Apunts Bromatologia II (UB): cereals, carn, peix, ous i llet

Cereals i derivats — Estructura del gra, midó i farines

Els cereals constitueixen la pedra angular de l'alimentació humana a escala global. Des del punt de vista nutricional, es recomana que entre el 45% i el 60% de l'aportació energètica diària provingui dels hidrats de carboni, prioritzant els glúcids complexos i limitant els mono- i disacàrids a menys del 10%. En conjunt, els grans de cereal presenten una composició mitjana dominada pels carbohidrats (60-70%), seguits de les proteïnes (9-14%), la fibra dietètica (2-13%), els lípids (1-7%) i els minerals (1-3%). L'aprofitament tecnològic i bromatològic d'aquests fruits depèn estrictament de la seva estructura anatòmica i de la distribució dels seus nutrients.

Anatomia del gra de cereal i distribució de nutrients

El gra dels cereals és botànicament un fruit sec indehiscent anomenat cariòpside, on el pericarpi es troba íntimament soldat a la llavor. En una secció transversal es distingeixen tres estructures principals clarament diferenciades pel seu perfil químic i funcionalitat biològica:

Dins del conjunt de cobertes protectores destaca la capa d'aleurona, que constitueix la capa cel·lular més externa de l'endosperma, tot i que tecnològicament s'elimina juntament amb el pericarpi durant el procés de decorticat. L'aleurona concentra una densitat metabòlica extraordinària: és extremadament rica en fòsfor orgànic (àcid fític), proteïnes amb un perfil d'aminoàcids més equilibrat que el de l'endosperma farinós, vitamines hidrosolubles (especialment tiamina, niacina i àcid fòlic) i compostos fitoquímics antioxidants.

El consum de gra sencer s'associa de manera consistent a una reducció del risc de malalties cardiovasculars, diabetis tipus 2 i certs càncers digestius gràcies a l'acció conjunta de la fibra soluble i insoluble, els fitoesterols i els polifenols antioxidants.

Carbohidrats: fraccions del midó, digestibilitat i fibra dietètica

Els glúcids dels cereals es divideixen segons la seva accessibilitat metabòlica en digestibles (midó disponible i sucres simples) i no digestibles (fibra dietètica i midó resistent). El midó és el component predominant de l'endosperma i s'organitza en grànuls formats per dos polímers de D-glucosa: l'amilosa (polímer lineal amb enllaços $α(1\rightarrow 4)$) i l'amilopectina (polímer altament ramificat amb enllaços $α(1\rightarrow 4)$ i punts de ramificació $α(1\rightarrow 6)$).

La digestibilitat del midó condiciona directament la velocitat d'alliberament de glucosa al torrent sanguini (l'impacte metabòlic sobre la glucèmia es desenvolupa a «Cereals i derivats — Pa, pastes alimentàries i arròs»). Aquesta hidròlisi enzimàtica depèn tant de factors intrínsecs com extrínsecs:

• Relació amilosa/amilopectina: Un percentatge elevat d'amilosa afavoreix empaquetaments moleculars més densos mitjançant ponts d'hidrogen, fet que dificulta l'acció hidrolítica de les amilases pancreàtiques i salivals, alentint la digestió.
• Patró de cristal·linitat nativa: Els grànuls de midó presenten tres estructures cristal·lines (detectables per difracció de raigs X): el tipus A (típic dels cereals, amb cadenes curtes i empaquetament obert, molt accessible i fàcil de digerir), el tipus B (propi de tubercles com la patata i fruits verds, molt resistent a l'atac enzimàtic) i el tipus C (present als llegums, intermedi entre A i B).
• Mida del grànul: Com menor és la mida del grànul, major és la superfície específica per unitat de volum exposada a l'atac de les $α$-amilases.
• Integritat estructural i matriu cel·lular: El trencament mecànic durant la molta allibera els grànuls protegits per les parets cel·lulars vegetals, incrementant la seva superfície de contacte.
• Interaccions amb lípids i proteïnes: Els lípids formen complexos helicoïdals d'inclusió amb l'amilosa que retarden la hidròlisi, mentre que la xarxa proteica circumdant pot actuar com una barrera física per als enzims.

Gelatinització i retrogradació del midó

Quan el midó s'escalfa en presència d'aigua suficient, els grànuls s'inflen irreversibilitzant la pèrdua de l'estructura cristal·lina nativa: aquest fenomen s'anomena gelatinització. Les cadenes d'amilosa es difonen a la fase aquosa circulant i la suspensió esdevé altament digestible en quedar els enllaços glicosídics completament exposats.

