GRÂU şi GLUTEN (II)

(continuare din numărul trecut)

Glutenul este un complex de proteine din punct de vedere biochi­mic, termen care pentru bobul de grâu desemnează proteine cu rol funcțional numite proteine de depozitare (8). Pentru semințele care ajung să încolțească, aceste proteine de depozitare servesc drept rezervă alimentară, până când planta este capabilă să se întrețină.
Proteine de depozitare, cu rol de susți­nere a creșterii embrionului unei plante găsim în toate semințele. Biochimia consideră că proteine cu rol de depo­zitare ar exista și în lumea animală. În ou ovalbumina. În lapte cazeina.
Nimic toxic până aici, nu?
Glutenul ca și complex de proteine privit din punctul de vedere al industriei de pa­nificație și patiserie, se regăsește la ori­gine, în grâu și secară, cereale panificabile cunoscute și utilizate din cea mai înde­părtată istorie. Ulterior la final de secol XIX sunt utilizate și triticalele pentru producția de pâine în Germania și Scoția.
Pentru industria alimentară de azi glu­tenul ca ingredient se obține prin procese laborioase de prelucrare, unele cu im­plicații chimice, care au drept scop reducerea cantității de apă din masa fi­nală, creșterea pro­cen­tului conți­nu­tului proteic și obținerea unui produs cu o gra­­­­nu­lație foarte fină.
Ulterior poate fi un ingredient pentru multe alte produse, ca liant, bază pentru înglobare și susținere, sau aport nutritiv. Îl regăsim în pâinea îmbogățită proteic pentru persoanele care au regim vegetarian, sau în carne artificială, înghețată, sos de soia, ș.a.
De remarcat că acest gluten, ca ingredient în industria alimentară, este un material care a suferit modificări față de cel din compoziția grâului de proveniență, din cauza procedurilor de separare și îmbunătățire la care a fost supus. Ca ur­mare, în interacțiune cu corpul omenesc, va avea alt comportament și alt impact decât cel din bobul de grâu din care provine.
Mai întâi, se definesc glutenul devitalizat și glutenul vital. Cel devitalizat se obține prin uscarea glutenului la temperaturi mai înalte, iar cel vital prin uscare la temperaturi joase, în vid.
Glutenul vital are o capacitate de legare a apei relativ mare (1,5-2 părți apă/ o parte gluten, în greutate) (McDermott E.E., 1985). Ceea ce, într-un calcul economic, devine util pentru sporirea cu cost mic a greutății produsului finit...
Ori­cum, datorită faptului ca își păstrează mai bine proprietățile nutritive (nefiind expus la temperaturi înalte), se utilizează pentru îmbogățirea în proteine a pâinii și pastelor destinate alimentației în perioa­dele în care necesitățile proteice sunt mai mari (creștere, convalescență, graviditate, lactație) și alimentației pentru diabetici și obezi.
Să mai remarcăm că o instalație de us­care în vid e mai pretențioasă și mai costisitoare, deci nu foarte la îndemână economic vorbind, în comparație cu un cuptor. Acesta este ieftin, dar lucrează cu pierderi nutriționale, din cauza temperaturilor înalte. Iar glutenul devitalizat ob­ți­nut astfel, se caracterizează prin capa­citate de hidratare mare, coeziune și elasticitate, fiind utilizat mai mult pentru proprietățile funcționale industriale și mai puțin pentru valoarea nutritivă. Deducem că prețul redus l-ar recomanda pe acesta să fie utilizat pe scară largă de către industria alimentară, drept ingre­dient în diversele rețetare.
Apoi glutenul e supus la alte prelucrări care îl alterează nutrițional. De exemplu, în condițiile în care este modificat chi­mic prin fosforilare și succinilare, se îm­bună­tățește capacitatea de legare a apei și solubilitatea acestuia. Sau: dispersia glutenului în aluat este îmbunătățită, dacă la uscarea prin pulverizare, glu­tenul este amestecat cu mono­gliceride (Gross­kreutz, J.C., 1961).

Consumul de făină albă și pâine albă sunt corelate istoric cu prosperitatea și punerea în funcțiune a unor mori sofisticate, mori cu valțuri, în Austro-Ungaria în a doua jumătate a sec. al XIX-lea. Acestea elimină embrionul și coaja, lăsând în făină doar partea amidonoasă și glutenul. Acest fapt a permis producerea unor cantități mărite de făină albă față de procedeele tradiționale cu pietre și site.
S-a definit rata de extracție a făinii ca fiind procentul de făină rezultat din totalul de grâu măcinat. Menționăm că rata de extracție este de circa 40-42% la făina albă fină, 60-65% la făina albă, 82% la făina intermediară, 94% la făina neagră și 100% la făina integrală.


