From durum wheat to whole-meal pasta: effects of processing and cooking on physico-chemical and nutritional properties

The growing interest in healthy eating behaviors and awareness of the health benefits from the intake of whole grain has resulted in an increase in consumer preferences towards the consumption of whole grain products. In recent years, preferences for whole-meal pasta have also grown among consumers. In this sense, whole-meal pasta can represent an important vehicle of health-promoting components, including dietary fibre, vitamins, minerals and bioactive compounds. Among vitamins, folates are gaining increasing attention among researchers as they are involved in numerous human metabolic processes and there may be several negative human health implications associated with a folate-deficient diets. At the same time, the sensory consumer acceptability of whole-meal pasta, and in general whole grain products, is a critical point on which industry must confront and/or clash and strive in the direction of developing whole-meal pasta that meet the expectations of consumers during consumption. In this regard, it is important to underline that both the careful selection of the raw materials and the appropriate calibration of the technological process are fundamental prerequisites for obtaining a high quality whole-meal pasta as widely demonstrated by many scientific studies that have investigated the influence of raw materials and processing conditions on the nutritional and sensory quality of whole-meal pasta. Furthermore, since folates are highly unstable compounds it is also appropriate to consider the effects of processing and cooking on folate content in whole-meal pasta given that there are few literature studies available on this point. On the basis of these remarks, this PhD research work aims at studying the distribution of folates in the debranning and milling fractions of durum wheat and at developing of whole-meal pasta rich in folates, with low levels of furosine and high sensory properties. As part of the National Operational Programme on Research and Innovation 2014-2020, this innovative PhD with Industrial characterization was developed in collaboration between the University of Molise and F.lli De Cecco di Filippo - Fara San Martino S.p.A. In order to achieve the aforementioned objectives, the research work was divided into the following activities: - the 1st activity concerned the evaluation of total folate content in durum wheat samples of different origins and in the relative debranning and milling fractions obtained with pilot and industrial plants; - the 2nd activity consisted in assessment the effects of pasta making process and cooking on folate retention in developed whole-meal pasta and its chemical and nutritional characterization; - the 3rd activity involved the evaluation of heat damage through the quantification of furosine levels in the developed whole-meal pasta and its sensory evaluation by a panel. The results obtained in this research activity can be used as a starting point for the De Cecco company with a view to a greater qualitative enhancement of whole-meal pasta.

Il crescente interesse verso abitudini alimentari salutari e la consapevolezza degli effetti benefici sulla salute derivanti dall’assunzione di cereali integrali ha portato ad un aumento delle preferenze dei consumatori verso il consumo di prodotti integrali. Negli ultimi anni sono cresciute anche le preferenze per la pasta integrale tra i consumatori. In questo senso, la pasta integrale può rappresentare un importante veicolo di componenti dalle proprietà salutistiche come la fibra alimentare, le vitamine, i minerali e i composti bioattivi. Tra le vitamine, i folati sono sempre più al centro dell’attenzione tra i ricercatori dal momento che questi sono coinvolti in numerosi processi metabolici umani e considerato che potrebbero esserci diverse implicazioni negative per la salute umana associate a diete carenti di folati. Allo stesso tempo, l’accettabilità sensoriale della pasta integrale da parte del consumatore, e in generale dei prodotti integrali, è un punto critico su cui l’industria deve confrontarsi e/o scontrarsi e tendere nella direzione di sviluppare una pasta integrale che soddisfi le aspettative dei consumatori al momento del consumo. A tal proposto, è importante sottolineare che sia l’accurata selezione delle materie prime che l’appropriata modulazione del processo tecnologico sono punti di partenza imprescindibili per ottenere una pasta integrale di alta valenza qualitativa come ampiamente dimostrato da numerosi studi scientifici che hanno indagato l’influenza delle materie prime e delle condizioni di lavorazione sulla qualità nutrizionale e sensoriale della pasta integrale. Inoltre, poiché i folati sono composti altamente instabili, è opportuno considerare anche gli effetti della lavorazione e della cottura sul contenuto di folati nella pasta integrale giacché sono limitati gli studi scientifici disponibili in letteratura su questo argomento. Sulla base di queste considerazioni, la presente attività di ricerca di dottorato si propone di studiare la distribuzione dei folati nelle frazioni di decorticazione e macinazione del grano duro e di sviluppare una pasta integrale ricca in folati, con bassi livelli di furosina ed elevate proprietà sensoriali. Nell’ambito del Programma Operativo Nazionale Ricerca e Innovazione 2014-2020, questo dottorato di ricerca innovativo con caratterizzazione industriale è stato sviluppato in collaborazione tra l’Università degli Studi del Molise e l’azienda F.lli De Cecco di Filippo - Fara San Martino S.p.A. Al fine di raggiungere i suddetti obiettivi, il lavoro di ricerca è stato articolato nelle seguenti attività: - la prima attività ha riguardato la valutazione del contenuto di folati totali in campioni di grano duro di diversa origine e nelle relative frazioni di decorticazione e macinazione ottenute con impianti pilota sperimentale e industriale; - la seconda attività è consistita nella valutazione degli effetti dei processi di pastificazione e cottura sulla ritenzione di folati nella pasta integrale sviluppata e nella sua caratterizzazione chimico-nutrizionale; - la terza attività ha riguardato la valutazione del danno termico attraverso la quantificazione dei livelli di furosina nella pasta integrale sviluppata e la sua valutazione sensoriale da parte di un panel. I risultati ottenuti in questa attività di ricerca possono essere utilizzati come punto di partenza per l’azienda De Cecco nel quadro di una ulteriore valorizzazione qualitativa della pasta integrale.