En refredar-se el midó cuit, té lloc el fenomen oposat anomenat retrogradació. Les cadenes lineals d'amilosa (i, més lentament, les ramificacions exteriors de l'amilopectina) es reassocien formant dobles hèlixs que cristal·litzen de nou en estructures molt estables mitjançant ponts d'hidrogen intermoleculars. Aquest reordenament genera zones cristal·lines termoestables que resisteixen la hidròlisi enzimàtica i constitueixen una fracció coneguda com a midó resistent de tipus 3.

Pel que fa a la fibra soluble dels cereals, destaquen els beta-glucans (lineals, amb enllaços barrejats $β(1\rightarrow 3)$ i $β(1\rightarrow 4)$, molt abundants a l'ordi i la civada) i els pentosans o arabinoxilans (cadenes d'unitats de xilosa ramificades amb arabinosa). Aquests polisacàrids solubles formen solucions viscoses que alenteixen la velocitat de buidament gàstric i retenen aigua a la massa.

Àcid fític i compostos fenòlics

El segó concentra fitoquímics essencials com els àcids fenòlics, sent l'àcid ferúlic el més representatiu; aquest es troba lligat covalentment mitjançant enllaços èster als arabinoxilans de la paret cel·lular. D'altra banda, l'àcid fític (mioinositol 1,2,3,4,5,6-hexafosfat) té una marcada acció antinutritiva en actuar com a potent quelant de cations metàl·lics divalents ($\text{Fe}^{2+}$, $\text{Zn}^{2+}$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$), formant quelats insolubles a pH intestinal que n'impedeixen l'absorció sistèmica. No obstant això, posseeix acció antioxidant beneficiosa i capacitat per reduir la resposta glucèmica postprandial. L'activitat enzimàtica de les fitases endògenes del cereal o exògenes dels llevats durant la fermentació perllongada o el remull permet hidrolitzar l'àcid fític alliberant els minerals associats.

Fraccions proteiques d'Osborne i malaltia celíaca

Les proteïnes dels cereals presenten una limitació clau en el seu perfil biològic: tenen un baix contingut en certs aminoàcids essencials, sent la lisina l'aminoàcid limitant primari en pràcticament totes les espècies de cereals (juntament amb dèficits secundaris de treonina, triptòfan o metionina segons l'espècie). El químic Thomas Osborne va establir una classificació canònica de les proteïnes dels cereals en funció de la seva solubilitat diferencial en diferents dissolvents:

1. Fracció soluble en aigua: Correspon a les albúmines. Representen enzims citoplasmàtics i proteïnes funcionals del gra (representen entre el 10% i el 20% del total proteic juntament amb les globulines).
2. Fracció soluble en solucions salines neutres: Correspon a les globulines (solubles en NaCl al 5%). Tenen un paper principalment enzimàtic i estructural a les membranes cel·lulars.
3. Fracció soluble en dissolucions alcohòliques: Correspon a les prolamines (solubles en etanol al 70-80%). Són proteïnes monomèriques de baix a mitjà pes molecular, riques en prolina i glutamina, amb ponts disulfur intracatenaris que determinen una conformació globular. Aporten viscositat i extensibilitat.
4. Fracció soluble en medis àcids o bàsics diluïts: Correspon a les glutenines. Són polímers proteics d'elevadíssim pes molecular formats per subunitats unides mitjançant enllaços disulfur intercatenaris i ponts d'hidrogen. Són les responsables directes de l'elasticitat i la tenacitat de les masses.

Les dues darreres fraccions (prolamines i glutenines) són les proteïnes de reserva de l'endosperma, que sumen entre el 75% i el 85% de la proteïna total del gra. En el cas del blat (Triticum aestivum), la fracció de prolamines s'anomena gliadina i la fracció de glutenina, glutenina. Quan s'hidrata la farina i s'hi aplica energia mecànica mitjançant el pastat, ambdues s'associen per formar el complex viscoelàstic (la formació detallada de la xarxa de gluten s'estudia a «Cereals i derivats — Pa, pastes alimentàries i arròs»).

Prolamines homòlogues i cereals segurs

La toxicitat celíaca depèn del grau de parentesc botànic dels vegetals amb la tribu Triticeae. Les espècies properes sintetitzen prolamines homòlogues que també desencadenen la reacció celíaca: la secalina en el sègol (Secale cereale) i l'hordeïna en l'ordi (Hordeum vulgare). L'avenina de la civada té una homologia inferior i una baixa immunoreactivitat, tot i que el perill de contaminació encreuada durant la collita i el transport obliga a certificar-la estrictament per a celíacs.

Els pseudocereals tenen la particularitat biològica de no pertànyer a la família de les gramínies o poàcies; produeixen llavors amb un perfil de carbohidrats i proteïnes molt complet, amb un contingut de lisina i metionina molt superior al dels cereals clàssics.

