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Lievitazione, fermentazione, maturazione di un impasto
Su richiesta di Jodie scrivo queste brevi note per tentare di chiarire in modo un po' sistematico, ma semplice, tutti i complessi fenomeni fisici, chimici e biochimici che avvengono in un impasto di farina acqua e lievito.
La fase che intercorre fra la fine dell'impasto e l'inizio della cottura va generalmente sotto il nome di lievitazione ed il nome fa principalmente riferimento all'effetto, riscontrabile visivamente, del gonfiarsi dell'impasto a causa dei gas prodotti dai lieviti.
In effetti durante questo periodo di tempo si verificano tutta una serie di trasformazioni fisiche, chimiche e biochimiche che possono essere classificate in quattro categorie.
1) Moltiplicazione aerobica di miceti e lactobacilli
2) Fermentazione anaerobica di miceti e lactobacilli
3) Maturazione dell'impasto
4) Idratazioni fisiche di polisaccaridi e proteine
1) Moltiplicazione aerobica di miceti e lactobacilli
Le cellule di saccaromiceti e dei lactobacilli in presenza di ossigeno si riproduno moltiplicandosi per gemmazione e producono calore, acqua e anidride carbonica.
Ho parlato di miceti e lactobacilli perché, anche se l'impasto è fatto solo con lievito di birra, sono sempre presenti anche lactobacilli presenti nella farina o raccolti dall'ambiente.
Questo processo avviene nella prima fase del tempo di lievitazione a spese dell'ossigeno che resta intrappolato nell'impasto a seguito del processo di impastamento.
I tempi del processo di moltiplicazione sono diversi fra miceti e lactobacilli nel senso che generalmente i miceti iniziano il loro metabolismo moltiplicativo già durante la fase di impastamento, mentre i lactobacilli richiedono qualche ora per attivarsi.
Se si utilizza molto lievito di birra, quando i lactobacilli si attivano non trovano più ossigeno nell'impasto perché è stato tutto già consumato dai miceti e quindi non riescono a moltiplicarsi, perdendo in tal modo i vantaggi che apportano al lievitato i lactobacilli.
2) Fermentazione anaerobica di miceti e lactobacilli
Quando in una zona di impasto l'ossigeno presente è stato tutto consumato dalla moltiplicazione di miceti e lactobacilli, il metabolismo di questi ultimi cambia e prende il nome di fermentazione.
Questi microorganismi, non disponendo più di ossigeno per ricavare energia da processi ossidativi, ricavano l'energia per la loro sopravvivenza dagli zuccheri contenuti nell'impasto.
I meccanismi della fermentazione sono diversi per i diversi tipi di micorganismi.
I miceti contengono all'interno della loro cellula un enzima chiamato zimasi che è capace di scindere una molecola di glucosio in due molecole di alcol etilico più due molecole di anidride carbonica, ricavandone anche energia: questa si chiama fermentazione alcolica.
All'interno della cellula del lievito, che è circondata da una membrana esterna semipermeabile, possono entrare solo le molecole piccole dei monosaccaridi: glucosio e fruttosio.
Nell'impasto, però, gli zuccheri sono presenti solo in forma di disaccaridi: il maltosio che è costituito dalla unione di due cellule di glucosio ed il saccarosio che è costituito dalla unione di una cellula di glucosio ed una di fruttosio; queste cellule o sono state specificatamente introdotte nell'impasto come zucchero o come malto oppure derivano dalla degradazione chimica dell'amido della farina come vedremo dopo.
Allo scopo di risolvere questo problema, la cellula del lievito produce verso l'esterno due enzimi: l'invertasi e la maltasi.
L'invertasi è capace di trasformare la molecola del saccarosio nelle due molecole componenti di glucosio e fruttosio, mentre la maltasi è capace di scindere la molecola di maltosio nelle due molecole di glucosio che lo compongono.
Le molecole di glucosio e di fruttosio riescono a penetrare nelle cellule di lievito dove un altro enzima, l'isomerasi, trasforma il fruttosio in glucosio, e poi tutto il glucosio viene trasformato in alcol etilico e anidride carbonica.
Nel caso delle cellule dei lactobacilli abbiamo dei meccanismi differenti.
Esistono due categorie di lactobacilli: lactobacilli omofermentanti e lactobacilli eterofermentanti.
