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Il grano preferisce un terreno quasi neutro (pH circa 6,4). Esso cresce meglio se c'è poca umidità e freschezza in inverno e un clima mite ed asciutto in estate, per dare avvio alla maturazione. Per quanto riguarda il terreno, il frumento duro da migliori risultati in quelli contenenti argilla e, quindi, tendenti a mantenersi bagnati. I terreni che vengono utilizzati per la coltivazione del grano hanno bisogno della rotazione triennale dei campi: solo così, mantenendo la qualità del terreno ricca di sostanze nutritive, la pianta può crescere al meglio. Dopo aver effettuato la semina, avviene la concimazione del terreno, a base di azoto (essenziale per le proteine presenti nel grano), fosforo e potassio. Bisogna fare attenzione anche alla seminagione: farla troppo fitta può portare i culmi ad allettarsi. La dose di semina consigliata è di 350-400 semi germinabili per metro quadro.
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Il grano duro cresce in tre particolari zone: nel bacino del Mediterraneo, nei Northern Plains tra gli Stati Uniti d’America e il Canada, e nelle aree deserte del Sud Est degli Stati Uniti, nel Messico. I primi però sono i maggiori utilizzatori di questo alimento. Esso contiene più proteine del riso e del mais, la maggior parte dei quali sono presente nella porzione endosperma e nel germe di grano. Lo strato esterno del chicco di grano è ricoperto dalla crusca, che è una ricca fonte di fibre. Poiché la crusca viene generalmente rimossa durante la fresatura, la maggior parte delle farine sono poveri fonti di fibra.La parte più grande del seme di grano è l'endosperma che costituisce quasi 83 per cento del suo peso. Il grano endosperma è ricco di proteine, carboidrati e alcune vitamine del gruppo B. Il germe di grano è la più piccola porzione di un chicco di frumento ed è la parte da cui germinano nuovi impianti. Esso contiene grassi insaturi, alcune vitamine del gruppo B, oligo-elementi, antiossidanti e fitonutrienti. Come la crusca, il germe di grano viene solitamente rimosso durante la fresatura perché il suo alto contenuto di grassi fa sì la farina si deteriori prima.
Il frumento contiene quattro tipi di proteine: albumine, globulina, gliadine ed glutenina. Albumine e globulina sono solubili in acqua e hanno attività enzimatica. Insieme, gliadine e glutenina, formano il glutine e sono le proteine di riserva presenti nel frumento, secondo Russ Karow, uno specialista di cereali dell'Oregon State University. I grandi noccioli color ambra di grano duro contengono una elevata quantità di glutine, che danno forza ed elasticità alla pasta a base di farina di grano duro. La farina di grano duro viene usata per produrre particolari pani, soprattutto nella regione del Mediterraneo, ed è l'ingrediente principale in pasta. La molitura del grano duro e tenero rompe l'endosperma, produce la farina adatta per tutti i prodotti da forno come pane, torte e biscotti. Tuttavia, l'endosperma di grano duro resiste rottura durante la fresatura per questo la farina rimane grossolana, ovvero la farina di semola. La durezza della semola, combinata con il suo alto contenuto proteico, lo rende adatto per la fabbricazione della pasta di qualità. L'elevato contenuto di glutine rende l'impasto rigido, adatto a formare la pasta che noi tutti conosciamo.
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