Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura Sezione centrale di Merceologia dei Prodotti Via Cassia, 176 – 00191 Roma Tel. 06 3295705 – 36306022 e-mail: merceologia@cerealicoltura.it

Compiti statutari

Caratterizzazione chimica, fisica e biochimica dei cereali; valutazione qualitativa dei cereali e dei loro prodotti di trasformazione.

Cenni storici

La sezione è stata istituita con DPR 1318 (18.1.68). La necessità di impegno nel miglioramento quali-quantitativo della produzione cerealicola e l’interesse crescente assunto dagli aspetti tecnologici e nutritivi relativi ai prodotti di trasformazione dei cereali, alla sezione viene affidato come compito prioritario quello di seguire gli aspetti qualitativi del frumento duro e dei suoi prodotti di trasformazione, stante l’importanza primaria che questo cereale riveste nell’economia italiana.

Ricerche svolte negli ultimi 10 anni

Caratterizzazione qualitativa del frumento duro

Contesto tecnico scientifico

Il frumento duro è una coltura di importanza strategica per l ’Italia, dal momento che la produzione di frumento duro italiano rappresenta il 60% di quanto prodotto complessivamente in tutta l’Unione Europea ed il 15% della produzione mondiale. Nel Sud e nelle isole inoltre il grano duro rappresenta l’unica alternativa colturale. L’Italia è poi leader mondiale nella produzione ed esportazione di pasta, principale prodotto di trasformazione del frumento duro. La valutazione degli aspetti qualitativi del frumento duro rappresenta dunque uno strumento utile per diversi scopi, quali l’iscrizione al Registro delle nuove varietà, la scelta di varietà disponibili sul mercato, il monitoraggio qualitativo della produzione nazionale; controllo dei centri di stoccaggio, la scelta delle condizioni agrotecniche.

Metodi utilizzati

Analisi chimiche, analisi reologiche, tecniche NIR/NIT

Risultati

- Valutazione qualitativa delle linee in iscrizione al Registro Nazionale

- Valutazione del potenziale qualitativo delle varietà presenti nella Rete Nazionale di confronto varietale nei diversi areali agroclimatici;

- Predisposizione di una mappa qualitativa della produzione nazionale;

- Valorizzazione commerciale del frumento duro attraverso lo stoccaggio differenziato su basi qualitative;

- Valutazione della risposta qualitativa delle cultivar a differenti livelli di concimazione azotata, per una ottimizzazione della stessa nell’ottica di un’agricoltura eco-compatibile.

Individuazione di indici utili per la determinazione della qualità pastificatoria del frumento duro

Contesto tecnico scientifico

Ancora oggi per una valutazione indubbia della qualità pastificatoria di un frumento duro, ossia dell’attitudine di un frumento a dare una buona pasta, occorre arrivare al prodotto finito. E’ di primaria importanza  l’individuazione di parametri sulla materia prima che siano strettamente legati alla qualità del prodotto finito. Da qui la necessità di stabilire, con metodi obiettivi, quali fossero i parametri più utili per valutare la qualità del frumento duro e della pasta. Questa attività è stata svolta in stretta collaborazione con la sezione di Pianificazione degli Esperimenti.

Metodi utilizzati

Analisi chimiche, biochimiche, reologiche, analisi sensoriale, elettroforesi

Risultati

Sulla base dei principali parametri in uso per la caratterizzazione qualitativa del frumento duro e su un ampio numero di campioni, sono stati individuate le caratteristiche della materia prima maggiormente legate alla qualità del prodotto finito, anche in funzione delle diverse condizioni usate nella tecnologia di produzione delle paste, in particolare dei sistemi di essiccamento a basse ed alte temperature ed è stato identificato il ruolo svolto dalle singole variabili. Contenuto in proteine e qualità del glutine sono le caratteristiche principali della materia prima legate alla qualità della pasta, ma il loro peso è diverso in funzione della tecnologia di essiccamento.

E’ stata evidenziata inoltre l’influenza della temperatura di essiccamento della pasta anche sul ruolo che le singole componenti del giudizio organolettico, collosità, nervo e ammassamento, hanno sul giudizio finale di qualità della pasta.

Standardizzazione di nuove metodiche analitiche per il controllo di qualità dei cereali

Contesto tecnico scientifico

Per un efficace controllo di qualità dei cereali e dei prodotti loro di trasformazione si rendono necessari metodi rapidi, ma anche accurati, ripetibili e riproducibili che permettano di caratterizzare il materiale e di fornire risultati utili agli operatori del settore, dai costitutori ai molini e pastifici.

Metodi utilizzati

Analisi chimiche, termo-gravimetriche, reologiche, tecnologia NIR/NIT

Risultati

- Definizione di rette di calibrazione per i principali parametri qualitativi , contenuto in umidità, in proteine ed in glutine secco da utilizzare per l’analisi veloce sulla granella intera mediante strumentazione con sistema NIT.

- Definizione di rette di calibrazione per parametri utili alla classificazione del frumento (tenero e duro) quali la durezza del seme, fattore importante che controlla il comportamento del grano durante la macinazione e il colore.

