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Le subunità delle gliadine e glutenine nel grano monococco

by luciano

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
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Benefici dei prodotti realizzati con grano monococco

by luciano

La ricerca “Integrated Evaluation of the Potential Health Benefits of Einkorn-Based Breads” can be considered the first integrated evaluation of the potential health benefits, linked to the excellent nutritional properties, of using einkorn flour in bread and baked goods. It also highlights how using whole-wheat flour and sourdough is essential to achieve the best results in terms of exploiting the potential of this grain. The choice of this grain is well summarized in one passage of the research: “Einkorn (Triticum monococcum L. ssp. monococcum) is an ancient crop. Compared to polyploid wheats it has a higher content of proteins, polyunsaturated fatty acids, fructans, and phytochemicals as tocols, carotenoids, alkylresorcinols, phytosterols, and a lower α-, β-amylase and lipoxygenase activities [15]. In addition, einkorn expresses very few T-cell stimulatory gluten peptides [16]. Einkorn could represent a valid alternative for producing functional baked products” [Approfondimento “A”].

Riassunto sintetico caratteristiche principali del grano monococco
Perché il grano monococco è considerato il capostipite di tutti i grani
Il grano monococco (Triticum monococcum) è una delle più antiche specie di frumento coltivate dall’uomo. Addomesticato oltre 10.000 anni fa nella Mezzaluna Fertile, rappresenta la forma più semplice e geneticamente pura di frumento giunta fino a noi. Per questo motivo viene spesso definito il capostipite dei grani moderni.
Negli ultimi anni il monococco è oggetto di un rinnovato interesse scientifico grazie alle sue peculiari caratteristiche genetiche, nutrizionali e tecnologiche, che lo distinguono nettamente dai frumenti moderni.

Caratteristiche botaniche e genetiche
“Triticum monococcum è una specie di frumento diploide (2n = 2x = 14), a differenza del frumento duro e tenero che sono rispettivamente tetraploide ed esaploide.”
Questa caratteristica genetica rende il grano monococco più semplice dal punto di vista genomico e particolarmente interessante come modello di studio per comprendere l’evoluzione dei cereali coltivati. La sua struttura genetica meno complessa è il risultato di una minore selezione artificiale rispetto ai grani moderni.
Nota editoriale: il termine “grani antichi” non ha valore botanico ufficiale, ma viene comunemente utilizzato in letteratura scientifica e divulgativa per indicare specie e varietà poco modificate dalla selezione agronomica moderna.

Glutine, digestione e immunogenicità
“Studi comparativi in vitro mostrano che i peptidi di gliadina del grano monococco vengono digeriti più efficacemente durante la simulazione della digestione gastrointestinale rispetto a quelli dei grani moderni, con una conseguente riduzione dell’immunogenicità nei modelli cellulari.”
Questi risultati indicano che la struttura delle proteine del glutine del monococco è diversa rispetto a quella dei frumenti moderni, con una maggiore digeribilità enzimatica [Approfondimento “B”].
“In soggetti con allergia al grano dipendente dall’esercizio fisico (WDEIA), il monococco non ha indotto reattività cutanea significativa e ha mostrato un profilo IgE differente rispetto al frumento comune.”
Questi dati suggeriscono un potenziale interesse del monococco nello sviluppo di alimenti ipoallergenici, pur richiedendo ulteriori conferme cliniche.
⚠️ Importante chiarimento scientifico
Ad oggi non esistono evidenze cliniche sufficienti che dimostrino la sicurezza del grano monococco nei soggetti affetti da celiachia conclamata. Sebbene alcuni studi indichino una minore immunogenicità, il monococco contiene glutine e non può essere considerato un cereale senza glutine.
Approfondimento: alcune persone con sensibilità al grano non celiaca (NCWS) riferiscono una migliore tollerabilità del monococco, ma i dati clinici restano limitati. Da sottolineare che il glutine prodotto dal grano monococco non ha il peptide 33mer che è considerato in più attivo stimolatore del sistema immunitario [Approfondimento “C”].

