La scienza dietro pane e pizza (I parte)

Biochimica, reologia e microbiologia della fermentazione e della matrice amido-proteica

Il presente testo analizza i fondamenti biochimici, reologici e microbiologici alla base della produzione di pane e pizza. Vengono esaminati il ruolo delle proteine del glutine (gliadine e glutenine), i sistemi fermentativi (lievito di birra e pasta acida), le variabili di dosaggio e tempo e le metodiche di impasto diretto e indiretto. L’approccio adottato è di tipo tecnologico-funzionale, con particolare attenzione alle implicazioni strutturali, aromatiche, digestive e di conservabilità del prodotto finito.

Capitolo I – Architettura proteica dell’impasto: gliadine, glutenine e maglia glutinica

Quando impastiamo farina e acqua, non stiamo solo mescolando ingredienti: stiamo attivando un sistema proteico complesso che determina struttura, consistenza e risultato finale. Alla base di tutto c’è il glutine, una rete tridimensionale che nasce dall’interazione tra due famiglie di proteine del grano: gliadine e glutenine. Capire il loro equilibrio significa comprendere perché un impasto per pizza si stende facilmente mentre quello per pane deve sostenere una struttura alta e alveolata.

1️⃣ La maglia glutinica: un equilibrio dinamico

Il glutine non esiste “già formato” nella farina. Si crea quando:

Glutenina + Gliadina + Acqua + Impastamento = Maglia glutinica

L’acqua idrata le proteine, l’energia meccanica dell’impastamento le fa interagire, e si forma una rete elastica capace di intrappolare i gas della lievitazione. Ma le due proteine svolgono ruoli diversi e complementari.

2️⃣ Il ruolo delle glutenine: forza ed elasticità

3️⃣ Il ruolo delle gliadine: estensibilità e viscosità

Le gliadine sono responsabili di:

• Estensibilità (capacità di allungarsi senza strapparsi)

• Malleabilità

• Viscosità

Grazie alle gliadine, l’impasto:

• Si stende facilmente

• Non si lacera durante la lavorazione

• Mantiene una buona lavorabilità

Se prevalgono troppo, però, l’impasto:

• Diventa molle

• Si “siede”

• Fatica a mantenere la forma

4️⃣ Pizza: serve estensibilità

Nel caso della pizza, l’obiettivo è ottenere un disco sottile che:

• Si stenda facilmente

• Non si strappi

• Non torni indietro durante la formatura

L’estensibilità è quindi fondamentale. Un impasto troppo ricco di glutenine sarebbe “gommoso” e difficile da aprire.

Per questo le farine per pizza (spesso di grano tenero) sono progettate per avere:

• Un buon equilibrio tra forza ed estensibilità

• Un rapporto P/L (tenacità/estensibilità) equilibrato o leggermente spostato verso l’estensibilità

Se l’impasto è troppo tenace, si può intervenire con:

• Maggiore maturazione (riposo più lungo)

• Aumento dell’idratazione

• Scelta di una farina con P/L più basso

In sintesi: più estensibilità = stesura facile e buona alveolatura.

5️⃣ Pane: serve forza strutturale

Perché il pane ha bisogno di più glutenine?

Il pane ha un obiettivo diverso: svilupparsi in altezza e sostenere una struttura interna ricca di alveoli.

Qui entrano in gioco:

• Elasticità

• Tenuta strutturale

• Capacità di trattenere i gas della fermentazione

Un impasto per pane necessita quindi di una maglia glutinica più robusta, con una componente maggiore di glutenine.

Se prevalgono troppo le gliadine:

• L’impasto diventa debole

• Si allarga invece di crescere

• Il pane risulta basso e poco strutturato

In sintesi: più glutenine = più forza e sviluppo verticale.

6️⃣ L’equilibrio è la chiave

Il punto fondamentale non è “quale proteina è migliore”, ma il loro rapporto.

