Ricerca e innovazione nel gelato artigianale: quattro anni di ricerca sugli ingredienti alternativi

Ricerca e innovazione nel gelato artigianale: quattro anni di ricerca sugli ingredienti alternativi

La ricerca e l’innovazione sono aspetti sempre più fondamentali per l’evoluzione di interi settori dell’economia, ancor più quando, come nel caso del gelato artigianale, l’Italia detiene la leadership internazionale. È per questo motivo che AIIPA – Associazione Italiana Industrie Prodotti Alimentari, Gruppo Prodotti per Gelato – SIGEP e DeFENS – Dipartimento di Scienze per gli Alimenti, la Nutrizione, l’Ambiente dell’Università degli Studi di Milano – hanno siglato un accordo nel 2013 per la creazione del Centro di Ricerca e Innovazione sul Gelato Artigianale (CRIGA).

Introduzione

La ricerca e l’innovazione sono aspetti sempre più fondamentali per l’evoluzione di interi settori dell’economia, ancor più quando, come nel caso del gelato artigianale, l’Italia detiene la leadership internazionale. È per questo motivo che AIIPA – Associazione Italiana Industrie Prodotti Alimentari, Gruppo Prodotti per Gelato – SIGEP e DeFENS – Dipartimento di Scienze per gli Alimenti, la Nutrizione, l’Ambiente dell’Università degli Studi di Milano – hanno siglato un accordo nel 2013 per la creazione del Centro di Ricerca e Innovazione sul Gelato Artigianale (CRIGA).

Obiettivo principale del CRIGA è svolgere attività di ricerca nel campo degli ingredienti composti per gelato e delle materie prime, spaziando dalla microbiologia e chimica del gelato sino alle proprietà tecnologiche e alla sicurezza alimentare.

Il Team di lavoro del DeFENS è composto dalla Prof.ssa Ernestina Casiraghi, professore ordinario di Scienze e Tecnologie Alimentari, dal Prof. Roberto Foschino, professore associato in Microbiologia degli Alimenti, dalla Prof.ssa Cristina Alamprese, professore associato in Scienze e Tecnologie Alimentari, e da Agostina Moles, assistente tecnico di laboratorio presso il DeFENS.

I risultati delle ricerche svolte nei primi quattro anni dal centro ricerche sono stati presentati durante un workshop che si è tenuto il 17 ottobre presso l’Università degli Studi di Milano a cui hanno partecipato i principali attori della filiera del gelato.

Le ricerche

Dolcificanti alternativi: miele, trealosio ed eritritolo

Gli zuccheri sono componenti fondamentali perché, oltre a conferire dolcezza al prodotto, svolgono importanti funzioni, quali l'abbassamento del punto crioscopico, l'aumento della viscosità della miscela e il controllo della crescita dei cristalli di ghiaccio e della destabilizzazione del grasso. La tipologia e la quantità di zuccheri da utilizzare sono due parametri da valutare e bilanciare con attenzione, così da ottenere un prodotto finale ottimale e conforme alle caratteristiche ricercate.

Quali sono le conclusioni delle ricerche dedicate agli zuccheri alternativi?

Per quanto riguarda il miele, si può concludere che il suo utilizzo in formulazioni di gelato artigianale conferisce al prodotto particolari proprietà di morbidezza e cremosità, migliorandone anche la spatolabilità. Tali effetti positivi, uniti agli aspetti nutrizionali del miele, possono essere efficacemente sfruttati per la formulazione di gelati che rispondano alle richieste dei consumatori più attenti ed esigenti. Inoltre, tenendo conto del fatto che gli aromi e i flavour del miele caratterizzano fortemente il gelato che si ottiene, la disponibilità di mieli di diversa origine botanica, aventi impronte aromatiche differenti, può rappresentare un’opportunità per lo sviluppo di nuovi gusti di gelati che sfruttino abbinamenti originali. Mieli di gusto meno intenso potrebbero essere impiegati per ottenere gelati che mantengano un’adeguata spatolabilità anche nel caso di utilizzo di ingredienti caratterizzanti a base grassa (es. pasta di cacao o di frutta secca), che in genere riducono la morbidezza del gelato.