Valore nutrizionale e salute metabolica
“Il grano monococco presenta un contenuto più elevato di proteine, carotenoidi, tocoli e altri composti bioattivi rispetto ai frumenti moderni.”
Questa ricchezza nutrizionale si traduce in un profilo antiossidante superiore e in un potenziale interesse per la prevenzione metabolica.
“In un modello animale (suino), il consumo di pane di grano monococco ha determinato risposte glicemiche e insuliniche più moderate rispetto al pane di frumento comune, oltre a modifiche favorevoli del microbiota intestinale.”
In particolare, è stato osservato un aumento di batteri produttori di acidi grassi a catena corta, molecole chiave per la salute intestinale.

Aspetti tecnologici e panificazione
“Le farine di grano monococco mostrano una forza del glutine inferiore e una struttura dell’impasto meno elastica rispetto ai grani moderni.”
Queste caratteristiche rendono il monococco più delicato da lavorare, ma studi recenti dimostrano che:
varietà selezionate
fermentazioni prolungate
processi tecnologici adattati
possono portare alla produzione di pane e pasta di elevata qualità nutrizionale e sensoriale.

Conclusioni
Il grano monococco rappresenta un ponte tra passato e futuro dell’alimentazione: un cereale antico che, grazie alla ricerca scientifica moderna, offre nuove prospettive in termini di nutrizione, digeribilità e sostenibilità.
Nei prossimi articoli approfondiremo il rapporto tra grano monococco, glutine, microbiota intestinale e sensibilità al frumento, distinguendo sempre tra evidenze scientifiche e ipotesi ancora in fase di studio.

Approfondimento “A”: Integrated Evaluation of the Potential Health Benefits of Einkorn-Based Breads”
“omissis……Several studies have shown a clear correlation between the consumption of wholegrain and a reduced risk of cardiovascular diseases [1,2], diabetes [3], and some types of cancer [4]. The beneficial properties of wholegrain are mainly ascribed to their micronutrient and phytochemical content [5–7]. Cereals are among the richest food in phenolic acids, their content being comparable with or even higher than that found in berries, fruits, and vegetables [8]. In addition, some cereals are rich in lutein and zeaxanthin [9,10]. Micronutrients and phytochemicals are chiefly concentrated in the outer layers of grains [11], and this could explain the preventive effects associated with high wholegrain consumption [12]. Nowadays, the higher nutritional value of wholegrain compared to refined ones is recognized [13], and there is an increasing interest in ancient crops as source of wholegrain flours [14]. Einkorn (Triticum monococcum L. ssp. monococcum) is an ancient crop. Compared to polyploid wheats it has a higher content of proteins, polyunsaturated fatty acids, fructans, and phytochemicals as tocols, carotenoids, alkylresorcinols, phytosterols, and a lower α-, β-amylase and lipoxygenase activities [15]. In addition, einkorn expresses very few T-cell stimulatory gluten peptides [16]. Einkorn could represent a valid alternative for producing functional baked products. In bakery, processing could contribute to functionality [17,18]. Sourdough fermentation, involving the inter-relation between microbial metabolism and cereal enzymes, has been shown to greatly affect the functional features of leavened baked goods [19]. This type of fermentation may produce new nutritionally active molecules such as functional peptides and amino acid derivatives [20,21], deriving from either the bacterial hydrolytic activity [20] or from their own synthetic pathways [22]. To exert a positive action in the human body, bioactive compounds must be hydrolyzed from the food matrix, and be absorbed in the intestine. The bioaccessibility of bioactive compounds, i.e., the percentage released from the food matrix and made available for uptake by the intestinal mucosa, is an important parameter that can be influenced by many different factors including the food matrix and the food processing [23,24]. Fermentation by lactic acid bacteria may improve nutrient bioaccessibility and produce compounds with anti-oxidant and anti-inflammatory activity [19]. Sourdough lactic acid bacteria have been reported to release or synthesize antioxidant and anti-inflammatory peptides during fermentation of cereal flours [20]. Integrated Evaluation of the Potential Health Benefits of Einkorn-Based Breads. Fabiana Antognoni, et al. Nutrients November 2017.” I numeri tra parentesi quadre
Approfondimento “B”
Einkorn’s gluten proteins form a simpler, weaker, and more water-soluble network compared to modern wheat, due to its diploid genetics (14 chromosomes vs. modern 42) and a different gliadin-to-glutenin ratio (around 2:1 vs. modern wheat’s 7:1), resulting in shorter protein strands and less elasticity. This structure makes einkorn’s gluten more digestible and less inflammatory for many, despite having similar total gluten content, creating a tighter crumb in baked goods
Approfondimento “C”
The 33-mer peptide, a fragment of wheat’s alpha-gliadin, is considered a highly potent immune stimulator, especially for celiac disease, because it’s resistant to digestion, contains multiple T-cell epitopes, and forms active nanostructures that trigger innate immune responses via Toll-like receptors (TLRs) in macrophages, leading to inflammation. This proteolytically stable peptide, often deamidated by tissue transglutaminase (TG2), binds strongly to HLA-DQ2 and activates T-cells, driving the autoimmune reaction in celiac disease.”