• Troppa glutenina → impasto tenace, duro da stendere

• Troppa gliadina → impasto molle e poco stabile

• Equilibrio corretto → struttura elastica ed estensibile

La differenza tra pizza e pane sta proprio in questo bilanciamento:

7️⃣ In conclusione

• Pizza → più estensibilità (gliadine)

• Pane → più forza ed elasticità (glutenine)

La qualità di un impasto non dipende solo dalla quantità di proteine, ma dalla loro interazione, dalla lavorazione, dall’idratazione e dai tempi di maturazione. Ogni volta che stendiamo una pizza o modelliamo un pane, stiamo lavorando con un delicato equilibrio molecolare: una vera architettura proteica che trasforma farina e acqua in una struttura viva, elastica ed estensibile.

Capitolo II – Fermentazione in panificazione e pizzeria professionale

Ruolo del lievito di birra e della pasta acida, quantità, tempo e metodiche di impasto

1. Introduzione

La fermentazione rappresenta il cuore biologico e tecnologico della panificazione e della pizzeria professionale. Non si limita alla produzione di gas per l’aumento di volume dell’impasto, ma determina in modo profondo:

• Struttura meccanica

• Estensibilità

• Alveolatura

• Profilo aromatico

• Digeribilità

• Conservabilità

Il professionista non gestisce semplicemente una “lievitazione”, ma un processo biochimico complesso in cui interagiscono:

• Microrganismi

• Enzimi endogeni della farina

• Proteine del glutine

• Amidi

• Tempo

• Temperatura

Questo capitolo analizza in modo sistematico il ruolo del lievito di birra e della pasta acida, l’influenza del dosaggio e del tempo fermentativo, e l’impatto delle metodiche (impasto diretto e indiretto con biga) sul prodotto finito.

2. Il ruolo del lievito di birra

2.1 Natura microbiologica

Il lievito di birra è costituito prevalentemente da Saccharomyces cerevisiae, microrganismo unicellulare capace di metabolizzare gli zuccheri semplici presenti nell’impasto.

La fermentazione alcolica produce:

• Anidride carbonica (CO₂)

• Etanolo

• Metaboliti secondari (esteri, alcoli superiori, aldeidi)

La CO₂ viene trattenuta dalla maglia glutinica e genera l’aumento di volume.

2.2 Effetti tecnologici

Il lievito di birra:

• Fornisce gas per lo sviluppo strutturale

• Stimola l’attività enzimatica indirettamente

• Influenza il ritmo fermentativo

• Determina parte del profilo aromatico

Non modifica significativamente il pH dell’impasto (acidità limitata), pertanto l’effetto sulla struttura proteica è principalmente meccanico e fermentativo, non acidificante.

3. Il ruolo della pasta acida

3.1 Natura microbiologica

La pasta acida è un ecosistema composto da:

• Lieviti selvaggi

• Batteri lattici (omo- ed eterofermentanti)

Questi microrganismi producono:

• CO₂

• Acido lattico

• Acido acetico

• Enzimi proteolitici

• Composti aromatici complessi

3.2 Effetti tecnologici

4. Quantità e tempo: principi generali

4.1 Relazione tra dosaggio e velocità

La quantità di agente fermentante regola:

• Velocità di produzione di CO₂

• Intensità metabolica

• Durata del processo

Principio fondamentale:

• Più lievito → fermentazione rapida

• Meno lievito → fermentazione lenta

Tuttavia, la velocità non coincide con la maturazione.

4.2 Il tempo come variabile chiave

Il tempo consente:

• Degradazione enzimatica degli amidi (amilasi)

• Parziale idrolisi proteica

• Riorganizzazione della rete glutinica

• Formazione di metaboliti aromatici

Una fermentazione breve può produrre volume, ma non necessariamente maturazione strutturale e biochimica.

5. Effetti sulla digeribilità

5.1 Definizione tecnica

Per digeribilità si intende:

• Riduzione del carico fermentabile intestinale

• Parziale predigestione di amidi e proteine

• Migliore organizzazione strutturale della mollica

Non implica assenza di glutine, ma trasformazione biochimica più avanzata.