Tipificació tecnològica de les farines: extracció, cendres i granulometria

La farina comercial de blat és el producte procedent de la molturació de cariòpsides netes de Triticum aestivum (o barreges d'aquest amb un màxim del 20% de blat dur, Triticum durum). El criteri determinant per a la seva composició és el grau d'extracció (o taxa d'extracció):

Com més alt és el grau d'extracció, més parts externes de la cariòpside (capa d'aleurona i segó) s'incorporen a la farina, augmentant el contingut en fibra, vitamines i substàncies minerals, però disminuint la proporció relativa de proteïnes formadores de gluten pur i diluint la seva capacitat panificadora.

Classificació legal segons el contingut en cendres

Les substàncies minerals del gra de cereal es troben concentrades en un 70% a les capes del segó i l'aleurona, mentre que l'endosperma central només en conté quantitats mínimes (0,30-0,45%). Per tant, la determinació del percentatge de cendres sobre substància seca (obtingut per calcinació a 900 °C) permet monitorar amb precisió el grau d'extracció de la farina:

Classificació segons la granulometria

Segons la mida de partícula resultant del procés mecànic de trituració en corrons estriats o llisos, els productes de la molta es tipifiquen en:

• Farines: Producte finament polvoritzat amb una mida de partícula estrictament inferior a 180 micres (< 180 µm).
• Sèmoles: Fragments durs de l'endosperma del gra d'una mida intermèdia. Se subdivideixen en sèmola fina (de 132 a 600 µm) i sèmola grossa (de 600 a 850 µm). Són la matèria primera de referència en la fabricació industrial de pastes alimentàries.
• Granyons: Producte resultant del trencament gruixut de grans nets, les partícules del qual tenen dimensions superiors a les de la sèmola (> 850 micres).

Idees clau

• La cariòpside de cereal es compon d'endosperma amilaci (80-85%), segó i cobertes riques en fibra insoluble i minerals (13-15%), i un germen ric en àcids grassos poliinsaturats i vitamina E (2-3%).
• La digestibilitat del midó depèn de la relació amilosa/amilopectina i dels fenòmens de gelatinització hidrotèrmica i retrogradació posterior que condueix a la formació de midó resistent de tipus 3 (RS3).
• L'àcid fític present a la capa d'aleurona actua com a agent antinutritiu en quelar ions divalents com el calci, el ferro i el zinc, reduint-ne la biodisponibilitat llevat que sigui desfosforilat per les fitases.
• La lisina és l'aminoàcid limitant universal de les proteïnes dels cereals, les quals es classifiquen segons Osborne en albúmines, globulines, prolamines i glutenines.
• Les prolamines (gliadina en blat, secalina en sègol i hordeïna en ordi) són les responsables de la patogènia de la malaltia celíaca; l'arròs, el blat de moro i pseudocereals com la quinoa i el fajol no contenen aquestes fraccions immunotòxiques.
• El grau d'extracció de la farina determina la quantitat de segó retingut i es mesura oficialment mitjançant el percentatge de cendres sobre substància seca (des de <0,50% en farines flor fins a <3% en integrals).

Posa a prova el que has après

1. Quin component del gra de cereal es descarta habitualment a la molta blanca per prevenir l'enranciment? — Germen o embrió
2. Quin tipus de midó resistent es forma durant el refredament d'un cereal prèviament cuinat? — RS3
3. Quin és l'aminoàcid limitant principal en les proteïnes de reserva de la majoria dels cereals? — Lisina
4. Quin d'aquests aliments és un pseudocereal taxonòmicament aliè a les gramínies i segur per a celíacs? — Fajol

Cereals i derivats — Pa, pastes alimentàries i arròs

Classificació comercial dels productes de la molturació

La transformació industrial del gra de cereal genera diverses fraccions segons la intensitat del refinament i la mida de les partícules obtingudes. El contingut mineral residual, expressat com a percentatge de cendres sobre substància seca, constitueix el paràmetre analític oficial per categoritzar les farines en funció del seu grau d'extracció. Els tipus comercials resultants (farina flor, normal, morena i integral) i els seus límits de cendres s'han vist a «Cereals i derivats — Estructura del gra, midó i farines». A aquests s'hi afegeix la farina amb segó, producte obtingut mitjançant la reincorporació artificial de segó a una farina blanca prèviament refinada.

Secció completa amb Premium

Idees clau

• na aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetu
• s nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut lab
• s nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut e
• quat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco
• ctetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea
• tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem i

Llegums i tubercles

Els llegums i els tubercles constitueixen dues de les fonts vegetals d'energia i nutrients més rellevants per a l'alimentació humana. Des del punt de vista bromatològic, presenten propietats nutricionals complementàries a les dels cereals, però també contenen diversos metabòlits secundaris i compostos amb activitat biològica que cal gestionar mitjançant operacions culinàries o tecnològiques adequades.

Secció completa amb Premium

Idees clau

• na aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit
• s nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt u
• s nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolo
• quat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna
• ctetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco lab
• tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea c