Proteine di riserva del frumento, rapporto GLIA/GLUT e implicazioni strutturali, reologiche e immunologiche

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by luciano on 29 August 2026

Riassunto

Le proteine di riserva del frumento che formano il glutine comprendono gliadine prevalentemente monomeriche e glutenine polimeriche. Le prime contribuiscono soprattutto alla viscosità e all’estensibilità dell’impasto; le seconde, attraverso polimeri stabilizzati da ponti disolfuro intermolecolari, sostengono elasticità, resistenza e stabilità. Il rapporto GLIA/GLUT — quantità di gliadine divisa per quantità di glutenine — è quindi un indicatore utile dell’equilibrio fra le due frazioni, ma non è una proprietà assoluta della specie: dipende da genotipo, ambiente, fertilizzazione, matrice e metodo analitico. Nei confronti eseguiti con procedure omogenee, il frumento tenero presenta in genere rapporti più bassi, mentre farro, frumento duro, farro dicocco e soprattutto monococco mostrano spesso rapporti più elevati. Nel più ampio dataset comparativo disponibile, basato su 15 cultivar per specie coltivate in quattro località, i valori osservati furono 1,6–3,8 nel frumento tenero, 2,3–4,8 nel farro, 2,1–7,5 nel duro, 3,0–11,1 nel dicocco e 3,7–12,1 nel monococco [3]. Questi intervalli descrivono quello specifico disegno sperimentale e non vanno trasformati in soglie universali. Sul piano tecnologico, un rapporto elevato è generalmente associato a impasti più morbidi ed estensibili, meno stabili e con minore capacità panificatoria; tuttavia il rapporto da solo non esaurisce la qualità. Contano anche quantità totale di proteine, composizione delle subunità HMW-GS e LMW-GS, dimensione dei polimeri, quota di glutenin macropolymer, distribuzione delle masse molecolari e interazioni con amido, lipidi, fibre ed enzimi [1–5]. Sul piano clinico, infine, GLIA/GLUT non misura la sicurezza per la celiachia né la digeribilità individuale: il monococco contiene sequenze capaci di attivare la risposta celiaca e non è idoneo a una dieta senza glutine [9– 11].

Che cosa sono gliadine e glutenine

Nel chicco di frumento le proteine si distinguono tradizionalmente in albumine, globuline, gliadine e glutenine in base alla solubilità. Gliadine e glutenine sono le principali proteine di riserva dell’endosperma e, dopo idratazione e impastamento, costituiscono la componente proteica del glutine [1].

1.1 Gliadine

Le gliadine sono per lo più proteine monomeriche, solubili in miscele idroalcoliche. In base a mobilità elettroforetica e sequenza vengono raggruppate soprattutto in α/β-, γ- e ω-gliadine. Molte α/β- e γ-gliadine possiedono ponti disolfuro intramolecolari, ma normalmente non costruiscono i grandi polimeri intermolecolari tipici delle glutenine. Nel sistema impasto agiscono prevalentemente come componenti viscose e plasticizzanti: favoriscono scorrimento ed estensibilità e riducono, entro certi limiti, la rigidità della rete [1,2].

1.1.1 Le sottoclassi non sono equivalenti

La classificazione α/β, γ e ω non è soltanto descrittiva: riflette differenze di sequenza, contenuto di zolfo, struttura e modalità d’interazione con la rete. Le funzioni non sono però rigide e isolate; ogni frazione comprende molte proteine e alleli, e l’effetto osservato dipende dalla farina nella quale viene inserita.

α/β-gliadine: sono ricche di glutammina e prolina e possiedono normalmente sei cisteine, impegnate in tre ponti disolfuro intramolecolari. Non entrano stabilmente nel macropolimero gluteninico, ma partecipano a legami a idrogeno e interazioni idrofobiche. Negli esperimenti di aggiunta aumentano soprattutto mobilità ed estensibilità, con un effetto di indebolimento generalmente meno marcato di quello delle γ- e ω-gliadine [12,13].
γ-gliadine: possiedono in genere otto cisteine e una struttura intramolecolare più ricca di ponti disolfuro. Restano prevalentemente monomeriche, ma interagiscono fortemente tramite legami non covalenti; durante la cottura alcune possono legarsi covalentemente alle glutenine attraverso reazioni di scambio sulfidrile-disolfuro. In prove controllate, la frazione γ ha prodotto la maggiore riduzione del tempo d’impastamento e della resistenza massima all’estensione, indicando un forte effetto di ammorbidimento e fluidificazione [12,14].
ω-gliadine: sono molto ricche di glutammina e prolina, povere o prive di cisteina e quindi incapaci, salvo rare varianti, di formare ponti disolfuro. Dipendono soprattutto da legami a idrogeno e interazioni idrofobiche. Sono la frazione più tipicamente viscosa: riducono tenuta e altezza del pane e, in un’indagine del 2024 su 74 genotipi, la loro quota relativa è risultata positivamente associata all’adesività dell’impasto [13,15].

1.2 Glutenine

Le glutenine sono assemblate in polimeri mediante ponti disolfuro intermolecolari. Le loro subunità sono classificate in HMW-GS (high-molecular-weight glutenin subunits) e LMW-GS (low- molecular-weight glutenin subunits). Le HMW-GS rappresentano una quota quantitativamente minore, ma influenzano in modo rilevante dimensione e architettura dei polimeri; le LMW-GS sono più abbondanti e contribuiscono anch’esse alla rete. L’insieme conferisce resistenza alla deformazione, elasticità, capacità di recupero e stabilità all’impastamento [1,2].

1.3 Il glutine è un sistema: il ruolo centrale del glutenin macropolymer

Descrivere il glutine come semplice somma di gliadine e glutenine è utile ma incompleto. La proprietà decisiva non è soltanto quanta glutenina è presente, ma quanta parte di essa è organizzata in polimeri molto grandi e come tali polimeri sono connessi. La frazione di massimo interesse tecnologico viene indicata come glutenin macropolymer (GMP), macropolimero gluteninico, oppure — secondo il metodo di estrazione — come unextractable polymeric protein (UPP), proteina polimerica non estraibile in SDS senza un agente riducente. GMP e UPP non sono sinonimi analitici perfetti, ma descrivono entrambi la porzione più aggregata e meno solubile della rete gluteninica [2,16]. Il macropolimero si forma soprattutto mediante ponti disolfuro intermolecolari. Le HMW-GS funzionano come elementi di estensione e ramificazione dell’ossatura, mentre le LMW-GS, più numerose, ampliano e collegano la rete. Non si tratta di una maglia immobile: durante idratazione e impastamento ponti disolfuro, legami a idrogeno e interazioni idrofobiche si rompono e si riformano. L’energia meccanica orienta e avvicina le catene; lo scambio sulfidrile-disolfuro consente una redistribuzione dei collegamenti. Si sviluppa così una rete continua capace di deformarsi, immagazzinare energia elastica e recuperare parzialmente la forma. La quantità di GMP/UPP e la distribuzione delle dimensioni molecolari sono spesso più strettamente correlate a forza dell’impasto e volume del pane del contenuto proteico totale o del solo GLIA/GLUT. Se il polimero è abbondante, di grande massa e ben connesso, le pareti delle bolle resistono alla pressione dei gas. Se è scarso o depolimerizzato, l’impasto può contenere molte proteine ma comportarsi ugualmente come un sistema debole, viscoso e cedevole [2,16,17]. Le gliadine occupano gli spazi fra questi polimeri e ne modulano la mobilità. Acqua, amido, lipidi, arabinoxilani, fibre, sali, enzimi e stato redox modificano ulteriormente idratazione e contatti fra proteine. Due farine con lo stesso GLIA/GLUT possono quindi avere prestazioni diverse se differiscono per GMP/UPP, rapporto HMW-GS/LMW-GS, alleli presenti, distribuzione delle masse molecolari o quantità totale di proteine [2,4,5].

Figura 1 — Il macropolimero gluteninico come collegamento tra composizione proteica e proprietà dell’impasto.

Definizione e corretta interpretazione del rapporto GLIA/GLUT

Il rapporto è definito come: GLIA/GLUT = gliadine totali / glutenine totali Un valore 2 significa che, nel materiale quantificato con quel metodo, le gliadine sono due volte le glutenine. Se — e solo se — le due quantità sono espresse sulla stessa base e la loro somma rappresenta il glutine considerato, la quota relativa può essere ricavata matematicamente: quota gliadine = R / (1 + R); quota glutenine = 1 / (1 + R).

GLIA/GLUT (R)	Gliadine sul totale GLIA + GLUT	Glutenine sul totale GLIA + GLUT
2,0	66,7%	33,3%
4,0	80,0%	20,0%
8,0	88,9%	11,1%
12,0	92,3%	7,7%

Queste percentuali non indicano la quota sul totale delle proteine della farina e non permettono di calcolare automaticamente le HMW-GS. Per farlo servirebbe conoscere anche la composizione interna della frazione gluteninica. Nel testo precedente questo passaggio veniva trattato come proporzionalità diretta: è una semplificazione non giustificata.

Confronto tra specie: che cosa mostrano davvero i dati

Il confronto più informativo è quello nel quale specie diverse sono coltivate e analizzate con lo stesso protocollo. Geisslitz e collaboratori hanno studiato 300 campioni: 15 cultivar per ciascuna di cinque specie, coltivate in quattro località nello stesso anno. Le farine erano integrali e le frazioni proteiche furono determinate con una procedura spettrofotometrica adattata e validata rispetto alla RP-HPLC [3].

Specie	Ploidia / genoma	Intervallo GLIA/GLUT osservato
Frumento tenero (T. aestivum)	esaploide, AABBDD	1,6–3,8
Farro spelta (T. spelta)	esaploide, AABBDD	2,3–4,8
Frumento duro (T. durum)	tetraploide, AABB	2,1–7,5
Farro dicocco (T. dicoccum)	tetraploide, AABB	3,0–11,1
Monococco (T. monococcum)	diploide, AA	3,7–12,1

La tendenza è netta: nel medesimo disegno sperimentale il monococco si colloca generalmente verso valori più elevati, mentre il frumento tenero presenta valori più bassi. Gli intervalli, tuttavia, si sovrappongono. Non è quindi corretto attribuire a ciascuna specie un unico valore né dedurre la specie dal rapporto misurato [3]. Un precedente studio standardizzato su otto cultivar per specie, coltivate in un’unica località, aveva trovato rapporti medi indicativi di circa 2,6 nel frumento tenero, 3,5 nel farro, 5,2 nel dicocco e 8,0 nel monococco. Lo stesso studio mostrò che contenuto di glutenine, HMW-GS e glutenin macropolymer erano predittori del volume del pane più informativi del solo contenuto proteico [2].