5.2 Lievito di birra

5.3 Pasta acida

La fermentazione con pasta acida determina:

• Riduzione progressiva del pH (acidificazione controllata)

• Incremento dell’attività proteolitica (enzimi endogeni + attività microbica)

• Parziale idrolisi delle proteine del glutine

• Maggiore degradazione degli zuccheri fermentabili

• Modificazione delle proprietà reologiche della maglia glutinica

Effetti tecnologici e fisiologici misurabili

Le fermentazioni prolungate con pasta acida comportano:

• Riduzione del contenuto di carboidrati fermentabili residui

• Parziale predigestione proteica

• Migliore organizzazione strutturale della mollica

• Rallentamento della risposta glicemica rispetto a fermentazioni brevi

• Maggiore stabilità microbiologica del prodotto

L’insieme di questi fattori può determinare:

• Riduzione del carico fermentativo intestinale

• Minore produzione di gas a livello intestinale rispetto a impasti a fermentazione rapida

La risposta fisiologica individuale può variare in funzione di condizioni personali, ma i meccanismi biochimici sopra descritti sono oggettivamente misurabili.

6. Effetti su pizza e pane

6.1 Pizza

6.2 Pane

7. Metodiche di impasto

7.1 Impasto diretto

7.1.1 Definizione

Tutti gli ingredienti vengono miscelati in un’unica fase.

7.1.2 Dinamica fermentativa

• Idratazione completa immediata

• Fermentazione unica

• Struttura costruita progressivamente

7.1.3 Effetti sul prodotto

7.2 Impasto indiretto con biga

7.2.1 Definizione

Prefermento solido (45–50% idratazione) con:

• Farina

• Acqua

• Piccola quantità di lievito

Fermentazione 16–24 ore prima dell’impasto finale.

7.2.2 Dinamica biochimica

Durante la maturazione della biga:

• Attivazione enzimatica anticipata

• Produzione di acidi organici leggeri

• Pre-maturazione del glutine

• Sviluppo di precursori aromatici

7.2.3 Effetti sul prodotto

8. Confronto sistemico

9. Principio integrato di progettazione

In ambito professionale, la progettazione dell’impasto considera simultaneamente:

• Tipo di agente fermentante

• Dosaggio

• Tempo

• Temperatura

• Metodica (diretta o indiretta)

Non esiste una soluzione universalmente migliore, ma un equilibrio coerente con:

• Identità del prodotto

• Obiettivi sensoriali

• Struttura desiderata

• Organizzazione produttiva

10. Conclusione

La fermentazione non è un passaggio accessorio, ma un processo di trasformazione strutturale e biochimica. La quantità di lievito, la scelta tra lievito di birra e pasta acida, il tempo di maturazione e la metodica adottata (diretto o biga) costituiscono strumenti di ingegneria alimentare applicata. Il professionista non si limita a “far lievitare” un impasto: progetta il comportamento della materia nel tempo per ottenere un risultato strutturale, aromatico e funzionale coerente con l’identità del prodotto finale.

Bibliografia essenziale

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Lievito di birra e fermentazione alcolica

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8. Gobbetti, M., De Angelis, M., Di Cagno, R., Calasso, M., & Archetti, G. (2019).
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Digeribilità, risposta glicemica e trasformazioni enzimatiche

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    Impact of sourdough on the texture of bread.
    Food Microbiology, 24(2), 165–174.
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    Delayed gastric emptying rate may explain improved glycaemia in healthy subjects to a starchy meal with added vinegar.
    European Journal of Clinical Nutrition, 52(5), 368–371.
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13. Katina, K., Salmenkallio-Marttila, M., Partanen, R., Forssell, P., & Autio, K. (2006).
    Effects of sourdough and enzymes on staling of high-fibre wheat bread.
    LWT – Food Science and Technology, 39(5), 479–491.
    DOI: 10.1016/j.lwt.2005.03.013

Focus su digeribilità

1️⃣ Arendt et al., 2007

Impact of sourdough on the texture of bread
Food Microbiology, 24(2), 165–174.