Referenze bibliografiche
1. Shewry P.R., Hey S.J. The contribution of wheat to human diet and health. Food and Energy Security, 2015.
2. Geisslitz S. et al. Comparative analysis of in vitro digestibility and immunogenicity of gliadin proteins from durum and einkorn wheat. Food Chemistry, 2020.
3. Zoccatelli G. et al. Immunoreactivity of Triticum monococcum in patients with wheat-dependent exercise-induced anaphylaxis. Molecular Nutrition & Food Research, 2015.
4. Costabile A. et al. In vivo effects of einkorn wheat bread on glycemic response and gut microbiota in the pig model. Nutrients, 2018.
5. Hidalgo A., Brandolini A. Nutritional properties of einkorn wheat. Journal of Cereal Science, 2014.
6. Foschia M. et al. Breadmaking performance of elite einkorn lines. Foods, 2023.
7. Immunogenicità di gliadine di monococco vs. durum: digestione enzymatica più efficace, meno immunogenicità in modelli T-cell. ([PubMed][2]) 2015
8. Glutine più digeribile nel piccolo farro in studi CNR: potenziale minore tossicità (CNR, “glutine digeribile”). ([Consiglio Nazionale delle Ricerche][7]) 2018
9. Struttura dell’impasto e qualità del pane: caratteristiche diverse rispetto al grano moderno. ([OUP Academic][8]) 2018.
10. Trasformazione genetica ed utilizzo come modello di studio cerealicolo (genoma piccolo e interessante). ([SpringerLink][1]) 2025
11. Recente review su antichi cereali e IBS (con riferimento a proprietà nutrizionali e immunogeniche). ([Springer Nature][9])

Test pane con farina di grano monococco

by luciano

Nuova tecnica

Modalità:
1 – pesare 900 gr. farina monococco integrale,
2 – passare tutta la farina al setaccio 600 micron: escono circa 45 gr. di crusca e 855 di farina setacciata,
3- pesare 500gr. farina setacciata per impasto finale
4 – il preimpasto sarà composto da 355 gr. di farina setacciata e 45gr. di crusca =400gr. in totale
In pratica abbiamo spostato un po’ di crusca dalla farina per l’impasto finale in quella del preimpasto.

Il procedimento è sempre lo stesso ma semplificato:
1 fase: preimpasto con LiCoLi (realizzato con sola farina di grano monococco)+ acqua + Lievito di birra (1 gr. su 400gr. di farina) messo a fermentare per 12 ore a 18 gradi;
2 fase impasto totale: preimpasto + resto farina (500gr.) + acqua + lievito di birra (2 gr. su 500gr. Farina) + olio extravergine di oliva + malto d’orzo + acqua. Il tutto lavorato con planetaria e messo a lievitare. Tempo totale circa 18 ore.
3 fase cottura.