Il secondo studio ha riguardato il trealosio. I risultati indicano che l’utilizzo del trealosio in formulazioni di gelato artigianale conferisce al prodotto una particolare resistenza alla fusione, accompagnata però anche da un elevato incremento di consistenza, che rende difficoltosa la spatolabilità del prodotto e ne riduce la cremosità. Tenendo in considerazione anche il basso potere dolcificante del trealosio, si evince che tale zucchero non può essere utilizzato come unico componente zuccherino, ma può essere efficacemente sfruttato nelle formulazioni di gelato per conferire particolari proprietà di fusione e di consistenza, oltre che nei gelati cosiddetti “gastronomici” (ad es. al gusto di ortaggi o formaggi) che non necessitano di un grado di dolce elevato, poiché studiati per accompagnare pietanze salate.

Il terzo studio si è concentrato sulle performance dell’eritritolo, dolcificante di massa di origine naturale a ridotto apporto calorico. Tale dolcificante provoca un aumento significativo della consistenza del gelato, accompagnato da una migliore resistenza alla fusione. I risultati suggeriscono perciò che l’impiego di eritritolo in combinazione con altri zuccheri permetterebbe di contenere l’apporto calorico del gelato, modulandone nel contempo la spatolabilità e le proprietà di fusione.

Dolcificanti alternativi: stevia

Tra gli ingredienti che si possono utilizzare per la sostituzione degli zuccheri, l’estratto di Stevia rebaudiana ha riscosso un recente interesse, legato soprattutto all’elevato potere edulcorante (ca. 300 volte quello del saccarosio) e all’apporto calorico nullo. Essendo però un edulcorante intensivo e non avendo proprietà anticongelanti, la sua aggiunta nel gelato può impedire l’ottenimento della corretta struttura del prodotto. E’ necessario perciò bilanciare le formulazioni utilizzando anche altri ingredienti sostitutivi (es. polidestrosio, maltodestrine e/o sorbitolo).

In particolare, sono state valutate una base latte e una base frutta, già messe a punto da AIIPA, in confronto con le corrispondenti formulazioni a base di saccarosio.

Per quanto riguarda le miscele gelato, non sono state riscontrate differenze statisticamente significative dovute alla sostituzione del saccarosio con la stevia, grazie all’accurato bilanciamento dei diversi ingredienti impiegati. I risultati relativi alle caratteristiche qualitative del gelato, sia base frutta che base latte, non hanno mostrato differenze significative per consistenza, cinetica di fusione ed indici colorimetrici in seguito alla sostituzione del saccarosio con stevia.

Per quanto riguarda gli altri parametri valutati, nelle miscele base frutta è stata riscontrata una lieve ma significativa (p<0.05) differenza nel tempo di mantecazione, che è risultato superiore nei campioni contenenti stevia rispetto a quelli prodotti con saccarosio.

Nelle prove di fusione condotte in cabina termostata a 20°C per 90 minuti, tutti i gelati a base latte hanno mostrato una buona ritenzione della forma fino a 45-60 min, avendo un andamento quasi identico degli indici valutati sia nei campioni contenenti stevia che in quelli con saccarosio. Allo stesso modo, i campioni a base frutta non hanno mostrato differenze significative fra le due tipologie di formulazione, ritenendo bene la forma per tutti i 90 min della prova.

Dai risultati ottenuti si può quindi concludere che l’utilizzo della stevia come dolcificante naturale nella produzione di gelato artigianale sia a base latte che a base frutta può costituire un’alternativa efficace al saccarosio. Risulta però fondamentale il corretto bilanciamento delle formulazioni facendo ricorso ad ingredienti che facciano “effetto massa” e che abbiano la capacità di abbassare il punto crioscopico delle miscele gelato, proprietà non espletate dalla stevia. Anche se l’aspetto sensoriale non è stato specificatamente studiato in questo lavoro, bisogna sottolineare che l’utilizzo di stevia impartisce un retrogusto di liquirizia al gelato, difficilmente mascherabile. Volendo evitare questo inconveniente, al posto dell’estratto in polvere di stevia, contenente diversi glicosidi steviolici, sarebbe meglio optare per il rebaudioside A puro o altri singoli glicosidi minori, che presentano ridotti o nulli off-flavor.

Organogel - olio di girasole

La componente lipidica (grassa) nel gelato artigianale è fondamentale in quanto contribuisce al raggiungimento della tipica consistenza del prodotto, conferendo corpo, cremosità e morbidezza. Tali proprietà dipendono, tra l’altro, dalla tipologia di grasso impiegato. Generalmente, nel gelato artigianale il grasso maggiormente utilizzato è rappresentato dalla panna. Tuttavia, la sempre maggiore attenzione del consumatore e delle aziende verso un’alimentazione sana, in cui l’apporto di grassi di origine animale sia il più possibile limitato, sta portando allo sviluppo di formulazioni contenenti oli vegetali.