3.1 Perché i valori non devono essere trasferiti senza cautela

Il rapporto varia tra cultivar della stessa specie.
Ambiente, temperatura, disponibilità idrica e azoto modificano accumulo e proporzioni delle frazioni.
Farina bianca, semola, farina integrale, glutine isolato e granella intera non sono matrici equivalenti.
Estrazione Osborne, RP-HPLC, SE-HPLC, LC-MS ed ELISA non misurano necessariamente le stesse popolazioni proteiche con la stessa resa.
Anche calibranti, solubilizzazione delle glutenine e base di espressione del risultato possono cambiare il valore finale. Un confronto recente tra RP-HPLC ed ELISA su 80 farine di frumento tenero è istruttivo: la RP- HPLC fornì un intervallo GLIA/GLUT di 1,3–2,9 (mediana 2,0), mentre l’ELISA diede 0,8–7,5 (mediana 2,3); la correlazione fra i rapporti ottenuti con i due metodi fu debole [6]. Il rapporto deve dunque essere accompagnato da matrice, protocollo e unità di calcolo.

Perché il monococco tende ad avere un rapporto elevato

Il monococco possiede il solo genoma A. Il frumento duro possiede i genomi A e B; il frumento tenero A, B e D. Questa diversa architettura genomica significa che il monococco dispone di un solo locus omeologo Glu-1 per le HMW-GS, mentre i frumenti poliploidi possiedono loci sui diversi genomi. È corretto parlare di un numero minore di loci omeologhi disponibili, ma non di una necessaria “scarsa diversità” del locus Glu-A1: nelle popolazioni diploidi esiste un’ampia variabilità allelica [7]. La minore dotazione genomica non determina da sola il rapporto. Il fenotipo finale dipende dall’espressione degli alleli, dalla quantità relativa di gliadine e glutenine, dalla composizione HMW/LMW e dalla capacità di costruire polimeri di grandi dimensioni. Nei dataset comparativi il monococco presenta spesso meno glutenine, meno HMW-GS e meno glutenin macropolymer, coerentemente con impasti più morbidi e prestazioni panificatorie mediamente inferiori [2,3].

4.1 Le gliadine come plasticizzanti

Un plasticizzante è una molecola che, inserendosi fra catene polimeriche, ne aumenta la mobilità relativa e riduce la rigidità complessiva. Le gliadine svolgono una funzione analoga perché sono molecole relativamente compatte e prevalentemente monomeriche: non prolungano la rete mediante ponti disolfuro intermolecolari, ma si collocano fra i polimeri di glutenina e interagiscono con essi soprattutto attraverso legami a idrogeno e forze idrofobiche. In questo modo aumentano la distanza e la possibilità di scorrimento fra segmenti gluteninici, riducono la densità effettiva dei collegamenti elastici per unità di volume e facilitano la dissipazione dell’energia. A livello reologico diminuiscono tempo e lavoro necessari all’impastamento, resistenza all’estensione e stabilità, mentre aumentano deformabilità ed estensibilità. L’acqua coopera a questo effetto: idratando proteine e gruppi polari, scherma parte delle interazioni proteina-proteina e accresce ulteriormente la mobilità molecolare [4,5,12,13]. “Plasticizzante” non significa però sostanza inerte. Le diverse gliadine hanno struttura, idrofobicità e comportamento differenti; α/β- e γ-gliadine possono partecipare ad aggregazioni non covalenti e, in certe condizioni di cottura, a collegamenti con le glutenine. Il termine descrive quindi il loro effetto medio sul sistema, non una funzione identica per ogni molecola [12–14].

Conseguenze reologiche, adesività e qualità panificatoria

A parità delle altre condizioni, un aumento di GLIA/GLUT tende a spostare l’equilibrio dalla risposta elastica verso quella viscosa. Gli esperimenti nei quali gliadine e glutenine sono state aggiunte in proporzioni controllate mostrano che più glutenine aumentano tempo di impastamento e resistenza all’estensione e riducono l’estensibilità; più gliadine producono l’effetto opposto [4,5]. In termini pratici, un rapporto elevato è spesso associato a:

sviluppo più rapido ma minore tolleranza all’impastamento prolungato;
impasto più morbido, adesivo o cedevole;
maggiore estensibilità e minore resistenza allo stiramento;
minore capacità di stabilizzare le bolle di gas durante fermentazione e cottura;
volume specifico del pane mediamente inferiore. Queste sono tendenze, non equivalenze automatiche. Il valore alveografico W non può essere previsto dal solo rapporto GLIA/GLUT. Idratazione, qualità delle subunità gluteniniche, polimerizzazione, danneggiamento dell’amido, fibre, attività enzimatica e processo di panificazione possono attenuare o amplificare il risultato. Inoltre, una farina meno adatta al pane ad alto volume può essere adatta a biscotti, prodotti a bassa lievitazione o formulazioni che valorizzano l’estensibilità.

5.1 Perché un impasto diventa adesivo

L’adesività — comunemente descritta come “appiccicosità” — è la tendenza dell’impasto ad aderire a mani, utensili o superfici. Non coincide semplicemente con l’estensibilità: un impasto può allungarsi senza aderire molto, oppure essere debole e adesivo. L’adesione aumenta quando, alla superficie, prevale una fase viscosa e mobile e la rete elastica interna non sviluppa sufficiente coesione per staccarsi in modo netto. Un elevato contenuto relativo di gliadine favorisce questa condizione perché accresce lo scorrimento molecolare e riduce la continuità del macropolimero gluteninico. La rete trattiene meno efficacemente l’acqua; aumenta la quota di acqua debolmente legata o facilmente redistribuibile e si forma uno strato superficiale più mobile. Anche sovraidratazione, proteolisi, attività amilasica, riduzione dei ponti disolfuro e sovraimpastamento possono produrre o aggravare lo stesso fenomeno

[17]. Quanto alle sottoclassi, i dati non permettono di dire che l’adesività sia “dovuta alle γ-gliadine”. Le γ-gliadine hanno mostrato un forte effetto di riduzione della resistenza e del tempo d’impastamento

[12]; tuttavia, nello studio comparativo più direttamente dedicato all’adesività, questa era correlata significativamente alle ω-gliadine e non alle α/β- o γ-gliadine [15]. La formulazione più corretta è quindi: le γ-gliadine possono contribuire all’ammorbidimento; una quota elevata di ω-gliadine sembra associarsi più direttamente all’adesività; il risultato finale dipende dall’equilibrio con glutenine, GMP e acqua.

5.2 Implicazioni pratiche per il monococco

Il comportamento tipico del monococco — impasto estensibile ma fragile, ridotta tenuta in fermentazione e maggiore sensibilità alla sovralavorazione — è coerente con l’elevato GLIA/GLUT e la minore quota di polimeri gluteninici. Ciò aiuta a spiegare perché tecniche progettate per il frumento tenero forte non siano trasferibili automaticamente. Miscelazione meno aggressiva, controllo rigoroso dell’idratazione e della temperatura, acidificazione, tempi calibrati e formatura rispettosa della struttura possono diventare più importanti della ricerca di una lunga lavorazione meccanica.

Farina integrale e farina raffinata: ciò che si può affermare

Nel documento precedente si affermava che la farina integrale aumenterebbe leggermente GLIA/GLUT per una maggiore presenza di gliadine negli strati periferici, una concentrazione delle

HMW-GS nel centro dell’endosperma e una frammentazione enzimatica dei polimeri. Queste spiegazioni, presentate come meccanismo generale, non sono adeguatamente sostenute dai dati citati. L’inclusione di crusca e germe aumenta proteine non gluteniche, fibre, lipidi ed enzimi e modifica certamente il comportamento dell’impasto. Non segue però che debba aumentare in modo sistematico il rapporto fra gliadine e glutenine estratte. L’esito dipende dalla distribuzione spaziale delle frazioni, dal grado di macinazione, dall’efficienza di estrazione e dalla base analitica. Un’eventuale proteolisi durante conservazione o impasto può modificare la dimensione dei polimeri senza trasformare automaticamente glutenine in gliadine. La conclusione metodologicamente corretta è più sobria: dati ottenuti su farine integrali non vanno confrontati direttamente con dati su farine bianche o semole senza uno studio che utilizzi lo stesso genotipo, la stessa coltivazione e lo stesso metodo. Le differenze di matrice possono alterare recupero e quantificazione; non esiste una correzione universale.

Fertilizzazione azotata: può aumentare anche la forza?

L’azoto aumenta generalmente il contenuto proteico, ma gli effetti sulle singole frazioni non sono costanti. In numerosi esperimenti le gliadine rispondono più marcatamente, con un possibile aumento di GLIA/GLUT; in altri casi la risposta dipende da cultivar, dose, momento di applicazione e condizioni di crescita. Una revisione quantitativa della chimica delle proteine del glutine riporta, in uno specifico confronto, un incremento medio del rapporto di circa il 4,6% con alto apporto di azoto, non una variazione di ordine multiplo [8]. I valori molto bassi attribuiti nel documento precedente al frumento duro “a basso” e “ad alto azoto” non erano confrontabili con gli altri intervalli e non devono essere usati per sostenere una regola generale. Se il metodo, la matrice o perfino l’orientamento del rapporto (GLIA/GLUT oppure GLUT/GLIA) cambiano, numeri apparentemente simili possono significare cose diverse. Esistono però studi nei quali la concimazione azotata ha aumentato non solo la quantità di proteine, ma anche la forza tecnologica. In un esperimento triennale su frumento tenero in Italia, l’azoto tardivo alla spigatura aumentò il contenuto proteico di 1,2 punti percentuali e il valore alveografico W del 22%; tutte le frazioni del glutine aumentarono in misura simile, senza una variazione significativa dei loro rapporti relativi [18]. In questo caso la maggiore forza derivava soprattutto dalla maggiore quantità complessiva di proteine funzionali. In linee quasi isogeniche trattate con 0–120 kg N/ha alla levata, l’azoto aumentò glutenine, HMW- GS, concentrazione di ponti disolfuro e comparsa del GMP durante il riempimento della cariosside. Aumentarono anche tempo di sviluppo, stabilità e resistenza massima dell’impasto; l’entità della risposta dipendeva però dall’allele Glu-D1 [19]. Un altro studio ha osservato che l’applicazione congiunta di azoto e zolfo all’antesi accresceva proteine polimeriche, massa molecolare, compattezza, forza e consistenza [20]. La conclusione è dunque articolata: sì, l’azoto può aumentare la forza, attraverso più proteina totale e, in alcune condizioni, più glutenine e maggiore polimerizzazione. Ma non è un effetto garantito. Se l’azoto favorisce soprattutto le gliadine, se manca zolfo per sintetizzare proteine ricche di cisteina, o se genotipo e clima orientano diversamente l’accumulo, il rapporto può aumentare senza un corrispondente miglioramento della rete. Dose eccessiva, allettamento, resa, epoca di applicazione e impatto ambientale impediscono inoltre di trasformare il dato tecnologico in una raccomandazione agronomica generale.

Rapporto GLIA/GLUT e implicazioni biologiche: piani distinti

Il rapporto GLIA/GLUT è nato come descrittore compositivo e tecnologico. Non è un indice clinico di tossicità celiaca, di allergenicità o di tollerabilità nella sensibilità al frumento non celiaca.

