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Lieviti II:i lieviti e la fermentazione alcolica

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Cerchiamo di capire in modo dettagliato cosa sono i lieviti e come si comportano durante la fermentazione alcolica.
I lieviti sono un gruppo di funghi, formati da un unico tipo di cellula eucariote, che può avere una forma ellittica o sferica. Sono state catalogate più di mille specie di lieviti.
Alcune sono comunemente usate per lievitare il pane e far fermentare le bevande alcoliche. La maggior parte dei lieviti appartengono al gruppo degli Ascomiceti.
Un piccolo numero di lieviti, come la Candida albicans, possono causare infezioni nell'uomo, mentre un altro lievito Malassetia pachidermatis è causa di dermatite e otite nel cane e nel gatto. Il lievito più comunemente usato è Saccharomyces cerevisiae, che è "addomesticato" da migliaia di anni per la produzione di vino, pane e birra.

Il Saccharomyces cerevisiae è costituito da:

Parete cellulare:
costituita da polisaccaridi (mannani e glucani)
Membrana Citoplasmatica: con funzioni di protezione, scambio e regolazione;
Citoplasma: costituito a sua volta da diversi organuli:
Nucleo con membrana: contiene la maggior parte del DNA;
Mitocondrio: con attività respiratoria;
Riosomi: con attività di sintesi proteica;
Reticolo endoplasmatico: con attività di assemblaggio delle proteina;
Apparato del golgi : deposito delle sostanze nutritive;
Vacuoli:con attività di deposito;
(vedi immagine articoli)

Respirazione

Mentre alcuni lieviti utilizzano esclusivamente la respirazione aerobica, altri, in assenza di ossigeno, possono utilizzare un processo diverso chiamato fermentazione. I lieviti fermentanti producono energia convertendo gli zuccheri in anidride carbonica ed etanolo. Nella fermentazione delle bevande alcoliche è utile la produzione dell'etanolo, mentre nella lievitazione del pane l'anidride carbonica gonfia la pasta e l'alcool (etanolo) evapora durante la cottura.

Riproduzione e sopravvivenza

I lieviti si possono riprodurre asessualmente per gemmazione o blastogonia (tramite blastospore) o per scissione. La blastogonia è una forma di riproduzione asessuata per cui da una cellula madre viene prodotta una protuberanza chiamata gemma (gemma=blastos); questa gemma giunta a maturità, si separa dalla cellula madre lasciando la cicatrice del distacco (una cellula può gemmare fino a 40 volte, poi muore). Esiste una terza forma di moltiplicazione con modalità intermedia alle due prima menzionate: la schizoblastogonia. La riproduzione sessuale comporta la formazione di ascospore. La fermentazione del lievito è una delle più antiche e diffuse applicazioni della microbiologia.

In generale facendo riferimento alla fermentazione alcolica i fattori ambientali condizionanti la crescita dei Lieviti in mosto durante la fermentazione sono:

La temperatura: Il valore ottimale per Saccharomyces cerevisiae: range tra  i 25-30 °C –vengono definiti mesofili,

Il pH: Il valore ottimale per Saccharomyces cerevisiae: range tra il 3.5 ed il 4.5

L’ossigeno: Il valore ottimale per Saccharomyces cerevisiae: range tra 5-10 mg/l indispensabile per il buon funzionamento in quanto permette l’aumento della biomassa favorisce la produzione di lipidi, steroli ed acidi grassi  insaturi rinforza la struttura della membrana cellulare.
Durante la fermentazione i lieviti necessitano di fonti di carbonio per la produzione di energia che vengono dati dal glucosio e carboidrati usati nella fermentazione.

Le fonti di Azoto, che sono comprese nell’acronimo APA (Azoto Prontamente Assimilabile), permettono invece la moltiplicazione cellulare e biosintesi di proteine. Il fabbisogno minimo è di 150-180 mg/l (al di sotto di questo valore, c’è il rischio di un arresto di fermentazione) :
  • Azoto ammoniacale:(il più facilmente assimilabile)
  • Aminoacidi
  • Piccoli peptidi
I lieviti durante la fermentazione, essendo degli organismi viventi, hanno esigenze nutrizionali che permettono agli stessi di sopravvivere e svolgere le loro funzioni:
  • Vitamine
  • Tiamina : 160-450 g/l
  • Biotina : 1.5-4.2 g/l
  • Acido pantotenico : 0.5-1.4 g/l

Le funzioni dei lieviti

In enologia i lieviti sono l’elemento fondamentale per la produzione di vino e da essi dipende la buona o cattiva riuscita del prodotto finale. I lieviti agiscono sul mosto, utilizzando l’ambiente di fermentazione per sopravvivere e per riprodursi, trasformando gli zuccheri in alcol e anidride carbonica. Oltre alla trasformazione chimica intrinseca della fermentazione alcolica i lieviti hanno altre importanti funzioni:
  • Regolano e limitano la produzione di composti solforati ed acidi grassi a corta catena;
  • Sono fondamentali nella biosintesi di acidi grassi, aminoacidi e proteine;
  • Sono importanti nella moltiplicazione cellulare e resistenza allo stress.
I lieviti svolgono le loro funzioni insieme ai sali minerali quali manganese, magnesio, zinco, rame, potassio e calcio che sono dei veri e propri aiutanti dei lieviti con i seguenti ruoli:
  • Cofattori enzimatici;
  • Regolano la crescita cellulare;
  • Regolano la formazione di alcoli ed esteri;
  • Regolano la tolleranza all’etanolo ed alle temperature.

Oltre al ruolo funzionale nella fermentazione i lieviti sono fondamentali per lo sviluppo di aromi secondari specifici e composti volatili. In questo contesto dobbiamo citare l’ importante attività dei polisaccaridi,  costituenti la parete cellulare per dare:
  • Morbidezza al vino;
  • Assorbimento di eventuali sostanze ad azione legante ( per es. i tannini);
  • Stabilizzazione del colore.
Entrando nel dettaglio delle sostanze prodotte durante la fermentazione, grazie all’azione dei lieviti, che determinano caratteri di ordine aromatico-olfattivo sul vino troviamo:
  • Acido acetico;
  • Acidi grassi a lunga catena;
  • Acetoino;
  • Acetaldeide;
  • Benzaldeide;
  • Benzilico;
  • Alcoli superiori;
  • Esteri etilici;
  • Acido lattico;
  • Acido succinico;
  • Acido piruvico;
  • Acido solfidrico;
  • Anidride solforosa.
Ognuna di queste sostanze determina il profilo olfattivo del vino con i relativi caratteri di fruttato, floreale, vegetale, minerale ecc…
Altre sostanze che determinano i caratteri di ordine organolettico e tecnologico, entrano in gioco durante la fermentazione alcolica e regolate dai lieviti, di cui abbiamo generalmente la loro degradazione, sono:
  • Acido malico;
  • Acido citrico;
  • Acido gluconico;
  • Acido glucuronico.

Con questo articolo non s'intende trattare in modo completo le funzioni dei lieviti, ma far capire in modo semplice l'importanza che hanno nella fermentazione alcolica e nella definizione dei caratteri del vino. Si rimandano alle prossime trattazioni uteriori elementi legati all'argomento lieviti (lieviti indigeni, lieviti in commercio, ibridazione dei lieviti, utilizzo di enzimi ecc...).

Ultima modifica ilGiovedì, 18 Novembre 2010 17:28

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