După cum, în panificație, studiile efectuate au de­monstrat că volumul pâinii e direct proporțional cu con­ținutul proteic.
Așa încât se utilizează făinuri obținute prin extragerea completă a glutenului din făina albă, la care apoi se adaugă glutenul cu com­poziția chimică ce asigură calitățile de panificație urmărite, până se ajunge la procentul proteic care să asigure volumul dorit al produsului finit. Amețitor!
Iar discuția despre impresionantele studii realizate pentru industria alimentara și de panificație, și despre prelucră­rile glutenului în raport cu scopurile co­merciale finale, poate continua pe pagini întregi.
În sine, glutenul ca și complex de proteine din cereale privit din punct de vedere al igienei medicale, este o hrană pentru marea majoritate a populației. Cu condiția firească de a fi consumat în starea sa naturală și în proporția normală față de alte alimente. Pentru că el este deficitar în aminoacidul esențial lizină, iar consumul său în exces conduce la dezechilibre metabolice.

Însă glutenul este bogat în aminoacizi cu sulf și, ca urmare, se echilibrează bine cu aminoacizii din soia. Așadar, în industria alimentară, un amestec de 60% soia și 40% gluten asigură o mixtură proteică cu calități nutriționale conside­rate superioare fiecărei componente în parte. Atunci credem că e cazul să fim mai atenți și la produsele industriale cu soia, mai ales dacă provin din zone unde se pune accentul pe prețul mic de cost și imaginea comercială, în detrimentul atenției față de calitățile nutriționale reale.

Dar pentru un număr mic de persoane, care este în creștere, glutenul poate să devină o sursă de suferință. În acest sens medicina vorbește despre glutenul care poate să producă o intoleranță sau mai rar o alergie alimentară. Din acest punct de vedere, al patologiei medicale, au fost identificate proteine cu acțiune similară celor din glutenul din grâu, și în secară, orz, ovăz, triticale.
În acest mod, prin intervenția exagerată a omului asupra naturii, de la bobul de grâu, care a fost hrană de bază la începuturile istoriei, s-a ajuns ca, în vremurile moderne, din cauza denaturării unui cereal, blamarea iscată asupra lui să se extindă la altele patru. Consecutiv, din motive de sănătate, adesea se reco­mandă excluderea tuturora din consum.
Mai mult, printr-o extensie incorectă, uneori și proteinele de depozitare din orez sau porumb sunt denumite inco­rect, tot gluteni. La fel cum termenul „xerox” desemnează azi, în limbaj obișnuit, orice aparat de copiat, deși este de fapt o marcă de fabrică.