8.1 Celiachia

Nella celiachia, peptidi ricchi in prolina e glutammina resistono parzialmente alla digestione; la transglutaminasi tissutale 2 deamida specifici residui di glutammina, aumentando l’affinità di alcuni

peptidi per HLA-DQ2 o HLA-DQ8 e favorendo l’attivazione dei linfociti T. Gli epitopi clinicamente rilevanti non sono confinati a una sola frazione: sono stati descritti nelle α-, γ- e ω-gliadine e anche in glutenine [9–11]. Il monococco può mostrare profili peptidici differenti e, in alcuni esperimenti ex vivo, rilasciare meno peptidi immunogenici rispetto ad altri frumenti. Questo non lo rende sicuro: cataloghi delle sequenze e studi di digestione dimostrano che possiede il potenziale per attivare la celiachia. Deve pertanto essere escluso dalla dieta del paziente celiaco [9–11].

8.2 Che cosa implica la struttura secondaria delle proteine

Le catene proteiche non sono fili privi di forma. Tratti locali assumono α-eliche, β-foglietti, β-turn o conformazioni disordinate; queste strutture determinano quanto le catene possono avvicinarsi, formare legami a idrogeno, esporre gruppi idrofobici e partecipare ad aggregati. Nei β-foglietti, segmenti affiancati sono stabilizzati da una rete ordinata di legami a idrogeno; un loro aumento può accompagnare aggregazione e maggiore coesione. Le α-eliche sono strutture più compatte intramolecolari; le regioni disordinate offrono maggiore flessibilità e accessibilità. Durante l’impastamento la conformazione cambia: uno studio FTIR ha osservato aumenti coordinati di α-elica, β-turn e β-sheet e una riduzione della random coil fino al punto di consistenza ottimale. Questo indica un progressivo ordinamento delle proteine mentre si forma la rete [21]. La relazione non è però univoca: un aumento dei β-sheet può comparire sia in una rete più aggregata e resistente, sia dopo depolimerizzazione indotta da agenti riducenti. Per interpretarlo occorre conoscere contemporaneamente ponti disolfuro, massa molecolare dei polimeri, idratazione e proprietà reologiche [17,22]. La struttura secondaria ha quindi implicazioni concrete per: capacità di aggregazione; stabilità termica; ritenzione e mobilità dell’acqua; elasticità e viscosità; accessibilità agli enzimi digestivi; modificazioni durante impastamento, fermentazione e cottura. Non costituisce però, da sola, un indice di qualità o di digeribilità: è una parte del meccanismo strutturale e deve essere letta insieme all’organizzazione del GMP e alle interazioni non covalenti.

8.3 Sensibilità non celiaca e tolleranza individuale

“Il grano monococco viene frequentemente impiegato da soggetti con sensibilità al glutine non celiaca (NCGS), pur in assenza di evidenze cliniche definitive e validate su larga scala, ferme restando le specifiche intolleranze individuali accertate in sede clinica.

Sotto il profilo della ricerca, la carenza di studi clinici strutturati si lega a dinamiche di sostenibilità economica: i finanziamenti privati tendono a concentrarsi su asset industriali proprietari, mentre le istituzioni pubbliche, vincolate da risorse limitate, danno priorità ad aree sanitarie a maggiore impatto epidemiologico.

Ciononostante, l’attuale e diffuso consumo di questa varietà funge da indicatore empirico sul territorio: un’eventuale incidenza significativa di reazioni avverse verrebbe prontamente intercettata ed evidenziata dai canali della sorveglianza sanitaria attiva, attraverso la pratica quotidiana di medici di medicina generale, gastroenterologi e nutrizionisti.”

Come usare correttamente il rapporto GLIA/GLUT

Il rapporto è informativo quando viene usato all’interno di un confronto controllato. Per interpretarlo servono almeno:

specie e cultivar;
anno e ambiente di coltivazione;
tipo di campione: granella, farina integrale, farina raffinata, semola o glutine isolato;
protocollo di estrazione e tecnica di quantificazione;
definizione esatta delle frazioni incluse;
contenuto proteico totale e contenuti assoluti di gliadine e glutenine;
se l’obiettivo è tecnologico, HMW-GS, LMW-GS, glutenin macropolymer e una misura reologica o di panificazione. Il rapporto è molto meno informativo quando viene isolato dal metodo oppure trasformato in indicatore sanitario. Due errori da evitare sono: confrontare numeri prodotti con tecniche differenti come se appartenessero alla stessa scala; e interpretare “meno glutenine” come “meno glutine” o “meno immunogenicità”.

Conclusioni

Il glutine è formato soprattutto da gliadine monomeriche e glutenine polimeriche, con funzioni reologiche complementari.
Un GLIA/GLUT elevato segnala una prevalenza relativa delle gliadine, ma il suo valore dipende da genotipo, ambiente, matrice e metodo.
Nei confronti standardizzati il monococco presenta spesso i rapporti più elevati e minori quantità di glutenine, HMW-GS e macropolimeri gluteninici.
Questa composizione contribuisce a impasti più estensibili, meno elastici e meno stabili, ma non determina da sola tutta la prestazione panificatoria.
La ploidia aiuta a comprendere l’architettura dei loci, ma non autorizza a descrivere il monococco come geneticamente poco variabile.
Non è dimostrato che la farina integrale aumenti universalmente GLIA/GLUT; confronti tra matrici diverse richiedono protocolli omogenei.
GLIA/GLUT non è un indice di sicurezza clinica. Il monococco contiene glutine e non è adatto alle persone con celiachia.
L’adesività non è attribuibile a una sola gliadina: le γ-gliadine possono ammorbidire la rete, mentre le ω-gliadine mostrano l’associazione più diretta con l’adesività nei dati disponibili.
La concimazione azotata può aumentare la forza dell’impasto, ma l’effetto dipende da genotipo, zolfo, ambiente, dose ed epoca di applicazione.
La struttura secondaria condiziona aggregazione, acqua e reologia, ma va interpretata insieme a ponti disolfuro e dimensione dei polimeri.

Nota finale — Quale struttura glutinica è più adatta a pane, pasta e pizza?

Non esiste una composizione del glutine migliore in assoluto. La qualità funzionale dipende dal prodotto e dal processo: il pane richiede soprattutto sviluppo e ritenzione dei gas; la pasta secca deve conservare una matrice proteica compatta durante cottura; la pizza deve combinare tenuta in fermentazione e facilità di stesura. Quantità proteica, GLIA/GLUT, HMW-GS, LMW-GS, GMP/UPP e interazioni con amido e acqua devono quindi essere valutati insieme.

Figura 2 — La struttura glutinica desiderabile cambia in funzione del prodotto e del processo.

Pane lievitato

Assetto desiderabile: quota relativamente elevata di glutenine e di proteine polimeriche non estraibili, GMP/UPP abbondante e distribuzione orientata verso grandi masse molecolari.
Subunità: HMW-GS capaci di sostenere polimeri lunghi e ramificati sono particolarmente importanti; nel frumento tenero alcune combinazioni, come 5+10 al locus Glu-D1, sono spesso

associate a impasti forti, ma l’effetto dipende dal fondo genetico e dall’equilibrio con le LMW- GS [4,12].

Funzione: elevata elasticità, stabilità all’impastamento, resistenza all’estensione e capacità di trattenere le bolle fino alla cottura. A parità di proteina, aumentare glutenine/gliadine tende ad accrescere forza e volume del pane ma a ridurre l’estensibilità [23].
Limite: una rete eccessivamente tenace richiede più energia, si espande con difficoltà e può produrre un impasto poco estensibile; serve quindi una quota di gliadine sufficiente a plasticizzare la rete.

Pasta secca di semola di frumento duro

Assetto desiderabile: quantità proteica adeguata e rete continua, compatta e poco permeabile, capace di inglobare i granuli di amido e limitarne il rilascio nell’acqua di cottura.
Subunità: nel duro la variabilità delle LMW-GS, soprattutto al locus Glu-B3, è spesso più determinante della sola quota di HMW-GS. Il modello LMW-2 è generalmente associato a glutine più forte rispetto a LMW-1. La γ-gliadina 45 è soprattutto un marcatore genetico collegato a LMW-2, mentre γ-42 è collegata più spesso a LMW-1; non è la γ-gliadina, da sola, a determinare la qualità [24].
Funzione: buona fermezza, minore adesività superficiale e minori perdite di solidi in cottura. Studi recenti mostrano tuttavia che, entro intervalli commerciali, il contenuto proteico può contare più della forza e che il vantaggio del glutine forte emerge soprattutto con sovracottura o semole deboli [25].
Limite: aumentare indiscriminatamente HMW-GS o forza non garantisce pasta più ferma; gli effetti dipendono da genotipo, quantità proteica, amido e temperatura di essiccazione [24,25].

Pizza

Assetto desiderabile: equilibrio intermedio fra rete gluteninica e plasticizzazione gliadinica. L’impasto deve trattenere gas durante la fermentazione ma anche stendersi in un disco sottile senza lacerarsi né ritirarsi eccessivamente.
Subunità e polimeri: servono GMP/UPP e HMW-GS sufficienti a sostenere idratazione, fermentazione e condimento; una quota eccessiva di polimeri molto grandi o un rapporto glutenine/gliadine troppo alto può aumentare tenacità e ritorno elastico. Le gliadine, entro un rapporto equilibrato, facilitano stesura ed espansione in forno.
Processo: una pizza a lunga maturazione, molto idratata o cotta in teglia richiede in genere maggiore stabilità rispetto a una pizza sottile con fermentazione breve. Per questo la composizione ottimale non può essere separata da durata, temperatura, acidificazione, proteolisi, idratazione e modalità di cottura.
Limite: il valore W, il contenuto proteico o GLIA/GLUT, considerati singolarmente, non identificano la farina ideale. Gli studi sulle pizze napoletane confermano l’utilità di combinare parametri alveografici, chimici e fermentativi [26].

Figura 3 — Il rapporto fra le due famiglie proteiche descrive un continuum, non due categorie rigide.

Per la pasta fresca all’uovo o laminata il requisito cambia ancora: una tenacità eccessiva può ostacolare la sfogliatura. La nota relativa alla pasta si riferisce quindi principalmente alla pasta secca di semola di frumento duro.

Bibliografia

[1] Wieser H. Chemistry of gluten proteins. Food Microbiology. 2007;24(2):115–119. doi:10.1016/j.fm.2006.07.004.

[2] Geisslitz S, Wieser H, Scherf KA, Koehler P. Gluten protein composition and aggregation properties as predictors for bread volume of common wheat, spelt, durum wheat, emmer and einkorn. Journal of Cereal Science. 2018;83:204–212. doi:10.1016/j.jcs.2018.08.012.

[3] Geisslitz S, Longin CFH, Scherf KA, Koehler P. Comparative study on gluten protein composition of ancient (einkorn, emmer and spelt) and modern wheat species (durum and common wheat). Foods. 2019;8(9):409. doi:10.3390/foods8090409.

