando un impasto molle e appiccicoso. L’indice si esprime in secondi: minore è il valore, più alta è la quantità di amilasi. I valori ottimali sono 200-250 secondi.

Fonte: Università degli Studi di Milano

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Parametri per la qualità del grano duro

Anche la qualità del frumento duro viene valutata con i parametri impiegati per il tenero, ad esempio relativamente al contenuto in glutine e ai risultati dei test di sedimentazione. Vi sono, però, ulteriori aspetti che vengono presi in considerazione, caratteristici del prodotto e della sua destinazione prevalente:
– La bianconatura, ovvero la presenza di aree dall’aspetto farinoso e biancastro all’interno dell’endosperma vitreo. Questo effetto è dovuto alla carenza di azoto ed è tollerato fino ad un limite del 20%
– La volpatura, ovvero un aspetto rosso-brunastro della cariosside, effetto di attacchi fungini. E’ tollerata fino ad un massimo del 10-12%
– L’indice di giallo che è correlato alla presenza di carotenoidi, luteina e betacarotene

Sono normate tre classi di qualità per le cariossidi di frumento duro, sulla base dei valori di determinati requisiti merceologici che vediamo riassunti nella tabella seguente:

Essiccazione della pasta di semola di grano duro

Il metodo di essiccazione della pasta è in grado di contribuire alla qualità del prodotto finale e può avvenire ad alte temperature ( >80 °C, 4-7 ore) o a basse temperature (<60 °C, 24-36 ore). Nel caso delle alte temperature la pasta assume una colorazione più caratteristica, però è bene considerare che temperature maggiori di 100°C possono determinare una riduzione del valore nutrizionale. Ad oggi sono comuni i processi a temeprature intermedie (65°C), della durata di 12-15 ore.

A titolo di esempio, riportiamo qui di seguito un estratto del disciplinare di produzione della Pasta di Gragnano IGP, relativo alla fase di essiccazione e successivo raffreddamento:

«L’ESSICCAMENTO: l’essiccazione varia a seconda dei formati e comunque avviene ad una temperatura compresa tra 40 e 85°C per un periodo compreso tra le 4 e le 60 ore. È questo il momento più delicato di tutto il ciclo produttivo. La pasta viene ventilata più volte con aria calda. Ad ogni ciclo di ventilazione si ha la caratteristica sottofase “DELL’INCARTO”, ovvero si ha la formazione di una sorta di crosta superficiale rappresentata dalla pasta esterna completamente essiccata. Per osmosi, poiché la pasta più interna e quindi non a diretto contatto con l’aria calda dell’essiccatoio, è più umida rispetto alla pasta più esterna, trasferisce umidità alla crosta superficiale ammorbidendola nuovamente. A mano a mano che l’umidità affiora viene eliminata con i successivi cicli di ventilazione con aria calda. La fase dell’essiccamento può essere ottenuta o attraverso le celle statiche, o nei tunnel per l’essiccamento nei quali circola aria calda;

IL RAFFREDDAMENTO E LA STABILIZZAZIONE: l’elemento finale dell’essiccazione è il raffreddatore che provvede a portare a temperatura ambiente la pasta ancora a temperatura d’essiccatoio e quindi a stabilizzare la propria temperatura prima di immetterla nell’ambiente esterno»

Cottura della pasta

La cottura è una fase rilevante nella preparazione della pasta e la resa alla cottura diventa un elemento per la valutazione qualitativa del prodotto, strettamente dipendente dai parametri qualitativi su indicati. Ancora, a titolo di esempio, riportiamo un estratto del disciplinare di produzione della Pasta di Gragnano IGP, relativo a questo aspetto:

«Alla cottura la “Pasta di Gragnano” IGP si presenta di:
– consistenza: soda ed elastica;
– omogeneità della cottura: uniforme;
– tenuta di cottura: buona e lunga;
– collosità: assente o impercettibile»

Tra le prove di cottura impiegate possiamo citare il metodo di D’Egidio et al., 1993 – Cereal Chem – che prevede i seguenti passaggi:
“Condizionamento a 16% di umidità per 24 ore
Macinazione con 3 passaggi di rottura e 3 di svestimento (resa della semola
Preparazione di un impasto al 33% umidità
Preparazione di spaghetti
Cucinazione di 100g in 1 l acqua non salata per 13 minuti
Dopo 9 minuti, determinazione della sostanza secca nell’acqua di cottura
Giudizio con assaggio e valutazione di collosità e consistenza (da 10 a 100)”

Fonte: Università degli Studi di Milano, Progetto BIOCER – CRA, Consorzio Gragnano Città della Pasta

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