Ho utilizzato questa tecnica con grano Russello integrale con sorprendente risultato. Il risultato con il grano monococco è superlativo.
Questa scelta deriva da ricerche riguardanti le caratteristiche della fermentazione della crusca che “After fermentation, bran exhibits improved chemical composition and nutritional value. The process reduces antinutritional components while enriching the bran with beneficial compounds like amino acids and probiotics. Fermentation has been an effective way to degrade cell wall fiber, thereby improving nutrition and quality of wholegrain or bran-rich food products.”
Foto:
1 – impasto pronto per il forno

2 – filone pronto

4 – sezione verticale

6 – fetta per controllo Texture

 

Potenziali benefici per la salute dei pani a base di farro: effetto antinfiammatorio

by luciano

Pani a base di farro: effetto antinfiammatorio. (Fabiana Antognoni et al. Nutrients 11-11-2017)

“Riassunto: Al giorno d’oggi è riconosciuto l’alto valore nutrizionale dei cereali integrali, e vi è un crescente interesse per le varietà antiche per la produzione di prodotti alimentari integrali con caratteristiche nutrizionali migliorate. Tra le coltivazioni antiche, il monococco potrebbe rappresentare una valida alternativa. In questo lavoro, le farine di farro sono state analizzate per il loro contenuto in carotenoidi e in acidi fenolici liberi e legati, e confrontate con le farine di frumento. Le farine più promettenti venivano utilizzate per produrre pani convenzionali e fermentati con lievito madre. I pani sono stati digeriti in vitro e caratterizzati prima e dopo la digestione. Sono stati selezionati i quattro pani con le migliori caratteristiche e il prodotto della loro digestione è stato utilizzato per valutarne l’effetto antinfiammatorio utilizzando le cellule Caco-2. I nostri risultati confermano i livelli più elevati di carotenoidi nel farro monococco rispetto ai frumenti moderni e l’efficacia della fermentazione della pasta madre nel mantenere questi livelli, nonostante la più lunga esposizione all’ossigeno atmosferico. Inoltre, nelle cellule in coltura il pane di farro ha evidenziato un effetto antinfiammatorio, sebbene mascherato dall’effetto del fluido digestivo. Questo studio rappresenta la prima valutazione integrata dei potenziali benefici per la salute dei prodotti da forno a base di farro rispetto a quelli a base di frumento e contribuisce alla nostra conoscenza dei grani antichi.”

Grano Monococco Varietà Norberto (I parte)

by luciano

Grano monococco varietà Norberto (ID331)

Presentazione sintetica varietà Norberto. Le banche genetiche dei grani custodiscono innumerevoli semi di grano (accessioni- varietà) che sono oggetto di studi, ricerche cosi come di richieste per coltivazione. L’accessione può essere indicata con un numero, un codice, il nome dell’agricoltore, di colui che l’ha individuata, del raccoglitore, ecc., e della località di raccolta.
Le varietà sono, a differenza delle accessioni, iscritte al Registro delle varietà di specie agrarie con un proprio nome identificativo in moda da poter essere commercializzate. Ed è quello che è avvenuto con l’accessione ID331 che il CREA di Roma ha “caratterizzato” (cioè descritto e individuato in modo univoco) e  iscritto con il nome di Norberto. Successivamente il CREA, attraverso una gara pubblica (2017) ha assegnato, per 10 anni, alla società Agroservice S.P.A. la coltivazione del seme con l’obbligo di mantenerlo in purezza.

Caratteristiche peculiari grano monococco.
1. caratteristica struttura glutine
2. caratteristiche salutistiche
3. certezza di cosa acquistiamo
4. purezza e salubrità di cosa acquistiamo

Caratteristica della struttura del glutine

Perchè il glutine del monococco è meno forte di quello del grano duro e del grano tenero
La struttura del glutine è composta da glutenine che formano una struttura chiamata macropolimero -lo scheletro del glutine [1] – che ingloba le gliadine. Le glutenine sono collegate tra loro da legami disolfuro che sono molto resistenti alla scissione. Il monococco ha più gliadine che glutenine rispetto agli altri grani, ha, quindi, uno “scheletro” meno sviluppato che rende il suo glutine meno “forte” [2]. La maggiore presenza di gliadine rende, inoltre, gli impasti viscosi e soffici.
Note:
1 – It has been proposed that glutenin subunits provide a structural backbone to the glutenin macropolymer through the formation of disulfide bonds that are highly resistant to cleavage [1]. The inherent ability of glutenin subunits to form disulfide bonds is thought to be determined by the primary and secondary structure of the proteins, which determines whether cysteine residues are present and available to form disulfide bonds, the capacity of a subunit to fold in the manner that would be required to form the bond, and the elasticity of the subunit once in the polymer to provide visco-elastic properties to a dough. The glutenin macropolymer of wheat flour doughs: structure–function perspectives. Megan P. Lindsay et al. Trends in Food Science & Technology Volume 10, Issue 8, August 1999, Pages 247-253
2 – Il contenuto e la composizione delle proteine del glutine è stato oggetto di pochi studi; quelli esistenti riguardanti anche il rapporto GLIADINE/GLUTENINE riportato i seguenti dati: farine bianche di frumento tenero valori compresi tra 1,7–3,1 (Wieser e Kieffer, 2001) e 1,4–2,1 (Thanhaeuser et al., 2014), mentre quelle di farro (2,2–9,0) (Koenig et al., 2015 ), frumento duro (3,1–5,0) (Wieser, 2000; Wieser et al., 2003), farro (3,5–7,6) (Wieser e Koehler, 2009) e monococco (4,0–14,0) (Wieser et al., 2009), sempre monococco (4.2-12.0) Sabrina Geisslitz et al. 2018