[4] Dhaka V, Khatkar BS. Effects of gliadin/glutenin and HMW-GS/LMW-GS ratio on dough rheological properties and bread-making potential of wheat varieties. Journal of Food Quality. 2015;38(2):71–82. doi:10.1111/jfq.12122.

[5] Barak S, Mudgil D, Khatkar BS. Relationship of gliadin and glutenin proteins with dough rheology, flour pasting and bread making performance of wheat varieties. LWT – Food Science and Technology. 2013;51(1):211–217. doi:10.1016/j.lwt.2012.09.011.

[6] Scherf KA, et al. Rapid analysis of wheat gluten composition using a triple ELISA. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2024. doi:10.1002/jsfa.13521.

[7] Payne PI. Genetics of wheat storage proteins and the effect of allelic variation on bread-making quality. Annual Review of Plant Physiology. 1987;38:141–153. doi:10.1146/annurev.pp.38.060187.001041.

[8] Wieser H, Koehler P, Scherf KA. Chemistry of wheat gluten proteins: quantitative composition. Cereal Chemistry. 2023;100:9–22. doi:10.1002/cche.10553.

[9] Ozuna CV, Iehisa JCM, Giménez MJ, Alvarez JB, Sousa C, Barro F. Diversification of the celiac disease α-gliadin complex in wheat: a 33-mer peptide with six overlapping epitopes, evolved following polyploidization. The Plant Journal. 2015;82(5):794–805. doi:10.1111/tpj.12851.

[10] Vaccino P, Becker HA, Brandolini A, Salamini F, Kilian B. A catalogue of Triticum monococcum genes encoding toxic and immunogenic peptides for celiac disease patients. Molecular Genetics and Genomics. 2009;281:289–300. doi:10.1007/s00438-008-0412-8.

[11] Asledottir T, Rehman R, Mamone G, et al. Ancestral wheat types release fewer celiac disease related T-cell epitopes than common wheat upon ex vivo human gastrointestinal digestion. Foods. 2020;9(9):1173. doi:10.3390/foods9091173.

[12] Khatkar BS, Fido RJ, Tatham AS, Schofield JD. Functional properties of wheat gliadins. I. Effects on mixing characteristics and bread making quality. Journal of Cereal Science. 2002;35(3):299–306. doi:10.1006/jcrs.2001.0429.

[13] Khatkar BS, Barak S, Mudgil D. Effects of gliadin fractions on functional properties of wheat dough depending on molecular size and hydrophobicity. Cereal Chemistry. 2001;78(2):138–141. doi:10.1094/CCHEM.2001.78.2.138.

[14] Khatkar BS, Fido RJ, Tatham AS, Schofield JD. Functional properties of wheat gliadins. II. Effects on dynamic rheological properties of wheat gluten. Journal of Cereal Science. 2002;35(3):307–313. doi:10.1006/jcrs.2001.0430.

[15] Gao X, et al. Relationship between dough stickiness and wheat gliadin composition based on RP-HPLC. Journal of Henan Agricultural Sciences. 2024;53(6):11–17. doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.06.002.

[16] Gupta RB, Khan K, MacRitchie F. Biochemical basis of flour properties in bread wheats. I. Effects of variation in the quantity and size distribution of polymeric protein. Journal of Cereal Science. 1993;18(1):23–41. doi:10.1006/jcrs.1993.1031.

[17] Guo L, Fang F, Zhang Y, Xu D, Jin Z, Xu X. Glutathione affects rheology and water distribution of wheat dough by changing gluten conformation and protein depolymerisation. International Journal of Food Science & Technology. 2021;56(7):3157–3165. doi:10.1111/ijfs.14806.

[18] Blandino M, et al. Effect of nitrogen fertilization and fungicide application at heading on the gluten protein composition and rheological quality of wheat. Agronomy. 2021;11(9):1687. doi:10.3390/agronomy11091687.

[19] Xue C, et al. Effects of nitrogen application in the wheat booting stage on glutenin polymerization and structural–thermal properties of gluten with variations in HMW-GS at the Glu-D1 locus. Foods. 2020;9(3):353. doi:10.3390/foods9030353.

[20] Tea I, Genter T, Naulet N, Boyer V, Lummerzheim M, Kleiber D. Effect of foliar sulfur and nitrogen fertilization on wheat storage protein composition and dough mixing properties. Cereal Chemistry. 2004;81(6):759–766. doi:10.1094/CCHEM.2004.81.6.759.

[21] Seabourn BW, Chung OK, Seib PA, Mathewson PR. Determination of secondary structural changes in gluten proteins during mixing using Fourier transform horizontal attenuated total reflectance spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008;56(11):4236–4243. doi:10.1021/jf703569b.

[22] Mejri M, Rogé B, BenSouissi A, et al. Effects of catechins on the polymerisation behaviour, conformation and viscoelasticity of wheat gluten. International Journal of Food Science & Technology. 2021;56(2):753–761. doi:10.1111/ijfs.14719.

[23] Uthayakumaran S, Gras PW, Stoddard FL, Bekes F. Effect of varying protein content and glutenin-to-gliadin ratio on the functional properties of wheat dough. Cereal Chemistry. 1999;76(3):389–394. doi:10.1094/CCHEM.1999.76.3.389.

[24] Rao VS, Bhosale SB. Relationship between gluten strength and pasta firmness in Indian durum wheats. International Journal of Food Science & Technology. 2006;41(5):538–544. doi:10.1111/j.1365-2621.2005.01103.x.

[25] Wang K, Sissons M, Fu BX. Unveiling the impact of durum wheat protein quantity and quality on textural properties and microstructure of cooked pasta. Cereal Chemistry. 2023;100:765–778. doi:10.1002/cche.10627.

[26] Formato A, Pepe O. Pizza dough differentiation by principal component analysis of alveographic, microbiological, and chemical parameters. Cereal Chemistry. 2005;82(4):356–360. doi:10.1094/CC-82-0356.

Le subunità delle gliadine e glutenine nel grano monococco

Articoli

by luciano on 28 August 2026

Struttura proteica, comportamento dell’impasto e risposta del sistema immunitario

Messaggio centrale. Nel frumento monococco non basta conoscere la quantità totale di proteine o il numero delle bande elettroforetiche. Le proprietà dipendono da quali subunità sono presenti, dalla loro abbondanza, dalla posizione delle cisteine, dalla capacità delle glutenine di costruire polimeri e dai peptidi che restano dopo la digestione. Tecnologia e immunogenicità sono due piani distinti: una cultivar tecnologicamente migliore non è necessariamente biologicamente più favorevole.

I PARTE – Adesività, viscosità e macropolimero nel frumento monococco
1. Tre termini da non confondere
1.1 Adesività
L’adesività è la tendenza dell’impasto ad aderire a mani, utensili o superfici. È una proprietà di interfaccia: nasce nel contatto fra impasto e materiale esterno, ma dipende anche dalla struttura interna. Un impasto molto deformabile, con scarso recupero elastico e acqua mobile, aumenta l’area reale di contatto e può lasciare residui al distacco. Idratazione, temperatura, riposo, impastamento, amido danneggiato, pentosani e attività proteolitica possono modificarla anche senza variazioni nella sequenza delle proteine.

Limite delle evidenze. Non risultano confronti pubblicati che abbiano misurato direttamente, con lo stesso test strumentale, l’adesività di Monlis, ID331/Norberto e Hammurabi. Farinografo, alveografo, Gluten Index, sedimentazione SDS e moduli G′/G″ descrivono proprietà correlate, ma non il lavoro necessario a staccare l’impasto da una superficie.

1.2 Viscosità e viscoelasticità
La viscosità è la resistenza al flusso. L’impasto non è però un liquido semplice: è viscoelastico. Il modulo G′ rappresenta la componente elastica che immagazzina energia e tende a recuperare la forma; G″ rappresenta la componente dissipativa e viscosa. Le gliadine favoriscono mobilità ed estensibilità; le glutenine, attraverso polimeri disolfuro-legati, aumentano coesione, resistenza alla deformazione e soprattutto G′. Entrambe partecipano quindi al comportamento viscoso complessivo, ma con funzioni diverse.

La “viscosità finale” rilevata con RVA descrive prevalentemente gelatinizzazione e retrogradazione dell’amido durante riscaldamento e raffreddamento. Non equivale né alla viscosità della rete glutinica a temperatura ambiente né all’adesività dell’impasto crudo.

1.3 Macropolimero gluteninico: dalla subunità alla rete
Il glutenin macropolymer (GMP), spesso studiato anche come frazione polimerica non estraibile in SDS (UPP), è costituito da aggregati di glutenine di dimensioni molto elevate. Le subunità HMW-GS formano punti di estensione e ramificazione del polimero; le LMW-GS, più abbondanti, realizzano numerosi collegamenti e ampliano la rete. I ponti disolfuro intermolecolari costituiscono la struttura covalente, sostenuta da legami idrogeno, interazioni idrofobiche e intrecci fisici.

Durante l’idratazione e l’impastamento la rete non viene semplicemente “creata”: polimeri preesistenti si idratano, si orientano, si rompono e si riformano attraverso scambi tiolo-disolfuro. Un GMP abbondante e ben connesso è generalmente associato a maggiore elasticità, stabilità e ritenzione dei gas. Se il polimero è piccolo, poco ramificato o viene depolimerizzato, prevalgono rammollimento, flusso e collasso.

Figura 1. Dalle subunità alla rete: HMW-GS e LMW-GS costruiscono il macropolimero; le gliadine ne modulano mobilità ed estensibilità.

1.4 Le glutenine partecipano ad adesività e viscosità?
Alla viscosità e alla viscoelasticità sì: la dimensione dei polimeri, il rapporto HMW/LMW e la quota UPP/GMP influenzano resistenza al flusso, G′, stabilità e recupero. All’adesività il contributo è soprattutto indiretto. Una rete gluteninica funzionale mantiene coeso l’impasto, limita la deformazione al contatto e favorisce il distacco; una rete debole consente invece maggiore spandimento e residuo superficiale. Tuttavia una maggiore quantità di glutenine non garantisce automaticamente minore adesività: contano architettura del polimero, acqua, impastamento e rapporto con le gliadine.

✓ Glutenine fortemente polimerizzate: più coesione e recupero elastico; spesso minore tendenza a lasciare residui.

✓ Glutenine depolimerizzate o poco connesse: minore stabilità e maggiore cedimento; possibile aumento dell’adesività apparente.

✓ Adesione e coesione non sono sinonimi: un impasto può essere molto coesivo ma aderire comunque a una superficie specifica.

2. Che cosa fanno le subunità delle gliadine e delle glutenine
2.1 α/β-, γ- e ω-gliadine
Le gliadine sono prevalentemente monomeriche e agiscono come plasticizzanti: si interpongono fra i polimeri gluteninici, riducono le interazioni efficaci fra catene e facilitano lo scorrimento. Per questo aumentano estensibilità e componente viscosa. “Plasticizzare” non significa semplicemente indebolire: una quota adeguata permette alla rete di deformarsi senza rompersi; un eccesso rispetto alle glutenine rende invece l’impasto cedevole e meno stabile.