- Definizione di sistemi obiettivi, tramite analisi d’immagine, per lo studio e la rilevazione di difetti del seme (bianconatura), per la previsione della resa alla macinazione e per la valutazione dei prodotti di trasformazione del frumento duro, in particolare della puntatura della semola e della tessitura del pane. Questa attività è stata svolta in stretta collaborazione con la sezione di Pianificazione degli Esperimenti.

Studio dei meccanismi biochimici coinvolti nel controllo dello stato redox delle proteine di riserva del frumento duro

Contesto tecnico scientifico

L’individuazione e lo studio dei meccanismi biochimici e dei sistemi enzimatici che intervengono nella regolazione dello stato redox delle proteine di riserva del frumento duro possono essere strumenti utili per definirne gli effetti sulle proprietà funzionali delle frazioni proteiche più direttamente associate con la qualità del prodotto finito

Metodi utilizzati

Analisi chimiche ed enzimatiche

Risultati

Messa a punto e standardizzazione del metodo per la determinazione della NADP-tioredoxina reduttasi, enzima che catalizza la riduzione selettiva di specifici legami disolfuro intramolecolari delle proteine del glutine e del metodo per la determinazione dei legami SH. Applicazione degli stessi per la valutazione di aspetti qualitativi in campioni allevati in diverse condizioni agroclimatiche o soggetti a stress termico durante le fasi di granigione.

Caratterizzazione elettroforetica delle proteine di riserva del frumento

Contesto tecnico scientifico

L’identificazione e la valutazione quali-quantitativa delle componenti proteiche che caratterizzano le varietà di frumento sono uno strumento di base al fine di definire il ruolo delle frazioni proteiche sulle proprietà funzionali e sulla qualità tecnologica, permettendo di effettuare su basi scientifiche la scelta di genitori in programmi di miglioramento genetico per qualità.

Metodi utilizzati

Elettroforesi SDS-PAGE, scansione densitometrica

Risultati

Caratterizzazione delle varietà di frumento duro e valutazione delle stesse in funzione di diverse condizioni di allevamento; approfondimento delle relazioni composizione-qualità.

Applicazione delle conoscenze acquisite per indirizzare il miglioramento genetico di altre specie appartenenti alla stessa famiglia (farro).

La caratterizzazione elettroforetica delle proteine viene largamente utilizzata  sia in programmi di attività ordinaria che straordinaria.

Studio della dinamica di accumulo dei fruttani nei cereali autunno-vernini

Contesto tecnico scientifico

Nelle graminacee, come in altre specie con lo stesso tipo di metabolismo, le condizioni che favoriscono l’accumulo di fruttani, derivati del fruttosio a diverso grado di polimerizzazione, sono quelle in cui si verifica un surplus di produzione di saccarosio rispetto alle necessità della pianta. Nei cereali tutte le parti della pianta accumulano fruttani, ma la concentrazione degli stessi e a distribuzione nelle diverse parti della pianta varia durante il ciclo di crescita.

Metodi utilizzati

Analisi chimiche, cromatografia HPLC

Risultati

Caratterizzazione dei fruttani presenti nei cereali nelle diverse parti della pianta e nelle diverse fasi del ciclo vegetativo; individuazione ed approfondimento dei fattori che ne regolano l’accumulo (specie, genotipo, ambiente). Definizione delle condizioni per la produzione di fruttani nei cereali in vista di una utilizzazione della biomassa per scopi agro-industriali.

Tale linea di ricerca è stata avviata nell’ambito del Progetto PRISCA e approfondita nell’ambito di progetti speciali.

Utilizzazioni alternative dei cereali: produzione di granella immatura

Contesto tecnico scientifico

Tale linea di ricerca nasce da un approfondimento degli studi avviati sui fruttani e va inquadrata nel più vasto contesto di destinazioni innovative dei cereali. La raccolta anticipata dei cereali nella fase di maturazione lattea delle cariossidi porta all’ottenimento di un prodotto con caratteristiche diverse da quelle della granella matura, in particolare ricco in frutto-oligosaccaridi (FOS), una classe di composti che attualmente riveste grande interesse come ingrediente per alimenti funzionali.

Metodi utilizzati

Analisi chimiche, cromatografia, analisi reologiche

Risultati

Caratterizzazione biochimica e tecnologica della granella ottenuta dalla raccolta anticipata dei cereali autunno-vernini. Individuazione di componenti presenti nella granella immatura (frutto-oligosaccaridi, lisina) utili per fini nutrizionali e salutistici al fine di una sua utilizzazione per la produzione di alimenti funzionali. Sviluppo, a livello sperimentale, di nuovi prodotti di elevato valore salutistico e nutrizionale, attraverso l’impiego di sfarinati ottenuti dalla granella immatura di frumento e di altri cereali.

Tale linea di ricerca è sta sviluppata nell’ambito del progetto MICIA ed in altri progetti speciali; ha dato luogo a progetti di ricerca con enti pubblici e privati. Ha portato inoltre ad un brevetto.