Obiettivo dello studio

Analizzare l’effetto della fermentazione con pasta acida su:

• Struttura della mollica

• Texture

• Retrogradazione dell’amido

• Shelf life

Punti chiave rilevanti per la digeribilità

1. Acidificazione controllata

   • Riduzione del pH

   • Influenza sulla gelatinizzazione e retrogradazione dell’amido

2. Modifica della struttura dell’amido

   • L’acidità rallenta la retrogradazione

   • Migliore ritenzione idrica

   • Maggiore stabilità della mollica

3. Interazione glutine–amido

   • La fermentazione acida modifica la matrice proteica

   • Migliore distribuzione dell’amido nella rete glutinica

Implicazioni sulla digeribilità

La digeribilità viene influenzata attraverso:

• Maggiore accessibilità enzimatica all’amido

• Struttura meno compatta e meno collassata

• Rilascio glucidico più modulato

In termini tecnici: la fermentazione acida modifica la microstruttura della matrice amido-proteica, influenzando la cinetica digestiva.

2️⃣ Liljeberg & Björck, 1998

Delayed gastric emptying rate may explain improved glycaemia…
European Journal of Clinical Nutrition, 52(5), 368–371.

Obiettivo dello studio

Valutare l’effetto dell’acidità alimentare sulla risposta glicemica post-prandiale.

Punti chiave

1. Riduzione del pH del pasto

   • Rallenta lo svuotamento gastrico

2. Risposta glicemica più graduale

   • Minore picco glicemico

   • Migliore controllo dell’assorbimento del glucosio

3. Meccanismo fisiologico

   • L’ambiente più acido modifica la velocità di digestione e assorbimento

Implicazioni per pane e pizza

Nel pane a pasta acida:

• Il pH più basso

• La presenza di acidi organici

possono contribuire a:

• Rallentare la cinetica digestiva

• Ridurre la velocità di rilascio del glucosio

Digeribilità non significa “meno calorie”, ma rilascio metabolico più modulato.

3️⃣ Katina et al., 2006

Effects of sourdough and enzymes on staling of high-fibre wheat bread
LWT – Food Science and Technology, 39(5), 479–491.

Obiettivo dello studio

Analizzare l’effetto di:

• Pasta acida

• Attività enzimatica

• Struttura della fibra

su:

• Raffermamento

• Retrogradazione

• Texture

Punti chiave

1. Attività enzimatica prolungata

   • Maggiore degradazione degli amidi

   • Parziale idrolisi delle strutture polisaccaridiche

2. Rallentamento della retrogradazione

   • Migliore stabilità della mollica nel tempo

3. Interazione enzimi–struttura

   • Maggiore modificazione della matrice strutturale

Implicazioni per la digeribilità

• Amido parzialmente modificato → diversa risposta enzimatica digestiva

• Maggiore disponibilità enzimatica

• Riduzione di substrati fermentabili residui

La fermentazione lunga altera la struttura del carboidrato prima della cottura.

Cosa si intende scientificamente per “digeribilità” nel pane e nella pizza fermentati a lungo.

Sulla base dei tre studi, possiamo definirla come:

1️⃣ Modificazione strutturale della matrice

• Riorganizzazione glutine–amido

• Maggiore accessibilità agli enzimi digestivi

2️⃣ Riduzione del carico fermentabile residuo

• Minore presenza di zuccheri rapidamente fermentabili

3️⃣ Modulazione della risposta glicemica

• Rilascio più lento del glucosio

• Effetto tampone dell’acidità

4️⃣ Influenza sullo svuotamento gastrico

• pH più basso → svuotamento rallentato

• Assorbimento più graduale

Sintesi tecnica finale

La digeribilità in pane e pizza fermentati a lungo si ottiene attraverso:

• Tempo (maturazione enzimatica)

• Acidificazione (pasta acida)

• Modificazione strutturale di amido e proteine

• Riduzione del carico fermentabile residuo

• Modulazione della risposta glicemica

È un effetto biochimico strutturale, non una proprietà “percepita”.

Le trasformazioni enzimatiche e microbiche non riguardano solo amido e aromi: in condizioni specifiche, coinvolgono anche la frazione proteica del glutine, rimodellandone il profilo peptidico. Questo tema viene trattato nel Capitolo III

La scienza dietro pane e pizza

Capitolo I – Gliadine e glutenine: i mattoncini essenziali

Capitolo II – Fermentazione in panificazione e pizzeria professionale

Capitolo III – Degradazione del glutine durante fermentazione (pubblicato a parte)

Capitolo IV – Evidenze scientifiche e limiti applicativi (pubblicato a parte)