✓ α/β-gliadine: monomeri ricchi di glutammina e prolina; contribuiscono a viscosità ed estensibilità e comprendono numerosi epitopi celiaci noti.

✓ γ-gliadine: normalmente possiedono cisteine impegnate in ponti intramolecolari; varianti con cisteine libere possono modificare o terminare le catene gluteniniche. Un loro possibile ruolo nell’adesività di ID331 resta un’ipotesi da verificare.

✓ ω-gliadine: generalmente prive di cisteine, non entrano covalentemente nel GMP; partecipano soprattutto attraverso idratazione e interazioni non covalenti. Il loro numero di bande non misura da solo la quantità presente.

2.2 HMW-GS e LMW-GS
Le HMW-GS sono quantitativamente minoritarie ma decisive per l’architettura: le subunità di tipo x e y differiscono per massa, sequenza e numero di cisteine, e quindi per capacità di creare estensioni e ramificazioni. Le LMW-GS sono più numerose e costituiscono gran parte della massa del polimero; i tipi B, C e D si distinguono per mobilità e struttura, ma la classificazione elettroforetica non coincide sempre con una funzione univoca. Nel monococco, dotato del solo genoma A, il repertorio è più semplice di quello del frumento tenero esaploide, ma la variabilità allelica resta rilevante.

3. Monlis, ID331/Norberto e Hammurabi
I valori seguenti descrivono campioni, annate e protocolli specifici. Non sono costanti immutabili delle cultivar.

Parametro	Hammurabi	ID331	Monlis
Sviluppo farinografico (min)	2,0	3,7	8,0
Stabilità (min)	0,6	3,0	9,6
Rammollimento (UF)	181	68	7
Assorbimento idrico (%)	59,2	60,3	56,5
W alveografico (10⁻⁴ J)	11	52	35
P/L	0,61	6,7	6,7

3.1 Monlis
Monlis è tecnologicamente atipico nel monococco: presenta una quota gluteninica relativamente favorevole, buona sedimentazione e stabilità superiore nel gruppo studiato. L’assenza delle ω-gliadine può ridurre una componente monomerica non incorporabile nel GMP, ma non dimostra da sola l’esistenza di un polimero grande. Il vantaggio va attribuito al profilo complessivo di subunità e al rapporto gliadine/glutenine. Questo profilo tecnologico non implica minore attività biologica: negli studi comparativi Monlis ha mostrato effetti cellulari più problematici di ID331.
3.2 ID331 originario e Norberto commerciale
ID331, linea dalla quale è stato registrato Norberto, possiede una sola ω-gliadina. Nei dati CREA riportati nella tesi di Gazzelloni raggiunge W = 52, stabilità 3,0 min e rammollimento 68 UF: migliore di Hammurabi, ma ancora debole in termini assoluti e molto squilibrato nel P/L.
Un successivo campione commerciale di Norberto ha mostrato W = 84 ± 4, P/L = 1,6 ± 0,4, Gluten Index = 52 ± 2 e SDS = 58,5 ± 0,7 ml. La differenza documenta variabilità del materiale e delle condizioni; non consente, senza un esperimento controllato, di attribuire causalmente l’aumento a fertilizzazione o selezione del lotto.
La forte adesività osservata durante la lavorazione di ID331/Norberto può coesistere con sedimentazione e ritenzione dei gas accettabili. L’ipotesi di numerose γ-gliadine è plausibile come modulazione della fase viscosa, ma richiede quantificazione proteomica e un test di distacco. Non è ancora una relazione dimostrata.
3.3 Hammurabi
Hammurabi presenta 12-13 bande attribuite a ω-gliadine e, nei campioni studiati, proteina totale molto elevata ma rete estremamente debole: sviluppo e stabilità brevissimi, forte rammollimento e W molto basso. La sua adesività eccezionale osservata in pratica è compatibile con una rete poco connessa e facilmente deformabile. Le numerose ω-gliadine possono diluire la frazione polimerica, ma senza GMP/UPP, acqua libera e adesività misurati nello stesso esperimento non si può assegnare loro un peso causale.
4. Perché molte proteine non significano impasto forte
Il tenore proteico misura quanta proteina è presente, non quanta parte è organizzata in una rete funzionale. Hammurabi può superare il 20% di proteine e avere tuttavia W e stabilità bassissimi. La forza dipende dalla quota gluteninica, dalle subunità espresse, dalle cisteine disponibili, dalla dimensione dei polimeri, dal rapporto HMW/LMW, dalla proporzione gliadine/glutenine e dalle condizioni agronomiche. L’azoto può aumentare proteine e forza, ma l’effetto varia con genotipo, zolfo, dose, epoca, ambiente e saturazione della risposta.

Cultivar	Proteina osservata	Forza/stabilità	Lettura strutturale
Monlis	elevata, non decisiva	stabilità maggiore nel gruppo	rete relativamente più funzionale
ID331	elevata	forza intermedia e variabile	assetto sufficiente ma non “forte”
Hammurabi	anche >20%	W e stabilità molto bassi	molta proteina, pochi polimeri funzionali

5. Altri monococchi e limiti del confronto
Le cultivar italiane documentate comprendono Monlis, Norberto, Hammurabi, Antenato e Monili. Per Antenato e Monili sono disponibili descrizioni agronomiche, ma non una caratterizzazione comparativa completa di subunità, GMP, adesività e prestazione in pane, pizza e pasta.
Anche un monococco balcanico particolarmente debole può essere informativo, purché siano noti identità del materiale, lotto, ambiente, molitura e protocollo. La variabilità del monococco è ampia e impedisce di trasferire automaticamente a tutta la specie il profilo di una singola cultivar.
II PARTE – Rapporto fra subunità e capacità di attivare risposte avverse
1. Le subunità e il sistema immunitario
Il glutine comprende gliadine e glutenine; entrambe possono generare peptidi riconosciuti dal sistema immunitario. Nella celiachia, peptidi ricchi di prolina e glutammina resistono in parte alla digestione, possono essere deamidati dalla transglutaminasi 2 e presentati da HLA-DQ2 o HLA-DQ8 ai linfociti T.
Sono stati descritti epitopi nelle α-, γ- e ω-gliadine e anche nelle HMW- e LMW-glutenine. Le gliadine restano generalmente la sorgente più studiata e spesso immunodominante, ma “glutenina” non significa immunologicamente inerte.
1.1 Le glutenine partecipano alla risposta?
Sì, potenzialmente. Dopo riduzione o digestione, le subunità gluteniniche liberano peptidi che possono condividere motivi con epitopi gliadinici o possedere epitopi propri. Le LMW-GS sono particolarmente rilevanti per abbondanza e omologie di sequenza; epitopi sono stati segnalati anche nelle HMW-GS.
La capacità effettiva di attivare una risposta dipende però dalla sequenza della specifica subunità, dalla digestione, dalla deamidazione, dall’HLA del soggetto e dalla dose. Non può essere dedotta dalla sola classe elettroforetica o dal peso molecolare.
Avvertenza clinica. Tutto il frumento monococco contiene glutine e non è adatto alla dieta delle persone con celiachia. Una risposta media ridotta rispetto al frumento tenero non equivale a sicurezza individuale né autorizza il consumo.
2. Evidenze specifiche su ID331/Norberto
A. (1) – Omissis. D’altra parte, tenuto conto che l’incidenza e la gravità della celiachia dipendono dalla quantità e dalla nocività delle prolamine e che alcuni genotipi di grano monococco hanno una elevata qualità panificatoria accoppiata con assenza di citotossicità e ridotta immunogenicità, è atteso che l’uso delle farine di monococco nella dieta della popolazione generale, all’interno della quale si trova una elevata percentuale di individui predisposti geneticamente alla celiachia ma non ancora celiaci, possa contribuire a contenere la diffusione di questa forma di intolleranza alimentare.
Ciò lascia pensare che il grano monococco, riportato recentemente in coltivazione in Italia dai ricercatori del Consiglio per la Ricerca e la sperimentazione in Agricoltura (CRA) di Roma e Sant’Angelo Lodigiano, potrà svolgere un ruolo importante nella prevenzione della celiachia, sia direttamente sotto forma di pane e pasta sia indirettamente come specie modello per lo studio del ruolo dell’immunità innata nell’insorgenza della celiachia.
Da: Le nuove frontiere delle tecnologie alimentari e la celiachia, Norberto Pogna, Laura Gazza (2013). Volume 212, 1 December 2016, Pages 537-542.
(2) – Omissis. Abstract. A growing interest in developing new strategies for preventing coeliac disease has motivated efforts to identify cereals with null or reduced toxicity. In the current study, we investigate the biological effects of ID331 Triticum monococcum gliadin-derived peptides in human Caco-2 intestinal epithelial cells. Triticum aestivum gliadin-derived peptides were employed as a positive control.
The effects on epithelial permeability, zonulin release, viability, and cytoskeleton reorganization were investigated. Our findings confirmed that ID331 gliadin did not enhance permeability and did not induce zonulin release, cytotoxicity or cytoskeleton reorganization of Caco-2 cell monolayers.
We also demonstrated that ID331 ω-gliadin and its derived peptide ω(105–123) exerted a protective action, mitigating the injury of Triticum aestivum gliadin on cell viability and cytoskeleton reorganization. These results may represent a new opportunity for the future development of innovative strategies to reduce gluten toxicity in the diet of patients with gluten intolerance.
Protective effects of ID331 Triticum monococcum gliadin on in vitro models of the intestinal epithelium. Giuseppe Iacomino et al., 2016.
(3) – Omissis. Lo studio di Gianfrani et al. del 2015 ha evidenziato che:
“In conclusione, abbiamo dimostrato che le proteine gliadiniche del grano monococco (TM) sono sufficientemente diverse da quelle del comune frumento tenero (TA) da determinare una minore tossicità immunitaria dopo una simulazione in vitro della digestione umana.
È stato osservato che l’intensità della risposta delle cellule T ai peptidi del glutine dipende dal numero di copie del gene HLA-DQ2 nei pazienti celiaci [31]. Questo dato suggerisce un modello quantitativo, basato sul rapporto tra assetto HLA ed epitopi del glutine, per raggiungere una risposta patologica delle cellule T.
Pertanto, ipotizziamo che una dieta abituale basata su un antico grano monococco, caratterizzato da una quantità ridotta di peptidi del glutine immunotossici, possa ritardare l’insorgenza della malattia celiaca, soprattutto nei soggetti a rischio, come i familiari di primo grado di pazienti celiaci portatori degli alleli HLA associati alla celiachia.”
Conclusione
“Il grano monococco viene frequentemente impiegato da soggetti con sensibilità al glutine non celiaca (NCGS), pur in assenza di evidenze cliniche definitive e validate su larga scala, ferme restando le specifiche intolleranze individuali accertate in sede clinica.
Sotto il profilo della ricerca, la carenza di studi clinici strutturati si lega a dinamiche di sostenibilità economica: i finanziamenti privati tendono a concentrarsi su asset industriali proprietari, mentre le istituzioni pubbliche, vincolate da risorse limitate, danno priorità ad aree sanitarie a maggiore impatto epidemiologico.
Ciononostante, l’attuale e diffuso consumo di questa varietà funge da indicatore empirico sul territorio: un’eventuale incidenza significativa di reazioni avverse verrebbe prontamente intercettata ed evidenziata dai canali della sorveglianza sanitaria attiva, attraverso la pratica quotidiana di medici di medicina generale, gastroenterologi e nutrizionisti.”
III PARTE – Le subunità e gli impasti per pane, pizza e pasta
1. Ruolo delle subunità nella destinazione tecnologica
Pane, pizza e pasta richiedono equilibri diversi. Non esiste una composizione “migliore” in assoluto: conta la combinazione fra resistenza, estensibilità, stabilità nel tempo e capacità di sopportare il processo.
1.1 Le subunità gliadiniche: differenze fra pane e pasta
Nel pane le α/β- e le γ-gliadine favoriscono plasticità, estensibilità e rilassamento della rete: permettono all’impasto di espandersi sotto la pressione dei gas. Se però prevalgono rispetto alle glutenine polimeriche, la massa può diventare più adesiva, cedere durante la lievitazione e trattenere meno gas.
Le ω-gliadine, povere o prive di cisteine, partecipano poco o per nulla al macropolimero; una loro elevata presenza relativa può quindi diluire la frazione capace di costruire la rete. Nessuna famiglia gliadinica, presa isolatamente, definisce tuttavia l’attitudine alla panificazione.
Nella pasta le gliadine contribuiscono alla deformabilità necessaria durante impastamento ed estrusione, mentre la tenuta in cottura dipende soprattutto dalla matrice gluteninica, in particolare dalle LMW-GS.
Un esempio noto nel grano duro è la γ-gliadina 45, associata a glutine forte e buona qualità di cottura; la γ-gliadina 42 è invece associata più spesso a qualità inferiore. La γ-45 è però soprattutto un marcatore elettroforetico: è strettamente legata al gruppo gluteninico LMW-2, ritenuto il principale responsabile dell’effetto favorevole, mentre la γ-42 è legata a LMW-1. Poiché questi marcatori appartengono al genoma B del grano duro, non vanno trasferiti automaticamente al monococco, che possiede il solo genoma A [15].

