Frumento: il nanismo estremo compromette la composizione del glutine e la qualità della panificazione
"Lo studio mette in evidenza la complessità della selezione del grano"
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Il grano è uno degli alimenti base più importanti al mondo, soprattutto sotto forma di pane. Uno studio congiunto dell'Istituto Leibniz per la Biologia dei Sistemi Alimentari dell'Università Tecnica di Monaco (LSB) e dell'Istituto Leibniz per la Genetica Vegetale e la Ricerca sulle Piante Coltivate (IPK) dimostra ora che il grano estremamente nano ha una composizione del glutine meno favorevole rispetto al grano semi-nano, nano o alto di tipo selvatico, e quindi produce una farina con proprietà di panificazione più scadenti.
L'introduzione dei cosiddetti geni nanizzanti (geni Reduced height-Rht) durante la "rivoluzione verde" degli anni '60 è considerata una pietra miliare dell'agricoltura. Questi geni garantiscono che le piante di grano siano più corte e quindi meno suscettibili ai danni del vento (lodging). Inoltre, possono investire più energia nel riempimento dei chicchi, aumentando così in modo significativo le rese. "Oggi più del 70% di tutte le varietà di grano coltivate nel mondo sono dotate di almeno uno di questi geni", afferma il coautore Andreas Börner, scienziato del dipartimento Genebank dell'IPK e coautore dello studio.
Influenza poco chiara sul glutine
Finora, tuttavia, non era chiaro se i geni Rht alterassero non solo la lunghezza della paglia, ma anche la composizione del glutine nel chicco. Il glutine del grano è composto da due gruppi di proteine di stoccaggio: le gliadine e le glutenine. Le gliadine rendono gli impasti elastici e viscosi e agiscono come ammorbidenti. Le glutenine conferiscono agli impasti elasticità e resistenza. Un rapporto equilibrato tra gliadine e glutenine è fondamentale per una buona qualità di cottura. Se le gliadine predominano troppo, l'impasto diventa troppo morbido, il volume del pane diminuisce e il risultato della cottura è scarso.
Per chiarire l'influenza dei geni Rht sulla composizione del glutine, il team di ricerca ha confrontato il grano alto di tipo selvatico con cinque varianti quasi identiche in quattro linee di grano che differivano solo per i geni Rht. Tutte le linee sono state coltivate per tre stagioni di crescita presso l'IPK di Gatersleben per ottenere materiale campione comparabile. Le condizioni climatiche degli anni di raccolta 2021, 2022 e 2023 variavano notevolmente.
Il team è giunto alle seguenti conclusioni: I geni del nanismo presenti nelle varietà di grano moderne (Rht1, Rht2 e la loro combinazione) hanno avuto un effetto minimo sulla composizione del glutine. Tuttavia, i geni che causano un nanismo estremo (Rht3 e la combinazione Rht2+3) riducono il contenuto di glutine e spostano il rapporto gliadina-glutenina, con conseguenze potenzialmente negative sulle proprietà di panificazione. Tuttavia, le condizioni ambientali hanno avuto un impatto sulla composizione del glutine ancora maggiore rispetto ai geni: le condizioni calde e umide del 2021 durante la fase di riempimento dei chicchi hanno portato a un rapporto gliadina-glutenina particolarmente alto e sfavorevole.
"I nostri risultati dimostrano che l'introduzione di geni semi-nani e nani durante la Rivoluzione Verde non ha influenzato negativamente la composizione del glutine delle varietà di grano moderne", spiega la prima autrice e ricercatrice principale Sabrina Geisslitz del LSB. Aggiunge: "Tuttavia, in futuro si dovrà valutare se i geni che causano un nanismo estremo debbano essere introdotti nelle nuove razze. Tali geni potrebbero compromettere la qualità della panificazione e aumentare il potenziale immunoreattivo, poiché entrambi sono associati a un elevato contenuto di gliadina".
"Lo studio evidenzia quanto sia complessa la selezione del grano", aggiunge Katharina Scherf, responsabile del gruppo di ricerca Food Biopolymer Chemistry presso l'LSB. "Come abbiamo potuto dimostrare, non sono solo i geni ma anche le condizioni ambientali a determinare la composizione del glutine nel grano. In vista dei cambiamenti climatici, questo pone ulteriori sfide nell'ottimizzazione delle razze in termini di composizione del glutine."
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