Optimization of Solid-State Fermentation Conditions Using Lactiplantibacillus plantarum to enhance the Nutritional and Functional Properties of Wheat Bran from Rwanda

La crusca di frumento è il guscio esterno, duro, del chicco di grano, rimosso durante il processo di macinazione per produrre la farina bianca che usiamo per il pane e la pasticceria. Per decenni, questo materiale è stato trattato come un sottoprodotto di scarso valore, spesso destinato al mangime per il bestiame piuttosto che per l'uomo. Eppure, nascosta nella sua consistenza grossolana, si trova una densa collezione di nutrienti: fibre alimentari, proteine, minerali essenziali come ferro e zinco, e altri composti che sostengono la salute. Il problema è che, nella sua forma grezza, la crusca è difficile da lavorare; assorbe l'acqua in modo aggressivo e manca della consistenza liscia necessaria per il consumo umano. Per sbloccarne il potenziale, gli scienziati guardano alla fermentazione, un processo in cui i microrganismi scompongono le strutture alimentari. Utilizzando batteri specifici per fermentare la crusca, i ricercatori sperano di ammorbidirne la consistenza e di aumentarne il valore nutritivo, trasformando un prodotto di scarto in un ingrediente prezioso per la catena alimentare.

In Ruanda, dove il frumento viene sia coltivato localmente che importato, questa questione su come utilizzare al meglio la crusca di frumento è particolarmente rilevante. Un team di ricercatori dell'INES-Ruhengeri si è posto l'obiettivo di trovare la ricetta perfetta per trasformare questa risorsa locale. Si sono concentrati su un tipo specifico di batterio, Lactiplantibacillus plantarum, noto per la sua capacità di prosperare sugli alimenti a base vegetale. Gli scienziati non hanno semplicemente indovinato le migliori condizioni; hanno invece trattato il processo di fermentazione come un complesso puzzle con tre parti mobili: quanto tempo la crusca è rimasta a contatto con i batteri, la temperatura della stanza in cui è rimasta e quanta acqua è stata mescolata alla crusca. Hanno testato decine di combinazioni di questi tre fattori per vedere quale producesse il risultato più nutriente e funzionale.

I ricercatori hanno prelevato crusca di frumento da vari mercati in Ruanda, l'hanno pulita e l'hanno mescolata con acqua per raggiungere livelli di umidità specifici. Hanno poi aggiunto i batteri e lasciato fermentare la miscela in contenitori controllati. Alcuni lotti sono stati lasciati per un giorno, altri per tre giorni, mentre la temperatura è stata regolata tra i 30 e i 40 gradi Celsius. Dopo che la fermentazione è stata completata, hanno asciugato i campioni e hanno eseguito una serie di test per misurare cosa fosse cambiato. Hanno analizzato la composizione nutrizionale di base, come i livelli di proteine e grassi, hanno controllato le quantità di minerali chiave come ferro, calcio, magnesio e zinco, e hanno testato la capacità della crusca di assorbire acqua e olio. Queste proprietà funzionali sono cruciali perché determinano come l'ingrediente si comporterebbe se un panificatore cercasse di usarlo in una pagnotta o in una zuppa.

I risultati hanno dimostrato che la fermentazione ha funzionato. Il processo ha alterato con successo la crusca in modi che l'hanno resa più utile. I cambiamenti più significativi sono apparsi quando la crusca è stata fermentata per periodi più lunghi. Il contenuto proteico è aumentato, mentre il contenuto di grassi è diminuito leggermente. Più importante ancora, la capacità della crusca di trattenere l'olio è migliorata drasticamente, aumentando di oltre la metà rispetto alla versione non fermentata. Anche i minerali hanno registrato un incremento: la quantità di ferro è aumentata di quasi il 30 percento e lo zinco è salito di quasi il 25 percento. La crusca è diventata anche più capace di assorbire acqua e gonfiarsi, il che suggerisce che si mescolerebbe più facilmente nei prodotti alimentari. Tuttavia, lo studio ha osservato che, sebbene la quantità totale di minerali misurata sia aumentata, ciò non significa automaticamente che il corpo umano possa assorbirli meglio, poiché ciò dipende da altri fattori non testati in questo specifico esperimento.

Attraverso un'analisi attenta di tutti i dati, i ricercatori hanno identificato un set specifico di condizioni che funzionavano meglio. Hanno scoperto che fermentare la crusca di frumento ruandese per 72 ore a una temperatura di circa 38 gradi Celsius, con il contenuto di umidità impostato a circa il 56 percento, produceva il massimo miglioramento complessivo. Quando hanno testato questa esatta combinazione in un esperimento separato, i risultati hanno corrisposto quasi perfettamente alle loro previsioni, con solo piccole differenze tra quanto previsto e quanto misurato. Ciò suggerisce che il metodo è affidabile e riproducibile. Lo studio ha anche rivelato che il tempo è stato il fattore più potente; estendere la fermentazione a 72 ore ha fatto una differenza maggiore rispetto alla semplice modifica della temperatura o dei livelli di umidità.

Sebbene i risultati siano promettenti, i ricercatori sono cauti nel presentarli come un punto di partenza di successo piuttosto che come una soluzione finale per l'intera industria alimentare. Il tempo ottimale di 72 ore era proprio al limite di quanto da loro testato, il che significa che potrebbero esserci risultati ancora migliori con tempi di fermentazione più lunghi, sebbene ciò debba ancora essere visto. Inoltre, lo studio si è concentrato sulla quantità totale di nutrienti presenti, non su quanto bene il corpo umano possa effettivamente utilizzarli. Prima che questa crusca fermentata possa essere ampiamente adottata nei prodotti alimentari commerciali, è necessario ulteriore lavoro per controllare il suo gusto, quanto tempo rimane fresca e se fornisca realmente benefici nutrizionali alle persone. Ciononostante, questo lavoro dimostra che con il giusto partner batterico e le giuste condizioni, un comune sottoprodotto agricolo può essere trasformato in un ingrediente ricco di nutrienti con un reale potenziale per il sistema alimentare locale.