I lactobacilli omofermentanti con l'ausilio dell'enzima lattato-deidrogenasi (LDH), sono capaci di trasformare una molecola di glucosio in due molecole di acido lattico ricavando nel contempo energia.
Questo processo si chiama fermentazione omolattica.
I lactobacilli eterofermentanti trasformano una molecola di glucosio in una molecola di acido acido lattico, una molecola di anidride carbonica e una molecola di etanolo o una molecola di acido acetico.
Questo processo si chiama fermentazione eterolattica.
3) Maturazione dell'impasto
Con il termine generico di maturazione dell'impasto si intende la somma di tre processi enzimatici: l'amilolisi, la proteolisi e la lipolisi.
L'amilolisi è la trasformazione dell'amido della farina che è un polisaccaride in zuccheri più semplici ed avviene per la presenza di due enzimi; le alfa amilasi e le beta amilasi.
Le alfa amilasi attacano l'intero granulo di amido dall'interno letteralmente spaccandolo in pezzi più piccoli che sono ancora polisaccaridi, si chiamano destrine e sono solubili in acqua.
Le beta amilasi attaccano i granuli di amido e le destrine alla superfice e ne distaccano delle molecole di un disaccaride: il maltosio che è costituito dalla unione di due molecole di glucosio.
L'amilolisi è quindi utile nell'impasto in quanto fornisce ai miceti e batteri presenti il malto necessario al loro metabolismo fermentativo.
L'amilolisi, inoltre, trasformando parte dell'amido in zuccheri più semplici rende il lievitato, una volta cotto, maggiormente digeribile.
Se, però, la presenza di alfa amilasi è eccessiva, o è molto attiva, si ha una notevole e veloce produzione di destrine che, essendo solubili, vanno ad accrescere la fase liquida e quindi rammolliscono e rendono umido l'impasto.
E' quello che avviene ad esempio con la farina di segale ed anche in misura minore con la farina di farro.
La proteolisi è quel processo per il quale le proteine del glutine sono scisse nei peptidi componenti e poi i peptidi sono scissi negli aminoacidi componenti per effetto dell'enzima proteasi.
La proteolisi ha un effetto negativo sull'impasto perché indebolisce il glutine e quindi rende l'impasto più molle e plastico.
La proteolisi, rendendo disponibili nel prodotto finito maggiori quantità di peptidi e di aminoacidi liberi, contribuisce in maniera drastica a migliorare la digeribilità dei lievitati.
La lipolisi è quel processo per il quale i grassi contenuti nell'impasto vengono scissi in glicerolo e acidi grassi a cura dell'enzima lipasi e successivamente gli acidi grassi vengono ossidati a perossidi a cura dell'enzima lipossigenasi.
La lipolisi ha un effetto positivo sull'impasto perché i perossidi contribuiscono a rinforzare il glutine, ma anche un effetto positivo sulla digeribilità perché la scissione dei lipidi in glicerolo e acidi grassi è come una predigestione dei grassi.
4) Idratazioni fisiche di amidi e proteine
Durante il tempo intercorrente fra la fine dell'impasto e l'inizio della cottura continuano i processi, già iniziati durante la fase di impastamento, di assorbimento dell'acqua aggiunta da parte degli amidi e della proteine.
Questo vuol dire che continua la formazione ed il rinforzo della maglia glutinica e si completa la idratazione dei granuli di amido e degli altri polisaccaridi non digeribili, cioè i pentosani e le fibre dei residui di crusca.
Il progetto di un impasto richiede la capacità di compatibilizzare il tempo di maturazione voluto con il tempo di fermentazione per far si che al momento di infornare la fermentazione sia al giusto livello.
Per fare ciò occorre scegliere una percentuale di lievito ed una temperatura di fermentazione tale da ottenere un tempo di lievitazione pari al tempo di maturazione voluto.
Per prolungare ulteriormente il tempo di maturazione si può anche ricorrere alla tecnica del freddo che si fonda sul fatto che quando l'impasto viene raffreddato a 5°C i processi metabolici del lievito si arrestano, mentre i processi della maturazione dell'impasto continuano, seppur lievemente rallentati.
