Microbiologia degli alimenti fermentati - punti chiave

Caratteristiche dei zuccheri e degli acidi nel vino

LAB: - I pentosi non sono fermentescibili dai lieviti, ma possono essere fermentati dai LAB mediante FML. - Il saccarosio (glu-fru) può essere aggiunto mediante zuccheraggio, anche se questa pratica è vietata in Italia.

Modifiche al contenuto di zuccheri: - Osmosi inversa mediante membrana filtrante. - Evaporazione dell'acqua a 60-65°C. - Crioconcentrazione.

Acidi totali 0,2%: - L'acido tartarico non è utilizzato né dai LAB né dai lieviti, quindi rimane nel vino e precipita come tartaro. - L'acido malico subisce FML dai LAB e FMA dai lieviti. - L'acido citrico è utilizzato dai LAB come precursore di molecole aromatiche come il diacetile, che conferisce un aroma di burro.

L'acidità del mosto è data dalla presenza di gruppi -COOH e il pH varia tra 2,7 e 3,6. L'acidità del vino è influenzata anche dal pH della saliva e dal sistema tampone. La quantità di acidi nel vino dipende dalla varietà di uva utilizzata e dalle pratiche di vinificazione.

può essere modificata:

• Aumento acidificazione → aggiunta ac. TARTARICO
• Diminuzione → aggiungendo carbonato di calcio
• DISACIDIFICAZIONE BIOLOGICA→ FML

Azoto (da bucce) 0,01-0,2% → servono ai lieviti per la duplicazione cellulare

• proteine non utilizzate
• peptidi e aa utilizzati sia da lieviti che da LAB
• composti ammoniacali solo da lieviti → questi spesso aggiunti per garantire lariuscita della fermentazione.

Altri composti:

• terpeni e carotenoidi e fenoli (aroma + colore)
• vitamine → importanti per LAB esigenti nutrizionalmente
• residui pesticidi → NEGATIVI

Microrganismi in vinificazione: hanno origine ambientale oppure possono essere aggiunti dall’uomo (selezionati) e diventano dominanti nelle prime fasi → f. guidata: aggiunta LSA6(lievito liofilizzato) in concentrazione a 10 ufc/ml.

Possibile trattamento di risanamento → solfitazione: stabilizzazione del mosto e del vino.

Aggiunta di SO₂:2

La vinificazione può essere effettuata in due modi: in bianco e in rosso. Nella vinificazione in bianco, si evita l'avviamento della fermentazione alcolica consentendo la decantazione delle parti solide. Nella vinificazione in rosso, invece, si estrae colore e tannini dalle bucce. Prima della fermentazione, è possibile selezionare i lieviti da utilizzare. In tutti i passaggi che prevedono il contatto con l'ossigeno, come il travaso e le chiarificazioni, è importante fare attenzione. Gli effetti dello zolfo (SO) sui microrganismi sono molteplici: destabilizza la struttura terziaria delle proteine, interagisce con la glicolisi e danneggia il DNA e l'RNA, portando alla loro distruzione selettiva. Quali microrganismi sono presenti e quando si manifestano? Ci sono quattro fasi: 1. All'inizio della fermentazione alcolica, sono presenti lieviti diversi dal genere Saccharomyces. 2. Nella metà e alla fine della fermentazione alcolica, prevalgono i lieviti del genere Saccharomyces. 3. Durante la fermentazione malolattica, sono presenti i batteri lattici (LAB). 4. In alcuni casi, possono verificarsi cambiamenti indesiderati a causa di lieviti e batteri contaminanti, oltre alla possibile presenza di micotossine. Dal punto di vista microbiologico, sulla superficie dell'uva sono presenti diverse specie di microrganismi. Le specie predominanti rappresentano il 99% del totale e sono caratterizzate da un metabolismo respiratorio. Altre specie presenti sono Rhodotorula, che ha un metabolismo scarsamente fermentativo, e specie minoritarie come Candida famata e Candida stellata. Alcune specie possono essere considerate estreme.

rarità: S. cerevisiae

Mosto: microflora indigena del frutto + ambiente di produzione

Il mosto è un ambiente selettivo: bassi valori di pH, anossia → LAB temporaneamente bloccati, inibiti lieviti e muffe aerobie → prendono il sopravvento i lieviti con attività fermentativa quindi Kloeckera, Kluyveromyces (fasi iniziali) e S. cerevisiae dominante nella fase media e finale.

