Appunti di Microbiologia

2.ECOLOGIA E ATTIVITÀ DEI LIEVITI NELLA FERMENTAZIONE SPONTANEA

Fermentazione alcolica

È la trasformazione di mosto in vino risultante da un processo microbico complesso operato da

ecologia microbica molto vasta oltre a S. cerevisieae, come co-partecipazione di + lieviti che

innescano la trasformazione per ottenere il completo esaurimento dello zucchero in etanolo.

Tale processo è pilotabile in quanto il vino rappresenta solo un prodotto intermedio di una reazione

più prolungata che può formare, lasciando agire naturalmente l’acol, l’acido acetico. Questo, se

lasciato decorrere può ulteriormente degradarsi.

L’andamento della fermentazione e il risultato ottenuto dipendono dalla composizione mosto, dal

corredo enzimatico dei lieviti e dalle condizioni ambientali a cui operano i lieviti. Ci sono diversi

punti della fermentazione in cui poter intervenire per aggiustare tali fattori, pilotando la

fermentazione verso un risultato prestabilito.

In passato la fermentazione spontanea portava a risultati differenti in funzione dei fattori che

migliorata tramite l’uso dei lieviti selezionati

incidevano su mosto e vino. Tale situazione è stata

con cui è possibile conoscere lo specifico andamento fermentativo.

In epoca odierna viene svolta la progettazione del vino in funzione del mercato in cui lo si vuole

in funzione del tipo di vino e dell’area geografica di interesse di vendita. Questa

vendere, che varia

differenza ha la sua base sulle caratteristiche del lievito usato in fermentazione, ad esempio aromi

β-glucosidasica dei lieviti o sull’azione dei batteri

dati da attività lattici (fermentazione malolattica)

che risultano aromatici.

La fermentazione è stata descritta da Pasteur nel 1872 chiarendo che si tratta di trasformazione degli

CO₂

zuccheri in etanolo, e metaboliti secondari.

Oltre alla fermentazione alcolica avvengono altre reazioni biochimiche che costituiscono

nell’insieme la fermentazione vinaria, ossia il complesso delle reazione conferisce le

caratteristiche del vino prodotto.

La complessità di tale fermentazione sta nella standardizzazione della materia prima in quanto le

annate sono tutte differenti tra esse.

È un processo complesso dal punto di vista microbiologico: si conoscono circa 700 specie di lieviti

di cui 15 generi sono associati alla produzione di vino: Brettanomyces, Dekkera, Candida,

Cryptococcus, Debaryomyces, Hanseniaspora, Kloechera, Kluyveromyces, Metschnikovia, Pichia,

Rhodotorula, Saccharomyces, Saccharomycosdes, Schizosaccharomyces e Zygosaccharomyces.

Sull’uva se ne trovano diversi tra cui Brettanomyces, Dekkera, Candida. Di questi generi alcuni

vengono definiti autoctoni, ossia che costituiscono componente essenziale di una comunità. Altre

sono definite alloctone, ossia casualmente presenti in tale ambiente.

Ecologia dei lieviti

generi e di tutte le specie, l’ecologia è variabile in quanto nello stesso vigneto si possono

Dei 15

trovare quantità variabili dei differenti lieviti in funzione della condizione ambientale e della qualità

dell’uva dell’annata.

I lieviti sulle uve vengono differenziati in generalisti se presenti in nicchie ambientali o specialisti

se presenti in nicchie limitate. Saccharomyces, ad esempio, è generalista in quanto presente in molte

componenti alimentari differenti, risultando come attore principale di differenti fermentazioni. Gli

specialisti sono caratteristici di ambienti e fermentazioni, ad esempio Kloechera.

I lieviti sono ripartiti irregolarmente. Ogni specie ha caratteristiche di tolleranza diverse in base alle

e anche sull’acido. Dove pruina è integra c’è poco

quali si distribuiranno diversamente sulle uve la

microflora in quanto la pruina non conferisce sostanze nutritive; sono dunque principalmente

presenti sul colletto e su punti di lesione della pruina per la presenza di essudati che possono essere

fonte nutritiva per i microorganismi, o attorno agli stomi.

Anche la carica microbica dell’acino è variabile, l’ideale è 10^4 ufc/acino, se supera 10^5 le uve

non sono di buona qualità. Tanto più la carica è alta, tanto più criticità si hanno in fermentazione: è

necessario pulire le uve per eliminare flora microbica tramite flottazioni spinte che potrebbero,

però, danneggiare anche altri aspetti. Inoltre tanto più è alta la carica microbica e tanto più

Saccharomyes deve spendere energia per prevalere sugli altri microorganismi.

La carica microbica è variabile anche in funzione delle condizioni sanitarie, del sistema di

allevamento nel caso di poca areazione, creando lieviti e muffe. Queste differenze si ampliano ancor

di più variando la collocazione geografica e dunque la variazione climatica (diversa escursione

termica) per la quale si avrà la selezione di specie diverse. Tra i Saccharomyces ci sono ceppi con

diverse caratteristiche più favorevoli e dunque con collocazioni differenti nonostante siano

appartenenti allo stesso genere. La tolleranza a diverse T porta a detenere un pool enzimatico

differente, con cause anche sulla vinificazione.

Altri aspetti influenti rientrano nella gestione del vigneto, tra cui modi di irrigazione, fertilizzazione,

difesa da patogeni… Nei vitigni biologici, ad esempio, c’è una minor biodiversità microbica in

dilavato, portando a diminuire l’ecosistema

quanto il rame viene accumulato nel terreno e non viene

microbico nel terreno: necessari induttori o ceppi bioprotettivi e di ripristino della flora batterica del

terreno.