Prodotto	Struttura desiderabile	Ruolo delle subunità	Rischio nel monococco
Pane	rete continua, estensibile e capace di trattenere gas	HMW-GS per dorsale e ramificazione; LMW-GS per connessioni; gliadine sufficienti per l’espansione	sovraimpastamento, collasso e volume basso
Pizza	equilibrio fra estensibilità, tenuta e rilassamento	glutenine per la tenuta durante la fermentazione; gliadine per la stesura senza ritorno eccessivo	adesività, strappo o impasto troppo tenace
Pasta	coesione in impasto poco idratato e resistenza in cottura	polimeri gluteninici per la matrice proteica; le gliadine modulano plasticità ed estrusione	perdita di solidi, scarsa tenuta, struttura fragile

1.2 Pane
Per il pane servono polimeri abbastanza grandi da trattenere l’anidride carbonica, ma anche gliadine sufficienti a permettere l’espansione. Monlis e ID331/Norberto possono dare risultati accettabili o buoni nel contesto del monococco, soprattutto con impastamento e lievitazione brevi.
Hammurabi non manca necessariamente di proteine: manca di una rete polimerica capace di sostenerne l’espansione.
1.3 Pizza
La pizza richiede estensibilità senza adesività incontrollata e stabilità durante la fermentazione. Un monococco con molte gliadine e pochi polimeri grandi può stendersi facilmente ma perdere forma o aderire; un P/L elevato può invece indicare tenacità e scarsa estensione.
Per il monococco servono protocolli dedicati: idratazione prudente, impastamento breve, riposi controllati e fermentazioni compatibili con la stabilità del lotto.
1.4 Pasta
Nella pasta la rete deve immobilizzare l’amido durante estrusione ed essiccazione e limitare le perdite in cottura. Il contenuto proteico elevato non basta: contano qualità del glutine, polimerizzazione e danno dell’amido.
Nei dati pubblicati Norberto mostra forza del glutine normale nel gruppo studiato, mentre Hammurabi è classificato come estremamente debole. Il comportamento può inoltre cambiare con granulometria, temperatura di essiccazione e presenza della crusca.
2. Una lettura pratica delle cultivar

2. Una lettura pratica delle cultivar

Cultivar	Pane	Pizza	Pasta	Cautela interpretativa
Monlis	migliore struttura nel gruppo; buona stabilità	potenzialmente gestibile, da calibrare sull’idratazione	possibile buona coesione	profilo proteico e immunologico atipico
ID331/Norberto	buon potenziale con processo breve	buona estensibilità possibile, ma adesività osservata	Norberto: forza normale in uno studio	ID331 originario e lotti Norberto non sovrapponibili
Hammurabi	rete insufficiente per alto volume	molto cedevole e potenzialmente adesivo	tenuta debole	adesività non misurata strumentalmente
Antenato/Monili	dati insufficienti	dati insufficienti	dati insufficienti	serve caratterizzazione completa

IV PARTE – La ricerca che manca
Per collegare davvero subunità, adesività, prestazione tecnologica e risposta immunitaria serve uno studio sullo stesso raccolto e con la stessa molitura, comprendente Monlis, ID331 originario se disponibile, più lotti tracciati di Norberto, Hammurabi, Antenato, Monili e monococchi balcanici identificati.
✓ RP-HPLC e LC-MS/MS quantitativa di α/β-, γ- e ω-gliadine, HMW-GS e LMW-GS; non soltanto conteggio delle bande.
✓ SDS-PAGE/A-PAGE bidimensionale o proteomica top-down per associare ogni banda a una sequenza o proteoforma.
✓ SE-HPLC con e senza agente riducente, UPP e GMP per misurare dimensione e quota dei polimeri.
✓ Adesività strumentale con sonda Chen-Hoseney, texture analyzer o peel test, a idratazione standard e farinografica.
✓ G′, G″, tan δ, creep-recovery, farinografo, alveografo e stress relaxation.
✓ Acqua libera/legata, amido danneggiato, arabinoxilani/pentosani, attività α-amilasica e proteasica.
✓ Prove separate per pane, pizza e pasta con processi adattati ma anche un protocollo comune di confronto.
✓ Digestione gastrointestinale standardizzata, peptidomica degli epitopi, test T-cellulari e modelli epiteliali sulle stesse farine.
✓ Disegno agronomico fattoriale per azoto e zolfo, con più ambienti e annate, così da distinguere genotipo, fertilizzazione e interazione.
Un modello multivariato potrebbe stabilire se l’adesività è spiegata meglio da singole proteoforme γ o ω, dal rapporto gliadine/glutenine, da UPP/GMP, dall’acqua o da fattori non proteici. Un secondo modello potrebbe collegare le sequenze liberate dalla digestione alla risposta immunitaria. Senza misure parallele, attribuire tutto a una singola famiglia proteica resta una semplificazione.
Nota tecnica – Che cosa significano le bande elettroforetiche
In un gel elettroforetico le proteine migrano formando bande. In SDS-PAGE la separazione dipende soprattutto dalla massa apparente dopo denaturazione; in A-PAGE dipende maggiormente da mobilità e carica, ed è stata storicamente usata per le gliadine.
Una banda indica una zona di migrazione, non necessariamente una sola proteina. Proteine diverse possono co-migrare nella stessa posizione, mentre una stessa sequenza può apparire in più forme per modificazioni, processamenti o aggregazione.
L’intensità della banda fornisce al massimo una stima semiquantitativa e dipende da estrazione, colorazione, saturazione e quantità caricata. Dire che Hammurabi possiede 12-13 bande ω e ID331 una sola banda descrive un profilo elettroforetico, non dimostra che la quantità totale di ω-gliadine sia 12-13 volte maggiore. Inoltre le bande non rivelano direttamente la posizione delle cisteine, l’appartenenza al GMP, la sequenza degli epitopi o la digestibilità.
✓ Elettroforesi: ottima per confrontare profili e riconoscere polimorfismi.
✓ HPLC: migliore per quantificare famiglie e proporzioni relative.
✓ Spettrometria di massa: necessaria per identificare sequenze, proteoforme e peptidi.
✓ SE-HPLC/GMP-UPP: necessaria per descrivere dimensione e insolubilità dei polimeri.
✓ Immunologia: richiede peptidi digeriti, HLA e test cellulari; non si deduce dalla posizione di una banda.
Conclusioni
✓ Le glutenine partecipano alla viscosità e alla viscoelasticità; influenzano l’adesività soprattutto attraverso coesione e recupero, ma non la determinano da sole.
✓ Le gliadine plasticizzano la rete; α/β, γ e ω non sono intercambiabili e il numero delle bande non equivale alla loro quantità o funzione.
✓ Anche HMW- e LMW-glutenine possono generare epitopi; le evidenze specifiche sul monococco riguardano però soprattutto le gliadine e il glutine complessivo.
✓ ID331/Norberto presenta evidenze di minore attività in alcuni modelli rispetto al frumento tenero e a Monlis, ma contiene glutine e non è sicuro per i celiaci.
Bibliografia essenziale
[1] Wieser H. Chemistry of gluten proteins. Food Microbiology. 2007;24:115-119. doi:10.1016/j.fm.2006.07.004.
[2] Geisslitz S, Longin CFH, Scherf KA, Koehler P. Comparative study on gluten protein composition of ancient and modern wheat species. Foods. 2019;8:409. doi:10.3390/foods8090409.
[3] Saponaro C, Pogna NE, Castagna R, et al. Allelic variation at Gli-A1m, Gli-A2m and Glu-A1m loci and breadmaking quality in diploid wheat Triticum monococcum. Genetics Research. 1995;66:127-137. doi:10.1017/S0016672300034479.
[4] Hidalgo A, Brandolini A, Gazza L. Breadmaking performance of elite einkorn lines: evaluation of flour, dough and bread characteristics. Foods. 2023;12:1610. doi:10.3390/foods12081610.
[5] Gazza L, et al. Cooking quality and chemical and technological characteristics of wholegrain einkorn pasta obtained from micronized flour. Foods. 2022;11:2905. doi:10.3390/foods11182905.
[6] Di Stasio L, et al. Protective effects of ID331 Triticum monococcum gliadin on in vitro models of the intestinal epithelium. Food Chemistry. 2017;212:537-542. doi:10.1016/j.foodchem.2016.06.014.
[7] Di Stasio L, et al. Comparison of the in vitro toxicity of ancient Triticum monococcum varieties ID331 and Monlis. Food Research International. 2018;105:450-456. doi:10.1016/j.foodres.2017.11.051.
[8] Gianfrani C, et al. Extensive in vitro gastrointestinal digestion markedly reduces the immune-toxicity of Triticum monococcum wheat. Molecular Nutrition & Food Research. 2015;59:1844-1854. doi:10.1002/mnfr.201500126.
[9] Picascia S, et al. In celiac disease patients the in vivo challenge with diploid Triticum monococcum elicits a reduced immune response compared to hexaploid wheat. Molecular Nutrition & Food Research. 2020;64:e1901032. doi:10.1002/mnfr.201901032.
[10] Sollid LM, et al. Nomenclature and listing of celiac disease relevant gluten T-cell epitopes restricted by HLA-DQ molecules. Immunogenetics. 2012;64:455-460. doi:10.1007/s00251-012-0599-z.
[11] Juhász A, et al. Characterization and relative quantitation of wheat, rye, and barley gluten protein types by LC-MS/MS. Frontiers in Plant Science. 2019;10:1530. doi:10.3389/fpls.2019.01530.
[12] Gazzelloni G. Intolleranza al glutine e qualità nutrizionale del grano monococco. Tesi di dottorato, Università Campus Bio-Medico di Roma, 2014.
[13] Moi L. Valutazione agronomica e tecnologica di Monlis, ID331 e Hammurabi coltivati in Sardegna. Tesi sperimentale, Università di Sassari, 2013-2014.
[14] Cao Y, et al. Relationship between dough stickiness and wheat gliadin composition based on RP-HPLC. Journal of Henan Agricultural Sciences. 2024;53(6):11-17. doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.06.002.
[15] Payne PI, Jackson EA, Holt LM. The association between γ-gliadin 45 and gluten strength in durum wheat varieties: a direct causal effect or the result of genetic linkage? Journal of Cereal Science. 1984;2:73-81. doi:10.1016/S0733-5210(84)80020-X.