Lieviti → colonizzano buccia e frutto maturo, ove ci sono essudati e sugli stomi. Prima della raccolta sono in concentrazione pari a 10 ufc/ml → dopo pigiatura 10 ufc/ml.

Specie più importanti:

• positive → S. cerevisiae, Zygosaccharomyces (osmofilo), Kloeckera (apiculata, a alto vigore fermentativo ma basso potere alcoligeno → man mano che produce etanolo viene inibito - a 3-4% EtOH).
• negative → Dekkera in rapporto con Brettanomyces produzione di acido acetico e composti di odore sgradevole (nota Bret).

I lieviti hanno metabolismo:

• Zuccheri: respiratorio

e fermentativo

○ Prima fase → GLICOLISI trasforma fruttosio e glucosio in acido piruvico.Periodo di induzione (non avviene fermentazione).

○ → FERMENTAZIONE GLICEROPIRUVICA: meccanismo di difesa dellacellula che produce glicerolo per aumentare l’osmofilia → concentrazione diglicerolo nel vino pari all’8%. Alla produzione di glicerolo sono associatianche prodotti secondari:

■ diacetile 4+

■ acido acetico → negativo → per evitare NHIl glicerolo contribuisce alla struttura e alla morbidezza del vino.

La fermentazione gliceropiruvica è a parità di concentrazione di zuccherifavorita ad alte temperature, mentre è sfavorita da alte concentrazioni di azoto

○ FERMENTAZIONE ALCOLICA (effetto Crabtree) → l’acido piruvico vienedecarbossilato → acetaldeide + CO ridotta da NADH → EtOH.2 2Nelle prime fasi della fermentazione alcolica (soprattutto in presenza disolfito) il NADH non potendo scaricare il suo idrogeno

sull'acetaldeide non ancora formata deve ri-ossidarsi in altro modo per permettere alla glicolisi di proseguire. La riossidazione avviene a spese del diossiacetone fosfato, che viene ridotto a glicerofosfato e quindi idrolizzato a glicerina. Gli zuccheri che vengono degradati per via fermentativa sono solo gli ESOSI, mentre degradati per via respirativa anche pentosi. Importante AERAZIONE del MOSTO → favorisce la fermentazione perché favorisce la produzione da parte dei lieviti di acidi grassi e steroli essenziali per la permeabilità dei glucidi all'interno della cellula. La temperatura ideale per la fermentazione è bassa, meno di 25°C, perché favorisce il potere alcoligeno (degradazione zuccheri) rispetto al vigore fermentativo (quindi viene lenta). ● metabolismo sostanze azotate → le sostanze azotate si trovano prevalentemente nella buccia. I lieviti sono in grado di utilizzare diversi composti azotati (soprattutto NH3), ad eccezione delle

proteine e dell'azoto elementare, per la sintesi degli amminoacidi, purine e pirimidine, che sono alla base della produzione di proteine e acidi nucleici. Se essi non trovano nel mezzo lo ione ammonio per la sintesi degli aa → CATABOLISMO degli aa disponibili:

• decarbossilazione → ammine
• deaminazione → α-chetoglutarato
• transamminazione

Aromi e lieviti: attività esterasica su alcoli superiori → produce acetati. Esteri etilici degli acidi grassi → per aroma: esanoato.