Oamenii au realizat de mult faptul că aluatul din făină de grâu posedă proprietăți neobișnuite, comune într-o oarecare măsură cu cele ale aluatului obținut din făină de orez, dar nu și din făinurile obținute din alte cereale. Aceste proprietăți, reunite sub numele „vâscoelasticitate” sunt esențiale pentru obținerea pâinii dospite, întrucât astfel poate fi înglobat dioxidul de carbon format la dospire. Ele permit și alte utilizări, de ex. obținerea pâinii nedospite, a prăjiturilor, biscuiților, pastelor (din grâu durum) și a tăiețeilor (din aluat panificabil). Ele sunt exploatate în industria alimentară în care proteinele din gluten sunt folosite pentru „legarea” produselor prelucrate. Sistemul complex nu este încă cunoscut în totalitatea aspectelor genetice, biochimice, biofizice, și funcționale – de prelucrare.
Studiile de genetică au exploatat polimorfismul extensiv existent între fracțiunile proteice ale glutenului care apar în diferite genotipuri cu scopul de a stabili conexiunile genetice dintre diferitele grupuri de proteine și/sau formele lor alelice, precum și caracteristicile de prelucrare. Studiile biochimice și biofizice au demonstrat dependența dintre tăria aluatului și capacitatea proteinelor din gluten de a forma complexe polimerice – denumite glutenine. Rezultatele au subliniat importanța unui grup specific de proteine din gluten, denumite subunități cu greutate moleculară mare (HMW).
Grâul de panificație expresează între 3 – 5 gene ale subunităților HMW, proteinele encodate reprezentând astfel circa 2% din proteina totală. Subunitățile HMW sunt prezente numai în polimerii cu greutăți moleculare mari, iar variațiile alelice atât în numărul de gene expresate cât și în proprietățile proteinelor se concretizează în efecte asupra cantităților și dimensiunilor polimerilor, și implicit asupra tăriei aluatului. Polimerii gluteninici sunt stabilizați prin legături disulfidice între lanțuri, însă și legăturile non-covalente de hidrogen sunt importante pentru stabilizarea interacțiunilor dintre polimerii gluteninici și monomerii proteici din gluten – denumiți gliadine. Astfel gliadinele individuale și polimerii gluteninici pot fi separați folosind solvenți care scindează legăturile de hidrogen (de ex. uree) însă sunt necesari agenți reducători (de ex. 2-mercaptoetanol sau ditiotreitol) pentru scindarea polimerilor gluteninici în subunități individuale.
Deși subunitățile HMW sunt principalii determinanți ai elasticității gluteninei, și celelalte proteine din gluten au implicații în proprietățile funcționale.
Interdependența dintre subunitățile HMW și proprietățile aluatului a fost stabilită acum mai mult de 25 de ani și timp de 10 de ani au fost selecționate prin separări SDS-PAGE forme alelice asociate cu bune proprietăți de prelucrare. Transformările genetice au urmărit creșterea numărului de copii ale genelor și, implicit, optimizarea proprietăților aluaturilor. Primele studii de acest tip au debutat acum 10 ani, cu rezultate amestecate. Expresia unei gene suplimentare pentru subunități HMW conduce la creșterea tăriei alua­tului. Efectele depind de gena exactă a subunității HMW utilizată și de nivelul ei de expresie, transgenele având drept rezultat obținerea unui gluten prea tare, prea elastic. Deși transgene­tica poate constitui o strategie realistă de mărire a tăriei aluaturilor, pentru optimizare este de asemenea necesar să fie cunoscute mecanismele implicate...


În ceea ce privește conținutul de proteine al grâului, acesta era de 7-14%, la varie­tățile originare, naturale. Ulterior au fost selectate soiuri, sub control genetic, care au un conținut mare de pro­teină, de până la 22%. Sunt comu­nicări și lucrări știin­țifice care rapor­tează actual conținut de proteină de 27%. Iar ultimele informații vorbesc despre activități de cercetare care au permis realizarea unor soiuri care dacă au suficient azot la dispoziție pot acumula peste 40% proteine... (9). Valoare imensă, dacă ne gândim că pentru carnea de porc și găină, cele mai frecvente la consum, se indică între 19 și 20% proteine! În situația în care carnea este considerată sursă de proteine, pe când cerealele surse de glucide...
În schimb, aportul de minerale adus de grâul cultivat azi este considerabil mai mic, în special aportul de zinc și fier. (10)

Mai departe s-a trecut la rafinarea făinii, pentru o albire suplimentară, prin proceduri chimice. Totuși, folosirea de pâine obținută din făină rafinată nu a fost acceptată universal, conducând la tendința paralelă de a consuma produse fabricate din făină integrală.
De ce? Pentru că diferențele între pro–porția de nutrienți este atât de mare, încât sperie pe orice om cu judecată. Iată despre ce este vorba:
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 97% mai puțină vitamină B1.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 94% mai puțină vitamină B6.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 88% mai puțină vitamină B3 (PP).
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 87% mai puțin crom.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 80% mai puțin magneziu.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 77% mai puțin potasiu.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 72% mai puțin zinc.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 70% mai puține fibre.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 70% mai puțin omega 3 și ome­ga 6.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 68% mai puțină vitamina B2.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 60% mai puțin calciu.
În făina albă fină față de bobul de grâu, se află cu 57% mai puțină vitamină B5.
Exemplele pot umple încă o pagină... Din aceste motive agricultura ar trebui sub­sumată administrativ medicinei, respectiv sănătății. Pentru că dacă privim agricultura și industria alimentară doar ca o ramură economică menită să aducă nu­mai beneficiu financiar, atunci sănătatea va continua să aibă de suferit. Din acest motiv, azi avem un număr uriaș de bolnavi, în continuă creștere. (11)

8 - proteinele din gluten sunt sintetizate pe reticulul endoplasmic brut și transportate co-translațional în lumenul reticulului. În lumen, proteinele de depozitare pot urma două căi: a) una dependentă de aparatul Golgi, care se finalizează prin depozitarea materialului proteic în corpi proteici de origine vacuolară; b) alta independentă de aparatul Golgi, în care depozitele proteice formate în lumen fuzionează cu corpi proteici de origine vacuolară.
Proteinele din glutenul de grâu pot urma oricare dintre cele două căi, fapt confirmat prin folosirea de „marcaje epitopice” și anticorpi specifici în urmărirea traseelor proteinelor individuale și a grupurilor de proteine din celulele semințelor în dezvoltare.

