Microbiological and technological characterization of sourdoughs destined for bread-making with barley flour.

• Versione italiana
• English version

Oggetto del lavoro (traduzione)

L'orzo (Hordeum vulgare vulgare L.) è uno dei cereali più antichi e diffusi, al quinto posto nel mondo in termini di produzione (FAO, 2007), da lungo tempo riconosciuto come fondamentale fonte di tocoli, potenti anti-ossidanti e di (1→3)(1→4) β-D-glucani, che ne costituiscono la fibra solubile, efficaci nell'attenuare le risposte glicemica e insulinica e nell'abbassare i livelli di colesterolo, come riconosciuto dalla Food and Drug Administration che ha autorizzato l'uso dei relativi "health claims". A fronte di queste proprietà, l'impiego di sfarinati di orzo nella produzione di lievitati da forno è a tutt'oggi limitato dalla scarsa attitudine che le ordeine dell'orzo presentano nei confronti della formazione del glutine, rispetto alle gliadine e glutenine del frumento. Per tale motivo, la farina di orzo è utilizzati come ingrediente minoritario in miscela con farina di frumento, per non modificare negativamente le proprietà sensoriali dei prodotti .

E' noto peraltro che la fermentazione con impasto acido, grazie alle attività metaboliche dei batteri lattici e lieviti che caratterizzano questo sistema biologico naturale, comporta un generale arricchimento dell' aroma e del gusto dei lievitati da forno e ne migliora la consistenza, il  volume e la conservabilità. Sono inoltre stati dimostrati numerosi vantaggi nutrizionali, in particolare quando si utilizzano sfarinati non raffinati, contenenti maggiori quantità di fibra alimentare, sostanze fitochimiche, vitamine, minerali, enzimi endogeni, che costituiscono potenziali target dell'azione dei microrganismi dell'impasto acido.

Il nostro lavoro di ricerca ha riguardato lo studio di un impasto acido a base di farina di orzo, sviluppato presso i nostri laboratori. Un elevato numero di ceppi di batteri lattici, appartenenti a diverse specie, precedentemente isolati da impasti acidi di panifici locali e conservati nella Collezione di colture del nostro laboratorio sono stati inoculati nell'impasto che è stato poi incubato a 30°C per 24 ore. Come tesi di controllo sono stati allestiti due impasti acidi, rispettivamente con farina di frumento e con una miscela al 50% delle due farine I tre impasti acidi sono stati mantenuti attivi con rinfreschi giornalieri per due mesi. Al termine di questo periodo, ciascun impasto acido mostrava un suo caratteristico profilo microbiologico; in particolare, a fronte dell'elevato numero di specie di batteri lattici inizialmente inoculate, l' analisi PCR-DGGE del DNA estratto dai tre impasti acidi permetteva di rilevare solo poche specie, evidentemente quelle più adatte al tipo di matrice utilizzata. Tali risultati hanno confermato che una popolazione stabile si seleziona rapidamente nell'impasto acido e che tale popolazione tende a mantenersi inalterata per mesi, a meno di sostanziali mutamenti nei fattori esogeni. L'impasto acido con sola farina di orzo si caratterizzava inoltre per conte vitali di lattobacilli e lieviti di un ordine di grandezza superiore e valori di pH significativamente più bassi, correlati ad un contenuto significativamente più elevato di acido lattico e acetico; quest'ultimo è particolarmente utile per la sua capacità di mascherare una eccessiva presenza del tipico gusto di orzo.

Job task

Barley (Hordeum vulgare vulgare L.) represent a rich source of tocols which are known to have potent antioxidant action. Furthermore the (1→3)(1→ 4) β-D-glucan (the barley soluble fiber), is acknowledged as a health promoting ingredient, capable of attenuating postprandial glycemic and insulin responses and of lowering blood cholesterol levels. The recent approval of soluble barley β-glucan health claims by USA Food and Drug Administration for lowering blood cholesterol level could further boost food product development from barley and consumer interest in eating these food products .

Despite the increasing interest in the nutritional and health promoting properties of barley grains, their use as flours in the production of bread and other leavened baked goods is still hampered by the scarce attitude of barley hordeins to create a fully functional gluten complex, compared with that formed by wheat gliadins and glutenins. For this reason, several investigations have focused on the proportion of barley flour that can be blended with wheat flour to produce acceptable breads. The use of sourdough fermentation has been widely explored to improve the baking properties and sensory characteristics of breads manufactured with different types of flour. Sourdough is a mixture of water and flour that is fermented by a heterogeneous microbial community of lactic acid bacteria and yeasts and is traditionally used as an inoculum of doughs destined for the manufacture of leavened baked goods. Sourdough fermentation induced numerous changes in cereal matrix, improves flavour and texture, increases the loaf volume and delays bread staling and moulding. Furthermore, the nutritional and health-promoting value of leavened baked goods can be substantially improved by virtue of the metabolic activities of sourdough micro-organisms especially when unrefined flour is used. In fact the outer layers of cereal grains are rich in dietary fibre, phytochemicals, vitamins, minerals, and endogenous enzymes and therefore they offers more possibilities for the modification induced by the sourdough fermentation.

In this study, we developed a barley flour sourdough which was inoculated with a defined multi-strain culture and incubated at 30°C for 24 h. Two control doughs were prepared with wheat flour, 100% or  a 50% mixture of the two flours, respectively. The three sourdoughs were revitalized, through daily refreshments, lasting two months, then they were analysed in order to determine if and how the different flours used affected the microbial communities and fermentation. Despite the high number of species initially inoculated into the doughs, the PCR-DGGE analysis of the DNA from the three sourdoughs allowed only a few species to be detected, with a peculiar profile in each sourdough. These findings confirmed that a stable population is rapidly established in the sourdough through the refreshments and that this community tends to maintain its equilibrium unless substantial changes occur in exogenous parameters. Our barley flour sourdough was characterized by lactobacilli and yeast viable counts one order of magnitude higher than the controls, accompanied by a significantly lower pH and higher amounts of both lactic acid and acetic acid; in particular this latter which is especially useful for masking the strong barley flavour.

Referente:

Prof. Francesca Clementi; Sezione di Microbiologia Alimentare, Ambientale e Industriale, Dipartimento SAIFET

e-mail: f.clementi@univpm.it