La ricerca mira a rendere il pane più rispettoso del clima senza compromettere la qualità

Il grano è il tipo di cereale più importante per il pane e i prodotti da forno in Germania. Il grano viene coltivato su circa tre milioni di ettari nel Paese. Tuttavia, le condizioni quadro per la coltivazione stanno cambiando in modo significativo. I cambiamenti climatici, la riduzione della concimazione azotata e l'uso di pesticidi possono portare a maggiori fluttuazioni nelle rese e nella qualità.

Contrastare il cambiamento climatico è un obiettivo politico e sociale. Una misura consiste nel ridurre la fertilizzazione azotata. Questo perché la produzione di fertilizzanti azotati è ad alta intensità energetica e la fertilizzazione rilascia grandi quantità di gas dannosi per il clima. L'azoto non utilizzato nel suolo può inoltre essere disperso dalle piogge nei corpi idrici sotto forma di nitrati.

Per questo motivo, i rappresentanti dell'intera catena di valore del grano da forno hanno firmato una dichiarazione a Berlino nel 2024 insieme al BMLEH per ridurre le emissioni di gas serra nella coltivazione e nella lavorazione del grano da forno.

La protezione del clima inizia nel campo di grano

Gli scienziati dell'Università di Hohenheim e dell'Istituto Max Rubner stanno lavorando al progetto FutureWheat, guidato dal professor Longin, per capire come sia possibile raggiungere questo obiettivo. Il loro obiettivo è quello di trovare il modo di produrre grano con una qualità di cottura e nutrizionale stabile, in una coltivazione che conservi le risorse.

A tal fine, i ricercatori stanno studiando quali varietà gestiscono l'azoto in modo particolarmente efficiente, come cambia la qualità in diverse condizioni ambientali e come queste proprietà possono essere utilizzate in modo mirato.

"Ad esempio, è noto che una minore quantità di fertilizzanti azotati e un minore uso di prodotti agrochimici comportano una minore resa per superficie e, in alcuni casi, un minore contenuto proteico", spiega l'esperto di grano. "Ma non sappiamo quali siano gli effetti sulla qualità della panificazione, sullo spettro di aminoacidi e su sostanze nutritive come minerali e fibre".

Buona qualità di panificazione anche con meno fertilizzanti - e meno proteine?

Finora, la qualità del grano da forno è stata spesso valutata in base al contenuto proteico del chicco. Tuttavia, un contenuto proteico più elevato si ottiene spesso con una concimazione azotata più intensa. Nel progetto FutureWheat, i ricercatori vogliono quindi migliorare e ampliare la valutazione della qualità di cottura del grano. Invece di guardare solo alla quantità di proteine, si concentrano sulla qualità delle proteine, dell'amido, dell'impasto e della cottura.

L'obiettivo è identificare varietà di grano che garantiscano una qualità di cottura stabile e rese elevate anche con una concimazione azotata ridotta. Ciò potrebbe ridurre la necessità di concimazione azotata senza che i panifici e i clienti debbano scendere a compromessi sulla qualità del pane e degli altri prodotti da forno.

"Svilupperemo anche nuovi test per la qualità dell'impasto e della cottura per tenere conto dei cambiamenti nei metodi di cottura nelle panetterie. Oltre alla ben nota importanza della qualità delle proteine, vogliamo anche esaminare più da vicino le proprietà dell'amido", afferma il professor Mario Jekle del Dipartimento di alimenti di origine vegetale dell'Università di Hohenheim.

La moderna tecnologia dei sensori e l'intelligenza artificiale riconoscono la qualità dei cereali

Uno degli obiettivi principali del progetto è accelerare in modo significativo la valutazione della qualità dell'impasto e della cottura del grano. Attualmente, molti metodi di analisi richiedono tempo e costi elevati. Allo stesso tempo, però, la scelta della varietà e la qualità dei chicchi determinano fin dall'inizio la qualità della successiva lavorazione del grano.

"Per questo è molto importante conoscere l'effettiva qualità di lavorazione dei lotti raccolti subito dopo il raccolto", spiega la dott.ssa Alexandra Hüsken, responsabile del progetto presso il Max Rubner Institute di Detmold. "Con queste informazioni, i commercianti di cereali e i mulini potrebbero separare meglio le diverse qualità nella fase di ricezione dei cereali".

I ricercatori del Max Rubner Institute stanno quindi utilizzando la moderna tecnologia dei sensori, l'analisi delle immagini, l'intelligenza artificiale e i metodi di apprendimento automatico per sviluppare nuovi test rapidi. Idealmente, questi dovrebbero funzionare in modo simile all'attuale test rapido per il contenuto proteico, ma prevedere direttamente la varietà e le qualità importanti dell'impasto e della cottura.

"A nostro avviso, la combinazione di varietà di grano con un'elevata qualità di cottura con una fertilizzazione limitata e la loro separazione lungo la catena del valore è una delle leve più importanti per ridurre ulteriormente le emissioni di gas serra del grano da forno", aggiunge il dottor Hüsken.

Trovare varietà di grano stabili per condizioni ambientali mutevoli

Oltre ad analizzare le caratteristiche qualitative, FutureWheat sta studiando in che misura le condizioni ambientali influenzano le prestazioni delle diverse varietà di grano. Le condizioni climatiche estreme, il cambiamento delle precipitazioni e le diverse proprietà del suolo possono avere un impatto significativo sulla resa e sulla qualità della panificazione.

I ricercatori del Centro statale per la selezione delle sementi (LSA) dell'Università di Hohenheim stanno utilizzando ampie serie di dati provenienti da test varietali e prove pratiche aggiuntive, combinandoli con i dati meteorologici e del suolo. "Con l'aiuto di moderni modelli statistici e di machine learning, possiamo analizzare quali fattori ambientali hanno un'influenza particolarmente forte sulla resa e sulla qualità della cottura", spiega il dottor Patrick Thorwarth, responsabile del LSA.

Questo ci permette di identificare le varietà che forniscono in modo affidabile buoni risultati di resa e di cottura per diversi anni e in diverse località, anche in condizioni di coltivazione diverse. Questi risultati sono importanti sia per i programmi di selezione che per le aziende agricole. Aiutano ad adattare meglio la scelta delle varietà alle condizioni regionali e a garantire rese stabili e qualità affidabile nel lungo periodo.

Contributo alla protezione del clima e alla sicurezza alimentare

A lungo termine, i risultati di FutureWheat possono contribuire all'ulteriore sviluppo della valutazione del grano da forno. "Invece di basarsi esclusivamente su singole cifre chiave, in futuro si potrebbero utilizzare combinazioni più complete di caratteristiche che riflettano sia il livello di rendimento di una varietà sia la sua stabilità in condizioni diverse per l'intera catena del valore e che possano essere misurate rapidamente", afferma l'esperto di grano Longin.

Ciò andrebbe a vantaggio di tutti i soggetti coinvolti nella catena del valore". Le aziende di selezione riceveranno nuovi criteri per lo sviluppo di varietà ad alte prestazioni. Gli agricoltori avranno una base migliore per prendere decisioni nella scelta delle varietà. I mulini e le panetterie possono utilizzare le materie prime in modo più mirato e garantire caratteristiche coerenti dei prodotti.