Alterazioni vini da lieviti:

• Brettanomyces → sgradevoli gusti: panno bagnato, urina di topo, sudore di cavallo → off-flavours che intaccano l'aroma fruttato, si formano attraverso gli alcoli.
• LAB → origine ambiente cantine o inoculo.
• se si sviluppano nel mosto a carico degli zuccheri → dannosi
• Agrodolce: fermentazione mannitica → produzione di D-lattico, acido acetico e diacetile + viscosità. Il vino assume un sapore dolciastro

enauseante accompagnato da una forte acidità.

■ Filante: "grassume" → produzione di esopolisaccaridi. → il vino seversato cade senza rumore filando come l'olio

○ se si sviluppano al termine della fermentazione alcolica a carico dell'acidomalico → FML → desiderati.

Un succo d'uva appena estratto contiene una popolazione di LAB circa 3 410 -10 ufc/ml. Nullo o scarso, incremento durante la fermentazione alcolica a causa della forte competizione con i lieviti (fanno fase di latenza). Dopo 1 a 3 settimane dal completamento della fermentazione alcolica, i LAB sopravvissuti iniziano un vigoroso sviluppo, conducendo la fermentazione 6 8 malolattica, e raggiungendo una popolazione da 10 a 10 ufc/ml.

LAB:

• Lactobacillus plantarum e brevis → dannosi perché producono metaboliti indesiderati: amine biogene
• Oenococcus oeni → più acido tollerante.

Biochimismi:

1. Carboidrati → nel mosto non ci sono zuccheri
2. composti

azotati → diminuiscono all'aumentare dei LAB → questo sottolinea il loro utilizzo come fonte di azoto. Altri aa aumentano durante e alla fine della FML → enzimi idrolitici e proteolitici rilasciati dalle cellule lisate.

3. Ac. organici → no metabolizzazione dell'acido tartarico. Sì acido citrico → produzione diacetile e ac. acetico.

a. METABOLISMO ACIDO CITRICO: Durante la fermentazione malo-lattica, può talvolta avvenire l'attacco dell'acido citrico che si trasforma in acido acetico responsabile dell'aumento dell'acidità volatile che si osserva durante la demolizione dell'acido malico. Il metabolismo dell'acido citrico è importante perché partecipa, insieme al metabolismo dell'acido malico, alla stabilizzazione microbiologica del vino. Però produce ac. acetico (se non è eccessivo, può essere positivo). Inoltre il metabolita diacetile è molto

importanteorganoletticamente in quanto ha un forte aroma di burro.

FERMENTAZIONE MALO LATTICA: DISACIDIFICAZIONE BIOLOGICA DEL VINO. da una molecole di acido malico se ne ottiene una di acido lattico (< acido) +CO .2Ac. malico (enologia) → ac. piruvico + CO2 (enzima malico) → ac. lattico (enzima LDH)Ac. malico → ossalacetato (enzima MDH) → ac. piruvico + CO2 → ac. lattico(enzima LDH)

Effetti:

• calo acidità totale → innalzamento pH di 0.3-0.5 unità → attenzione: possibile sviluppo di LAB indesiderati L. plantarum e P. damnosus → possono formare amine biogene
• gusto: da un acido astringente (ac. malico) si passa ad un acido di gusto gentile (ac. lattico).
• produzione metaboliti secondari a impatto aromatico → miglioramente e affinamento qualità:

• evitata nei vini bianchi di scarsa struttura
• favorita in vini bianchi con struttura complessa → note aromatiche associate di burro, frutta secca, animale, cuoio bagnato

caramello, fermento. L'aroma di burro, in particolare, si deve al diacetile, che deriva dalla degradazione dell'acido citrico.

I vini che hanno completato la FML sono microbiologicamente più stabili e meno soggetti a difetti.

Come si controlla la FML:

1. pH → difficile da controllare: ideale tra 3-3.5 per lo sviluppo di O. oeni, non superiore se no → Pediococcus damnosus
2. SO → inibisce FML
3. EtOH → LAb tollerano fino a 8-10%
4. Temperatura → più facile da controllare: ottimale 20°C per avviare la fermentazione → successivamente si può abbassare a 10-15°C per il completamento.

Acetici → negativi → difetto di acescenza del vino.