Effetti dell’utilizzo della pasta acida e/o lievito nella fermentazione del glutine: evidenze scientifiche

Articoli

by luciano on 20 February 2026

Studi primari (evidenze principali)

1. Effetti di co-fermentazione LAB + lievito sulla degradazione del glutine

Titolo: Effects of Co-Fermentation with Lactic Acid Bacteria and Yeast on Gliadin Degradation in Whole-Wheat Sourdough

Sintesi: Lo studio valuta come ceppi selezionati di Batteri Lattici (LAB) e lievito di birra (Saccharomyces cerevisiae) co-fermentino il glutine nella pasta madre integrale. La fermentazione combinata porta a una degradazione significativa delle frazioni di gliadina e glutenina, con riduzione del contenuto di glutine. Ceppi come Lactobacillus brevis e Pediococcus pentosaceus mostrano un’elevata attività proteolitica. (MDPI)

2. Riduzione dell’allergenicità del glutine in prodotti fermentati

Titolo: From gluten structure to immunogenicity: Investigating the effects of lactic acid bacteria and yeast co-fermentation on wheat allergenicity in steamed buns

Sintesi: La co-fermentazione LAB + lievito di birra induce depolimerizzazione delle macromolecole di glutine e riduce l’immunoreattività totale rispetto ai controlli non fermentati. Osservata diminuzione significativa di α/γ-gliadine e glutenine associate alla celiachia. (PubMed)

3. Peptidi immunogenici e sourdough

Titolo: A Case Study of the Response of Immunogenic Gluten Peptides to Sourdough Proteolysis
Sintesi: La fermentazione con pasta madre modifica la struttura del glutine e il profilo di rilascio dei peptidi immunogenici durante la digestione in vitro, senza necessariamente eliminarli completamente. Studio comparativo tra pane sourdough e pane a lievitazione rapida. (PubMed)

4. Bacillus spp. isolati da sourdough e idrolisi del glutine

Titolo: Gluten hydrolyzing activity of Bacillus spp isolated from sourdough
Sintesi: Ceppi di Bacillus isolati da pasta madre degradano il peptide immunogenico 33-mer e sequenze di gliadina, riducendo il glutine sotto 110 mg/kg. Potenziale applicazione in prodotti a glutine ridotto. (SpringerLink)

5. Studio clinico pilota su prodotti fermentati

Titolo: Gluten-free sourdough wheat baked goods appear safe for young celiac patients: a pilot study
Sintesi: Fermentazione con lactobacilli selezionati e proteasi fungine riduce il glutine sotto 10 ppm. Prodotti testati su bambini celiaci in remissione mostrano buona tollerabilità clinica. (PubMed)

6. Review recente sul ruolo della fermentazione (2025)

Titolo: Sourdough Fermentation and Gluten Reduction: A Biotechnological Approach for Gluten-Related Disorders

Sintesi: La fermentazione LAB contribuisce alla riduzione dei peptidi di glutine ma non è sufficiente da sola a eliminare tutte le sequenze immunogeniche. Processi combinati con proteasi esogene risultano più efficaci. (MDPI)

Approfondimenti (studi già citati, con maggior dettaglio)

A. Bacillus spp isolated from sourdough

DOI: 10.1186/s12934-020-01388-z

Approfondimento: Lo studio dimostra l’elevata attività proteolitica dei ceppi di Bacillus contro substrati di gliadina e il peptide 33-mer. L’idrolisi estensiva porta a livelli di glutine <110 mg/kg nel sourdough fermentato.

B. Label-free quantitative proteomics and sourdough fermentation

DOI: 10.1016/j.foodchem.2023.137037

Approfondimento: L’analisi proteomica identifica 85 proteine allergeniche modulate dalla fermentazione. Alcune combinazioni microbiche mostrano riduzione di gliadine contenenti sequenze immunogeniche, suggerendo un effetto selettivo della fermentazione sulla frazione proteica del grano.

C. Yeast–bacteria interactions and immunogenicity

DOI: 10.1016/j.ifset.2023.103281

Approfondimento: Le co-colture di lieviti (Saccharomyces, Torulaspora) con Pediococcus acidilactici mostrano maggiore depolimerizzazione del glutine e riduzione dell’immunogenicità rispetto alle fermentazioni con lievito singolo.

Conclusioni generali

La fermentazione con pasta madre può degradare parzialmente il glutine e ridurre specifici peptidi immunogenici.
La riduzione non equivale a eliminazione completa: senza proteasi esogene spesso rimane glutine residuo.
L’efficacia dipende fortemente dai ceppi microbici e dalle condizioni di fermentazione.

Cosa significa tutto questo per chi cerca prodotti gluten light?

I prodotti realizzati con pasta acida (sourdough) presentano, in media, caratteristiche tecnologiche e biochimiche superiori rispetto ai prodotti ottenuti con lievitazioni rapide, soprattutto quando si parla di tollerabilità e qualità complessiva.

In particolare:

Parziale degradazione del glutine: la fermentazione prolungata favorisce l’idrolisi di alcune frazioni di gliadina e glutenina, riducendo la complessità proteica rispetto a impasti non fermentati.
Profilo peptidico modificato: anche quando il glutine non viene eliminato, la sua struttura risulta diversa, con potenziale riduzione di specifici peptidi immunogenici.
Maggiore digeribilità percepita: molti consumatori non celiaci riferiscono una migliore tolleranza gastrointestinale rispetto a prodotti da forno industriali a lievitazione rapida.
Riduzione di altri fattori critici: la fermentazione con pasta madre contribuisce anche alla diminuzione dei FODMAP e di alcuni composti antinutrizionali.

⚠️ Nota importante: i prodotti gluten light non sono automaticamente sicuri per i celiaci. La fermentazione tradizionale migliora la qualità e la tollerabilità, ma solo processi controllati e validati possono portare a livelli di glutine compatibili con una dieta senza glutine.

Per chi non è celiaco ma cerca prodotti più digeribili, meno stressanti per l’intestino e basati su processi fermentativi naturali, la pasta acida rappresenta oggi una delle soluzioni più interessanti supportate dalla letteratura scientifica.

Nota importante (scientifica)

La degradazione del glutine è dovuta quasi interamente ai LAB (acidificazione + proteasi).
Il lievito:

contribuisce poco direttamente alla proteolisi
ma modula l’ambiente fermentativo (pH, zuccheri, tempi)

Quindi ha senso che lo studio li analizzi insieme, ma i LAB sono i veri protagonisti.

RNA-amplicon sequencing method

Articoli

by luciano on 8 August 2021

“Gli attuali metodi commerciali di rilevamento del glutine non sono in grado di distinguere tra varianti di epitopi CD immunogeniche e non immunogeniche e quindi di quantificare con precisione il carico complessivo di epitopi CD di una data varietà di frumento. Il metodo di sequenziamento dell’RNA-amplicon è stato sviluppato per le trascrizioni di alfa-gliadina che comprendono i tre principali epitopi di CD e le loro varianti. Tale quantificazione è indispensabile per la corretta selezione delle varietà di frumento con basso potenziale in grado di causare la celiachia. “Quantitative and qualitative differences in celiac disease epitopes among durum wheat varieties identified through deep RNA-amplicon sequencing
Elma MJ Salentijn, Danny G Esselink, Svetlana V Goryunova, Ingrid M van der Meer, Luud JWJ Gilisse and Marinus JM Smulders Salentijn et al. BMC Genomics 2013, 14:905 http://www.biomedcentral.com/1471-2164/14/905

Abstract
“Background: Wheat gluten is important for the industrial quality of bread wheat (Triticum aestivum L.) and durum wheat (T. turgidum L.). Gluten proteins are also the source of immunogenic peptides that can trigger a T cell reaction in celiac disease (CD) patients, leading to inflammatory responses in the small intestine. Various peptides with three major T cell epitopes involved in CD are derived from alpha-gliadin fraction of gluten. Alpha-gliadins are encoded by a large multigene family and amino acid variation in the CD epitopes is known to influence the immunogenicity of individual gene family members. Current commercial methods of gluten detection are unable to distinguish between immunogenic and non-immunogenic CD epitope variants and thus to accurately quantify the overall CD epitope load of a given wheat variety. Such quantification is indispensable for correct selection of wheat varieties with low potential to cause CD.

Results: A 454 RNA-amplicon sequencing method was developed for alpha-gliadin transcripts encompassing the three major CD epitopes and their variants. The method was used to screen developing grains on plants of 61 different durum wheat cultivars and accessions. A dedicated sequence analysis pipeline returned a total of 304 unique alpha-gliadin transcripts, corresponding to a total of 171 ‘unique deduced protein fragments’ of alpha-gliadins. The numbers of these fragments obtained in each plant were used to calculate quantitative and quantitative differences between the CD epitopes expressed in the endosperm of these wheat plants. A few plants showed a lower fraction of CD epitope-encoding alpha-gliadin transcripts, but none were free of CD epitopes.

Conclusions: The dedicated 454 RNA-amplicon sequencing method enables 1) the grouping of wheat plants according to the genetic variation in alpha-gliadin transcripts, and 2) the screening for plants which are potentially less CD-immunogenic. The resulting alpha-gliadin sequence database will be useful as a reference in proteomics analysis regarding the immunogenic potential of mature wheat grains.