Cordiali saluti a tutti
Giampaolo
Su richiesta di Jodie scrivo queste brevi note per tentare di chiarire in modo un po' sistematico, ma semplice, tutti i complessi fenomeni fisici, chimici e biochimici che avvengono in un impasto di farina acqua e lievito.
La fase che intercorre fra la fine dell'impasto e l'inizio della cottura va generalmente sotto il nome di lievitazione ed il nome fa principalmente riferimento all'effetto, riscontrabile visivamente, del gonfiarsi dell'impasto a causa dei gas prodotti dai lieviti.
In effetti durante questo periodo di tempo si verificano tutta una serie di trasformazioni fisiche, chimiche e biochimiche che possono essere classificate in quattro categorie.
1) Moltiplicazione aerobica di miceti e lactobacilli
2) Fermentazione anaerobica di miceti e lactobacilli
3) Maturazione dell'impasto
4) Idratazioni fisiche di polisaccaridi e proteine
1) Moltiplicazione aerobica di miceti e lactobacilli
Le cellule di saccaromiceti e dei lactobacilli in presenza di ossigeno si riproduno moltiplicandosi per gemmazione e producono calore, acqua e anidride carbonica.
Ho parlato di miceti e lactobacilli perché, anche se l'impasto è fatto solo con lievito di birra, sono sempre presenti anche lactobacilli presenti nella farina o raccolti dall'ambiente.
Questo processo avviene nella prima fase del tempo di lievitazione a spese dell'ossigeno che resta intrappolato nell'impasto a seguito del processo di impastamento.
I tempi del processo di moltiplicazione sono diversi fra miceti e lactobacilli nel senso che generalmente i miceti iniziano il loro metabolismo moltiplicativo già durante la fase di impastamento, mentre i lactobacilli richiedono qualche ora per attivarsi.
Se si utilizza molto lievito di birra, quando i lactobacilli si attivano non trovano più ossigeno nell'impasto perché è stato tutto già consumato dai miceti e quindi non riescono a moltiplicarsi, perdendo in tal modo i vantaggi che apportano al lievitato i lactobacilli.
2) Fermentazione anaerobica di miceti e lactobacilli
Quando in una zona di impasto l'ossigeno presente è stato tutto consumato dalla moltiplicazione di miceti e lactobacilli, il metabolismo di questi ultimi cambia e prende il nome di fermentazione.
Questi microorganismi, non disponendo più di ossigeno per ricavare energia da processi ossidativi, ricavano l'energia per la loro sopravvivenza dagli zuccheri contenuti nell'impasto.
I meccanismi della fermentazione sono diversi per i diversi tipi di micorganismi.
I miceti contengono all'interno della loro cellula un enzima chiamato zimasi che è capace di scindere una molecola di glucosio in due molecole di alcol etilico più due molecole di anidride carbonica, ricavandone anche energia: questa si chiama fermentazione alcolica.
All'interno della cellula del lievito, che è circondata da una membrana esterna semipermeabile, possono entrare solo le molecole piccole dei monosaccaridi: glucosio e fruttosio.
Nell'impasto, però, gli zuccheri sono presenti solo in forma di disaccaridi: il maltosio che è costituito dalla unione di due cellule di glucosio ed il saccarosio che è costituito dalla unione di una cellula di glucosio ed una di fruttosio; queste cellule o sono state specificatamente introdotte nell'impasto come zucchero o come malto oppure derivano dalla degradazione chimica dell'amido della farina come vedremo dopo.
Allo scopo di risolvere questo problema, la cellula del lievito produce verso l'esterno due enzimi: l'invertasi e la maltasi.
L'invertasi è capace di trasformare la molecola del saccarosio nelle due molecole componenti di glucosio e fruttosio, mentre la maltasi è capace di scindere la molecola di maltosio nelle due molecole di glucosio che lo compongono.
Le molecole di glucosio e di fruttosio riescono a penetrare nelle cellule di lievito dove un altro enzima, l'isomerasi, trasforma il fruttosio in glucosio, e poi tutto il glucosio viene trasformato in alcol etilico e anidride carbonica.
Nel caso delle cellule dei lactobacilli abbiamo dei meccanismi differenti.
Esistono due categorie di lactobacilli: lactobacilli omofermentanti e lactobacilli eterofermentanti.