9 - USDA World Wheat Collection comunică diferențe de la 7 la 22%, din care circa 1/3 sub control genetic. Impactul condițiilor de mediu asupra conținutului de proteine este însă relativ ridicat. Sursele cele mai cunoscute cu conținut ridicat de proteine sunt Emmer sălbatic (Tr. turgidum var. dicoccoides tetraploid) soi de grâu provenit din Israel. Cu suficient azot furnizat, acesta acumulează peste 40% proteine. Genele acestei linii au fost marcate la un locus pe cromozomul 6B (denumit Gpc-B1) care determină 70% din variațiile conținutului de proteine realizat prin diferite încrucișări. Această genă encodează un factor de transcripție care accelerează senescența părților vegetative ale plantei, mărind aportul și transferul azotului și a altor minerale.
 

10 - Garvin și colab. au examinat 14 loturi de seminţe depozitate din culturi de grâu între anii 1873 – 2000, în două locații din Kansas, determinînd conținutul lor în substanțe minerale. Au apărut corelații negative între randamentele de boabe, data de introducere în cultură a varietății studiate și concentrația de zinc din boabe (pentru ambele locații) și fier (într-una din locații). Fan și colab. au analizat mostre de grâu crescute în Rothamsted-Broadbalk pe termene lungi, începând cu 1843 (!), folosind o singură variantă, înlocuită treptat cu câte o variantă modernă. Din momentul introducerii culturilor semi-pitice în 1968, conținuturile de minerale (Zn, Fe, Cu, Mg) au scăzut semnificativ. O comparație efectuată recent între 25 de linii de grâu a demonstrat scăderea concentrațiilor de Fe și Zn, odată cu introducerea soiurilor semi-pitice.
Diferențele de conținut în minerale au determinat eforturi de mărire a acestui conținut în scopul îmbunătățirii stării de sănătate din țările subdezvoltate. Inițiativa HarvestPlus a Consultative Group on International Agricultural Research (CGIAR) folosește metode de cultivare tradiționale pentru a mări conținutul de fier, zinc și vitamina A. Alte laboratoare folosesc abordări de inginerie genetică.
 

11 - May Yates a fondat în 1880 Bread Reform League în Londra cu scopul de a promova reîntoarcerea la pâinea fabricată din făină integrală, în special cu scopul de a îmbunătăți nutriția copiilor proveniți din familii sărace și a sugerat în 1909 adoptarea unei rate standard de 80% pentru extracția făinii (procentul de făină rezultat din totalul de grâu măcinat) produsul fiind denumit Pâine Standard (Standard Bread). Chiar dacă acum recunoaștem avantajele nutriționale ale produselor fabricate din grâu integral, datele științifice disponibile în epocă, economia și gusturile consumatorilor nu recunoșteau pe atunci acest fapt. Liga și-a continuat însă campania și a primit și susținere științifică din 1911 când Gowland Hopkins a fost de acord că Pâinea Standard ar putea conține „nutrienți necunoscuți” vitali pentru sănătate, denumiți ulterior vitamine.
Thomas Allinson a avut răsunet prin comercializarea și promovarea insistentă a produselor din grâu integral. El este considerat fondatorul acestei tendințe în Regatul Unit.

 

Bibliografie:

1. Enciclopedia Plantelor, Prof. Constantin Pârvu, Ed. Tehnică, București
2. Dicţionarul Etnobotanic, Ed. Academiei
3. Manualul inginerului agronom, Ed. Agro-silvică
4. Cultul Grâului și al Pâinii la Români, Iulina Chivu
5. Proverbele românilor, Iuliu Zanne
6. Meditaţie la Medicina Biblică, Dr. Pavel Chirilă
7. Grâul, Acad. Dr. Ing. Nechifor Ceapoiu
8. Journal of Experimental Botany, P. R. Shewry, (2009) 1537-1553
9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/21248165
10. The Enciclopaedia of Healing Foods, Dr. Michael Murray and all.
11. Efectul glutenului vital în ameliorarea calităților de panificație a făinurilor din grâu. http://www.moraritsipanificatie.eu/2008/11/efectul-glutenului-vital-n-ameliorarea.html.