……omissis Limiting the abundance of CD epitopes in food products may reduce the risk of sensitization of the immune system of the group of people that are genetically susceptible for CD. In order to breed and select for wheat varieties with significantly reduced immunogenic potential to cause CD it is necessary to accurately estimate the quantity and quality of the CD epitope load in gluten. Up to now, the ability for high throughput quantification of CD epitopes by presently available assays based on T cell clones and on monoclonal antibodies is very limited, mainly because of the high complexity of the wheat material on the one hand, and the laboriousness of in vitro T cell assays and the promiscuity of the monoclonal antibodies on the other hand [22,23]. In addition, most commercial kits with monoclonal antibodies detect gluten, not CD epitopes.

A custom 454 sequence analysis pipeline was used to quantify CD epitopes and their variants in the alpha-gliadin transcriptomes of a set of 77 individual plants from 61 different durum wheat accessions, by determining the normalised transcript abundances for the respective CD epitopes and variants thereof.”

More information: https://www.yourgenome.org/facts/what-is-the-454-method-of-dna-sequencing

Nota:

Il sequenziamento del DNA è la determinazione dell’ordine dei diversi nucleotidi (quindi delle quattro basi azotate che li differenziano, cioè adenina, citosina, guanina e timina) che costituiscono l’acido nucleico.

La sequenza del DNA contiene tutte le informazioni genetiche ereditarie del nucleo, plasmidi, mitocondri e cloroplasti che sono alla base per lo sviluppo di tutti gli organismi viventi. All’interno di questa sequenza sono codificati i geni di ogni organismo vivente, nonché le istruzioni per esprimerli nel tempo e nello spazio (regolazione dell’espressione genica). Determinare la sequenza è dunque utile nella ricerca del perché e come gli organismi vivono.

La conoscenza del genoma risulta quindi utile in ogni campo della biologia e l’avvento di metodi per il sequenziamento del DNA ha accelerato significativamente la ricerca.

Ricerca di varietà di grani a basso impatto su soggetti geneticamente predisposti alla celiachia

Articoli

by luciano on 27 July 2021

Cercare di prevenire, per quanto possibile, la celiachia è una sfida di grande importanza, né sono testimoni i molti studi che sono stati fatti sia per ricercare grani a basso contenuto di peptidi immunogenici (In search of tetraploid wheat accessions reduced in celiac disease-related gluten epitopes. Hetty van den Broeck, Chen Hongbing, et al. July 2010 Molecular BioSystem); (Variable Immunogenic Potential of Wheat: Prospective for Selection of Innocuous Varieties for Celiac Disease Patients via in vitro Approach. Jasmine Grover et al. Fronties Immunology 2019.); Scouting for Naturally Lowtoxicity Wheat Genotypes by a Multidisciplinary Approach. Rosa Pilloli et al. November 2018 Scientific Reports, sia per ricercare grani ugualmente idonei attraverso incroci, sia intervenendo sulla composizione del glutine del grano (Improving wheat to remove coeliac epitopes but retain functionality. Peter R. Shewry Arthur S. Tatham. J Cereal Sci. 2016 Jan; 67: 12–21).

In quest’ottica si colloca anche il:

Progetto Smart Wheat

SITEIA.PARMA in partenariato con Ciri Agroalimentare dell’Università di Bologna e Biogest-SITEIA dell’Università di Modena e Reggio Emilia ha realizzato il progetto Smat Wheat che ha permesso di individuare varietà di frumento a basso impatto su soggetti geneticamente predisposti alla celiachia per lo sviluppo di prodotti alimentari in grado di prevenirne l’insorgenza e le condizioni agronomiche più opportune per l’ottimizzazione di questa caratteristica. Il progetto comprendeva anche la formulazione e realizzazione di prototipi di prodotti commerciali e verifica clinica che tali prodotti abbiano effettivamente un impatto ridotto su pazienti selezionati. https://fesr.regione.emilia-romagna.it/por-fesr/progetti/esempi-di-progetti-finanziati/ricerca-e-innovazione-asse-1/smart-wheat. Nel video di seguito indicato sono presentate le principali caratteristiche del progetto e i prodotti che sono stati realizzati: (https://www.youtube.com/watch?v=zmlVRlRPQy8).

Sintesi del progetto Smat Wheat:

“Individuazione di varietà di frumento a basso impatto su soggetti geneticamente predisposti alla celiachia, per lo sviluppo di prodotti alimentari in grado di prevenirne l’insorgenza. Fatma Boukid, Barbara Prandi, Arnaldo Dossena, Stefano Sforza. Centro Interdipartimentale SITEIA. PARMA, Università di Parma, Parco Area delle Scienze, 43124, Parma, Italia; Dipartimento di Scienze degli Alimenti e del Farmaco, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124, Parma, Italia.
La celiachia è un’enteropatia autoimmune che si manifesta in soggetti geneticamente predisposti in seguito all’ingestione di glutine di frumento, o proteine analoghe di orzo e segale. Nonostante la predisposizione genetica alla celiachia sia abbastanza diffusa (circa 30% della popolazione), la celiachia colpisce circa 1% delle persone. Le ragioni della perdita della tolleranza immunologica al glutine nei soggetti predisposti non é ancora ben chiara, e sono state formulate diverse ipotesi, tra cui la quantità e la qualità del glutine ingerito.
76 genotipi di Triticum durum sono stati sottoposti a digestione in vitro. I peptidi contenenti sequenze note per scatenare la risposta celiaca sono stati identificati e quantificati con cromatografia liquida ifenata a spettrometria di massa. Sono stati analizzati anche sei diversi genotipi di T. durum, coltivate in 4 differenti regioni italiane, per valutare l’influenza dell’ambiente sulla produzione di peptidi coinvolti nella celiachia.
Sono stati identificati 11 peptidi contenenti sequenze note per essere coinvolte nella risposta celiaca. La quantità di peptidi immunogenici è molto variabile tra le diverse varietà di frumento, andando dai 386 ppm di Valerio ai 1661 ppm di Amedeo. Tra i 76 genotipi analizzati, 10 producono una quantità di peptidi immunogenici minore di 500 ppm, mentre 4 ne producono più di 1550 ppm. Come dimostrato dai dati, la variabilità (naturalmente alta) nella produzione di peptidi immunogenici può essere sfruttata per ridurre l’esposizione dei soggetti geneticamente predisposti.”

I 76 genotipi sono entrati a far parte dello studio pubblicato nell’articolo “Characterization of Celiac Disease-Related Epitopes and Gluten Fractions, and Identification of Associated Loci in Durum Wheat”. Il metodo rapido a cui si fa riferimento è la digestione in vitro seguita dall’analisi LC-MS, che consente di individuare peptidi immunogenici.

È stato valutato anche l’effetto dell’ambiente: la quantità di peptidi immunogenici generati dopo digestione era analoga tra le 4 regioni, ad eccezione della Sicilia, che ha mostrato un quantitativo superiore. C’è quindi un effetto genetico, ma anche un’interazione con l’ambiente.
……..omissis “ In the present study, the different influence of genetics and environment on TP, IP, α- and γ-gliadins accumulation in durum wheat was seen. Notwithstanding a prevalent effect of the environment, it had been possible to identify among modern cultivated varieties, genotypes characterized by low and stable TP and IP content across different locations. These results highlight the possibility of selecting the agronomic conditions to maximize production in terms of yield, maintaining good protein content at the same time decreasing the content of peptides involved in CD, and therefore decreasing the exposure of nonceliac predisposed subjects. An enhanced soil water content availability using improvers, and/or the use of beneficial microorganisms combined with improvement of plant physiological traits (reduced plant transpiration, suitable genotypes), might be considered to reduce the negative environmental stress that increases the grain content of peptides triggering the innate and adaptive immune response in CD patients. Interestingly, the mechanisms that determine GY and GPC seem to be uncoupled from those ruling TP and IP accumulation. This weak association creates the bases for new breeding perspectives towards genotypes with good technological properties, at the same time characterized by a low content of CD-triggering peptides. Further studies are needed to support these results in relation to environmental and management influences on soil water content and plant transpiration.” (Influence of environmental and genetic factors on content of toxic and immunogenic wheat gluten peptides. Barbara Prandi et al. European Journal of Agronomy 118 (2020) 126091.”

Utilizzazione di farine macinate a pietra semintegrali o integrali di grani antichi selezionati.

Utilizzazione di metodiche per la realizzazione degli impasti per prodotti da forno salati con lunghe maturazioni.

Utilizzazione di pasta madre (batteri lattici) realizzata con le stesse farine da sola o in combinazione con lieviti (miceti tra i quali il più conosciuto è il “Saccharomyces Cerevisiae”).

Esclusione tassativa di miglioratori e/o additivi.

Farine macinate a pietra naturale sono la scelta prioritaria personale ma non è “ad escludendum” rispetto a quelle macinate a rulli sia per l’importanza della moderna tecnologia oggi utilizzata che garantisce prodotti con alti standard igienico sanitari sia per la oggettiva difficoltà nel reperire “veri” grani antichi correttamente prodotti e macinati.

La metodica descritta per la realizzazione di impasti per pane (e non solo) è universalmente riconosciuta (per taluni tipi di prodotti da forno salati) come quella in grado di conferire al prodotto finito le migliori qualità organolettiche, la più lunga e sicura shelf-life e la più alta digeribilità.

Il sito internet www.glutenlight.eu: è un “magazine & library”.

Ha lo scopo di raccogliere e diffondere studi e ricerche sia sulla sensibilità al glutine non celiaca sia sui prodotti (grano, farina, prodotti finali) maggiormente adatti al “gluten light” ovvero prodotti ad alta digeribilità e tollerabilità. (https://glutenlight.eu/2019/03/02/presentazione-sito-gluten-light/). Particolare attenzione, inoltre, è stata anche data a studi e ricerche riguardanti i diversi metodi per la produzione dei prodotti finali dal momento che la modalità di preparazione influisce molto sulle caratteristiche finali di digeribilità e tollerabilità del glutine.

Il sito è rivolto ai produttori sia della materia prima sia del prodotto finale ma anche al consumatore che voglia approfondire le tematiche riguardanti gli effetti negativi che il consumo di prodotti realizzati con grano può avere su talune persone.

Nel sito sono, inoltre, presentati i risultati delle sperimentazioni nella preparazione di prodotti da forno secchi salati (pane, friselle, sfogliatine, ecc) realizzati con grano idonei per persone sensibili al glutine non celiache, per quelle che dopo un periodo di astinenza da glutine lo reintroducono e, in genere, per chi soffre di infiammazioni intestinali. I grani idonei per questo scopo hanno un contenuto di glutine piuttosto contenuto ed una scarsa “forza” del glutine stesso. Caratteristiche che rendono la realizzazione degli impasti alquanto difficile, soprattutto considerando che per poter dar tempo alla pasta acida di idrolizzare il glutine per renderlo più tollerabile sono necessarie lunghe fermentazioni che sono poco tollerate da un glutine “debole”. Per superare questa difficoltà e stata messa a punto una nuova metodica che consente le lunghe fermentazioni.

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