I lactobacilli omofermentanti con l'ausilio dell'enzima lattato-deidrogenasi (LDH), sono capaci di trasformare una molecola di glucosio in due molecole di acido lattico ricavando nel contempo energia.
Questo processo si chiama fermentazione omolattica.
I lactobacilli eterofermentanti trasformano una molecola di glucosio in una molecola di acido acido lattico, una molecola di anidride carbonica e una molecola di etanolo o una molecola di acido acetico.
Questo processo si chiama fermentazione eterolattica.
3) Maturazione dell'impasto
Con il termine generico di maturazione dell'impasto si intende la somma di tre processi enzimatici: l'amilolisi, la proteolisi e la lipolisi.
L'amilolisi è la trasformazione dell'amido della farina che è un polisaccaride in zuccheri più semplici ed avviene per la presenza di due enzimi; le alfa amilasi e le beta amilasi.
Le alfa amilasi attacano l'intero granulo di amido dall'interno letteralmente spaccandolo in pezzi più piccoli che sono ancora polisaccaridi, si chiamano destrine e sono solubili in acqua.
Le beta amilasi attaccano i granuli di amido e le destrine alla superfice e ne distaccano delle molecole di un disaccaride: il maltosio che è costituito dalla unione di due molecole di glucosio.
L'amilolisi è quindi utile nell'impasto in quanto fornisce ai miceti e batteri presenti il malto necessario al loro metabolismo fermentativo.
L'amilolisi, inoltre, trasformando parte dell'amido in zuccheri più semplici rende il lievitato, una volta cotto, maggiormente digeribile.
Se, però, la presenza di alfa amilasi è eccessiva, o è molto attiva, si ha una notevole e veloce produzione di destrine che, essendo solubili, vanno ad accrescere la fase liquida e quindi rammolliscono e rendono umido l'impasto.
E' quello che avviene ad esempio con la farina di segale ed anche in misura minore con la farina di farro.
La proteolisi è quel processo per il quale le proteine del glutine sono scisse nei peptidi componenti e poi i peptidi sono scissi negli aminoacidi componenti per effetto dell'enzima proteasi.
La proteolisi ha un effetto negativo sull'impasto perché indebolisce il glutine e quindi rende l'impasto più molle e plastico.
La proteolisi, rendendo disponibili nel prodotto finito maggiori quantità di peptidi e di aminoacidi liberi, contribuisce in maniera drastica a migliorare la digeribilità dei lievitati.
La lipolisi è quel processo per il quale i grassi contenuti nell'impasto vengono scissi in glicerolo e acidi grassi a cura dell'enzima lipasi e successivamente gli acidi grassi vengono ossidati a perossidi a cura dell'enzima lipossigenasi.
La lipolisi ha un effetto positivo sull'impasto perché i perossidi contribuiscono a rinforzare il glutine, ma anche un effetto positivo sulla digeribilità perché la scissione dei lipidi in glicerolo e acidi grassi è come una predigestione dei grassi.
4) Idratazioni fisiche di amidi e proteine
Durante il tempo intercorrente fra la fine dell'impasto e l'inizio della cottura continuano i processi, già iniziati durante la fase di impastamento, di assorbimento dell'acqua aggiunta da parte degli amidi e della proteine.
Questo vuol dire che continua la formazione ed il rinforzo della maglia glutinica e si completa la idratazione dei granuli di amido e degli altri polisaccaridi non digeribili, cioè i pentosani e le fibre dei residui di crusca.
Il progetto di un impasto richiede la capacità di compatibilizzare il tempo di maturazione voluto con il tempo di fermentazione per far si che al momento di infornare la fermentazione sia al giusto livello.
Per fare ciò occorre scegliere una percentuale di lievito ed una temperatura di fermentazione tale da ottenere un tempo di lievitazione pari al tempo di maturazione voluto.
Per prolungare ulteriormente il tempo di maturazione si può anche ricorrere alla tecnica del freddo che si fonda sul fatto che quando l'impasto viene raffreddato a 5°C i processi metabolici del lievito si arrestano, mentre i processi della maturazione dell'impasto continuano, seppur lievemente rallentati.
Cordiali saluti a tutti
Giampaolo
un amico in sms alle 16.19 del 8.3.09
o un altro amico che era il consulente del campione del mondo che ha vinto nel 2010 a Rimini!!!!
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