Scopo della ricerca sponsorizzata da AIIPA è stato quello di verificare quali siano gli effetti sulle caratteristiche qualitative del gelato artigianale dell’impiego di olio di girasole vergine strutturato sotto forma di organogel. In poche parole si è provato ad accertare se l'utilizzo di olio di girasole strutturato mediante un processo fisico possa garantire una corretta struttura del gelato e al contempo apportare vantaggi nutrizionali rispetto all’impiego della panna. L’organogel, infatti, si caratterizza per un maggior contenuti di acidi grassi insaturi e per la presenza di fitosteroli che possiedono potere ipocolesterolemico e antiossidante, un aspetto molto interessante dal punto di vista nutrizionale.

Sono stati confrontati gelati artigianali contenenti diverse quantità (4% o 8%) e tipologie di grasso (panna, olio di girasole tal-quale e strutturato sotto forma di organogel mediante due concentrazioni differenti di fitosteroli), studiando 8 differenti formulazioni, replicate in doppio.

In termini di solidi solubili e densità i campioni hanno mostrato differenze significative in funzione della percentuale di grasso impiegato nelle miscele: come atteso, un livello pari all’8% comporta una diminuzione dei parametri misurati. La viscosità apparente delle miscele è risultata invece significativamente superiore nei campioni preparati con panna, rispetto a quelli contenenti olio di girasole o organogel. Per quanto riguarda la tipologia di grasso, la miscela contenente organogel con la maggiore concentrazione di fitosteroli ha mostrato una viscosità apparente del tutto simile a quella della miscela a base panna e significativamente (p<0.05) superiore a quella degli altri campioni. Tale miscela ha prodotto il gelato con il migliore livello di overrun (42.4%), mentre il gelato con olio di girasole non strutturato ha presentato la quantità significativamente (p<0.05) minore di aria inglobata (27.5%). Inoltre, la presenza di organogel ha prodotto un ritardo nel tempo di inizio sgocciolamento, migliorando la resistenza alla fusione.

Un quantitativo superiore di grassi, pari all’8%, sembrerebbe peggiorare l’overrun del gelato (dato medio = 31.1%), svolgendo un ruolo antischiumogeno. Per quanto riguarda gli indici di ritenzione della forma durante la fusione, non si sono rilevati effetti significativi della quantità di grasso utilizzato.

In generale, si è osservata una migliore capacità di ritenzione della forma per i gelati contenenti l’organogel. Non si è riscontrata alcuna differenza significativa negli indici colorimetrici, ad indicare che le diverse quantità e tipologie di grasso impiegate non influenzano significativamente questo aspetto qualitativo del gelato.
Dai risultati ottenuti si può quindi concludere che l’utilizzo di organogel in formulazioni di gelato artigianale apporta benefici nutrizionali rispetto all’impiego di panna e migliora le caratteristiche qualitative dei prodotti rispetto a quanto si ottiene con olio non strutturato. In particolare, l’utilizzo di una maggior concentrazione di fitosteroli permette di ottenere un gelato con caratteristiche simili o addirittura migliori rispetto ai gelati formulati con panna.

Sostituti dei mono e digliceridi degli acidi grassi

Lo scopo di questo lavoro è stato quello di valutare l’effetto dell’impiego di sostituti dei mono e digliceridi degli acidi grassi sulle caratteristiche qualitative del gelato artigianale. Come ingredienti alternativi agli emulsionanti tradizionali sono stati utilizzati sieroproteine (WP), lecitina di soia (LC), isolato di soia (SI), proteine di pisello (PP), proteine di riso (RP), fibre di agrumi (AF) e proteine di lupino (LP). Inoltre, è stata prodotta una formulazione gelato senza emulsionanti (NE), al fine di valutare l’effetto degli stessi sulle proprietà del prodotto finale. I campioni prodotti con i diversi sostituti sono stati confrontati con una formulazione di riferimento contenente mono e digliceridi degli acidi grassi (REF). Tutti i gelati sono stati prodotti in doppio.

Tutti gli ingredienti testati, ad eccezione della LC, hanno prodotto un aumento significativo della viscosità apparente della miscela (p<0.05) rispetto al riferimento. Il campione privo di emulsionanti, al contrario, ha mostrato una diminuzione significativa (p<0.05) di tale parametro.