Caratteristiche salutistiche

1 – Digeribilità del glutine
Le varietà di grano monococco hanno un glutine, pur nella variabilità dovuta alle condizioni pedo-climatiche delle zone di coltura, sensibilmente meno “forte” e in quantità inferiore (Comparative Analysis of in vitro Digestibility and Immunogenicity of Gliadin Proteins From Durum and Einkorn Wheat. Frontiers in Nutrition maggio 2020)” rispetto ai grani duri e tenero. Queste caratteristiche hanno un forte impatto sulla digeribilità del glutine. Il grano monococco varietà Norberto ha un indice di glutine 15-30 e un indice di forza di circa 80. Uno studio condotto dal CNR di Avellino a cura di G. Mamone, dimostra l’elevata digeribilità del monococco rispetto al frumento: “Con il nostro studio abbiamo scoperto che varietà antiche di questo cereale contengono un glutine più fragile e dunque più digeribile e meno tossico rispetto al grano tenero (Triticum aestivum)”. Approfondimento: la digestione del glutine.

La digeribilità del glutine è di estrema importanza per mantenere in buono stato l’apparato gastro-intestinale e, di conseguenza la salute. Il sistema gastro-intestinale è soggetto a molteplici patologie (oltre che malattie vere e proprie) che ne compromettono il buon funzionamento. Tra queste “patologie” l’infiammazione e la permeabilità intestinale rivestono particolare importanza. Patologie piuttosto frequenti aggravate dallo stress sempre più presente nella nostra vita (a livelli molto alti oggi anche per effetto del covid) e dal regime alimentare non sempre corretto.

Il grano monococco possiede delle caratteristiche peculiari che né fanno un ottimo alleato per non aggravare sia l’infiammazione che la permeabilità intestinale anzi, la varietà ID331 (ora Norberto), contiene una frazione del glutine (peptide) che esercita un effetto “protettivo” verso la membrana intestinale come successivamente precisato. Inoltre i prodotti con grano monococco possono migliorare non solo i parametri proinfiammatori/antiossidanti ma anche lo stato glicemico e lipidico (Brandolini 2021).

2 – Effetto sulla permeabilità intestinale e verso la membrana intestinale
Una ricerca del 2016 ha evidenziato che il glutine (specificatamente le gliadine) del grano monococco id331 (ora Norberto) non stimolano la permeabilità intestinale “ ID331 gliadin did not enhance permeability”. Inoltre possiede una frazione del glutine che esercita un’azione protettiva della mucosa intestinale. (Protective effects of ID331 Triticum monococcum gliadin on in vitro models of the intestinal epithelium. G. Jacomino et al 2016).

3 – Effetto anti infiammatorio verso la membrana intestinale
Lo studio “ Integrated Evaluation of the Potential Health Benefits of Einkorn-Based Breads A. Gobetti et al. 2017” ha evidenziato che il il grano monococco (pane) esercita un’azione anti-infiammatoria sulla membrana intestinale :“einkorn bread evidenced an anti-inflammatory effect, although masked by the effect of digestive fluid”. In buona sostanza un potenziale aiuto per mantenere la salute: “potential health benefit of einkorn-based bakery products compared to wheat-based ones.”