Lieviti da uve non comprendono S. cerevisieae in quanto è presente a livelli molto bassi (100

l’acino è danneggiato e

ufc/acino) rispetto ad altri tipi che arrivano a 10^6 ufc/acino. Tanto più

tanto più è favorita la crescita di microorganismi. Esistono alcune specie presenti che non hanno

effetti in vinificazione (Aureobasidium, Sporobolomyces che forma spore che vengono lanciate

dall’asco).

La fase dalla raccolta all’arrivo in cantina è importante per possibili effetti negativi nei confronti

dell’uva. Tanti l’effetto dei lieviti in fermentazione è

meno microbi si sono sviluppati e tanto più

può adattarsi all’ambiente di fermentazione

efficiente. Nonostante ciò S. cerevisieae in cui lavora,

generando prodotti differenti.

specie ci sono inizialmente sull’uva e tanto facile è l’avvio della fermentazione

Tante più più

spontanea, ma quelle che partono rispetto alle specie presenti sono in numero limitato.

Nella prima fase le specie che si moltiplicano di più sono Rhodotorula, Metschnikovia e Kloechera

apiculata che formano il 50-75% delle specie. Tra queste la più diffusa è Metschnikovia ma le %

dell’ambiente di sviluppo (Kloechera

differiscono in funzione apiculata e Hanseniaspora, che è la

forma sporigena della prima, hanno climi di adattamento diverse. Sono lieviti acetici, è dunque

necessaria la presenza di SO₂ per evitare la produzione di acido acetico). I lieviti iniziali hanno un

metabolismo ossidativo e sono basso fermentanti, ossia con basso rigore fermentativo e bassa

sono anche loro molto presenti all’inizio,

tolleranza a etanolo. Candida, Pichia e Dekkera anche se

con curve di crescita differenti. Le specie cominciano a fermentare anche in funzione della

piuttosto che di un’altra, anche se si possono creare fenomeni di

concentrazione di una specie

antagonismo o favoreggiamento (ad esempio Candida viene favorita da Botritis cinerea).

La fase di moltiplicazione cellulare può variare da 2 a 5 gg, con alternanza delle specie intermedie.

Tanto più dura la fase fermentativa e tanto più la fermentazione non sarà pura a causa della

produzione di metaboliti secondari prodotti dal metabolismo del lievito. Uno dei fattori di selezione

valutati per produrre uno starter microbico è appunto la purezza fermentativa, cercando dunque un

lievito capace di fare fermentazione senza deviazioni metaboliche. S.cerevisieae non è

aromaticizzante, anche se produce aromi fermentativi (alcoli superiori da cui derivano gli esteri, ma

che dipendono dalla nutrizione che S. cerevisieae trova nel mosto). Molti lieviti non

Saccharomyces fanno anche attività enzimatiche per liberare metaboliti secondari per sviluppare

l’aromaticità del vino, oltre che per altre funzioni tra cui attività antiossidanti e antiossidasiche o per

la lisi delle pectine in macerazione.

L’alternanza di specie presente in vinificazione porta al sopravvento di Saccharomyces in quanto

la concentrazione di etOH non viene sopportata ugualmente da Dekkera e Candida che, dunque,

una volta svolta la loro attività, vengono inibiti per lasciare spazio a Saccharomyces che sopporta

maggiori concentrazioni di EtOH. Ogni specie con la sua persistenza dipende dalle caratteristiche di

queste 4 parametri, tra cui EtOH, anaerobiosi, solfitaggio e concentrazione di zucchero. Tra queste

la principale è la concentrazione di etanolo nel mezzo. Anche il solfitaggio delle uve ha un valore

importante in quanto gli apiculati risultano più sensibili ai solfiti rispetto ai saccharomyces.

L’etanolo rappresenta un composto antimicrobico, ma nei lieviti ha azioni differenti in funzione

delle specie. Metschnikovia pulcherrima, ad esempio, ha un range che varia tra 1 e 2%, mentre

Kloechera apiculata, ha un range caratteristico tra 4 e 8 gradi con variabili definiti dal singolo

resistenza all’etanolo dipende dalla T:

ceppo. La più è bassa e più gli apiculati sono tolleranti, per

questo nelle fermentazioni a 15-20°C le specie apiculati sono presenti per più tempo nel processo

fermentativo. Questo dipende sia dalla loro resistenza, ma anche dalla loro competizione. Con

T>25°C si predilige, invece, S. cerevisieae. Tanto più si lasciano sviluppare i non Saccharomyces e

più presentano un’azione

tanto negativa per i Saccharomyces, a causa della produzione di prodotti

di rifiuto o tossici per Saccharomyces, come i fattori killer. Meno tempo si lasciano a competere,

togliendo caratteristiche nutritive per i Saccharomyces e più è probabile che Saccharomyces prenda

il sopravvento più facilmente.

Saccharomyces

Cerevisieae e bayanus sono presenti in concentrazioni molto basse, bayanus ancora più basse,

rispetto ad altri lieviti su uve.

In generale si trovano soprattutto in attrezzature di vinificazione che causano la contaminazione dei

si verifica l’arricchimento di

mosti. Durante la fermentazione Saccharomyces che rimane anche a

fine fermentazione.

La classificazione è altalenante, ci sono tante specie di Saccharomyces con più riclassificazioni nel

tempo. Dagli anni 80 la riclas