I gelati sono stati valutati per overrun, consistenza strumentale, cinetica di fusione e indici di forma durante la fusione. I campioni con AF e LP hanno mostrato un overrun marcatamente inferiore (rispettivamente 30.3% e 21.6%) al riferimento (50.8%), indicando un minore inglobamento di aria durante la mantecazione. Per quanto riguarda la consistenza strumentale, un peggioramento significativo (p<0.05) rispetto a REF (17.56 N) è stato riscontrato per campioni contenenti WP (28.83 N), SI (57.23 N) e PP (54.40 N). In termini di cinetica di fusione, l’utilizzo di AF ha prodotto un incremento della resistenza alla fusione rispetto a REF, sia in termini di tempo di inizio sgocciolamento (50.81 min contro i 16.90 min di REF), sia in termini di velocità di fusione (1.60 g/min contro 2.62 g/min di REF). Una riduzione significativa (p<0.05) della velocità di fusione è stata riscontrata anche nei campioni contenenti PP, RP e LP, mentre il campione privo di emulsionanti ha mostrato una velocità di fusione superiore (p<0.05) al riferimento. In termini di ritenzione della forma durante lo scioglimento, i campioni contenenti LC, LP e PP si sono differenziati dal riferimento per un miglior (p<0.05) mantenimento della forma, mentre tutti gli altri campioni hanno mostrato caratteristiche comparabili al gelato con mono e digliceridi degli acidi grassi.

Dai risultati ottenuti è possibile concludere che lecitina di soia, sieroproteine, proteine di riso, fibre di agrumi e proteine di lupino hanno dimostrato, complessivamente, una buona potenzialità come sostituti dei mono e digliceridi degli acidi grassi nella produzione di gelato artigianale. L’utilizzo di proteine di pisello e isolato di soia, invece, ha comportato un peggioramento notevole della consistenza, suggerendo una scarsa applicabilità come emulsionanti nel gelato, se non altro nelle quantità testate. Ulteriori studi e approfondimenti potrebbero concentrarsi sul perfezionamento delle formulazioni testate e sulla loro caratterizzazione dal punto di vista sensoriale.

Grassi e dolcificanti alternativi

La ricerca ha voluto verificare se la preparazione di un “supergelato” a ridotto contenuto calorico fosse possibile grazie all'utilizzo di dolcificanti alternativi quali la stevia e di grassi fortemente insaturi quali gli organogel a base di fitosteroli, considerati benefici per il colesterolo.

In questo caso, per regolare il punto di dolce eliminando lo zucchero saccarosio si è scelto di applicare una combinazione tra un dolcificante di origine naturale a zero calorie (eritritolo), una fibra (polidestrosio) e un dolcificante intensivo, di origine naturale, la stevia rebaudiana. I risultati della ricerca hanno evidenziato che è possibile una sostituzione totale degli zuccheri ottenendo una struttura e una dolcezza idonea ma riducendo drasticamente le calorie e, soprattutto, mantenendo il gusto e le caratteristiche qualitative del gelato.

Al fine di ridurre la quantità di grassi saturi, il grasso del latte è già stato sostituito con olii vegetali insaturi quali l’olio di girasole, l’olio di semi o l’olio d’oliva, ma le loro performance nel gelato (in termini di cremosità, tenuta allo sgocciolamento e prestazioni sensoriali del prodotto finito) sono tuttavia alquanto ridotte e normalmente poco apprezzate dal consumatore.

La ricerca condotta ha dimostrato che l’aggiunta di fitosteroli (prodotti di origine naturale derivati dallo squalene con potere antiossidante) negli olii vegetali è in grado di creare un grasso di tipo “solido” che si comporta in modo similare alla panna. Si ottiene così un grasso insaturo “cremoso” e ricco di elementi ipocolesterolemici e antiossidanti e di più facile assimilazione.

Questi olii solidificati con fitosteroli, detti organogel, sono stati applicati nel gelato al posto della panna in una miscela a ridotto contenuto di zuccheri perché dolcificata con stevia.

Il prodotto ottenuto, questo “gelato del futuro”, perfettamente bilanciato dal punto di vista nutrizionale (meno zuccheri, meno grassi saturi) è risultato comparabile a un gelato standard dal punto di vista strutturale. La ricerca si pone poi l’obiettivo futuro di verificarne l’accettabilità sensoriale da parte del consumatore, cosa non sondata in modo scientifico ad oggi.

Ricerca e innovazione nel gelato artigianale: quattro anni di ricerca sugli ingredienti alternativi
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