Saccharomyces cerevisiae è un microrganismo ampiamente utilizzato in diversi processi industriali, dalle produzioni alimentari alle biotecnologie. La sua crescita e attività fermentativa dipendono fortemente dalla disponibilità di fonti di carbonio e azoto nel suo ambiente.
Cenni Storici
Louis Pasteur (1822 - 1895), chimico, biologo e microbiologo francese, comprese che i processi fermentativi alla base della produzione di vino e birra non erano solo una conseguenza della chimica. Individuò i funghi microscopici responsabili delle alterazioni di birra e vino e propose l'uso del calore per migliorare la conservazione.
Emil Christian Hansen (1842 - 1909) isolò una cellula di lievito e la coltivò in una soluzione zuccherina, ottenendo un gran numero di cellule. Scoprì il Saccharomyces carlsbergensis, l’agente fermentante della birra lager, ottenuto con un procedimento di bassa fermentazione. Attualmente il lievito è stato rinominato S. pastorianus, in quanto ibrido tra S. bayanus e S. Louis.
Fonti di Carbonio
Diverse fonti di carbonio possono essere utilizzate per la crescita di Saccharomyces cerevisiae nell'industria biotecnologica. Tra queste troviamo:
- Melassa: Residuo della lavorazione della barbabietola e della canna da zucchero, separato dallo zucchero per centrifugazione. È un liquido denso, viscoso e scuro.
- Idrolizzato di legno: Il legno viene trattato chimicamente per solubilizzare la lignina e ottenere la pasta di cellulosa. L’industria biotecnologica ne fa ampio uso per la produzione di etanolo, acidi organici e le biomasse microbiche.
- Mosto di malto: Deriva dalla lavorazione dell’orzo nella produzione della birra dopo l’essiccamento e l’ammostamento.
- Maltodestrine: Usate nella produzione di antibiotici, sono polimeri di lunghezza variabile di glucosio (da 3 a 17 unità) con legame α-1,4 glicosidico.
Fonti di Azoto
Anche le fonti di azoto sono cruciali per la crescita e l'attività di Saccharomyces cerevisiae:
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- Corn Steep Liquor: Si ottiene dal pretrattamento per la produzione dell’amido dal mais ed è l’acqua di macerazione residua.
- Borlande di distilleria: Residuo nella produzione di etanolo, utilizzato in microbiologia industriale come fonte di proteine e vitamine del gruppo B.
- Farina di semi di soia e cotone: Dalla soia si ottiene l’olio di semi. Il processo estrattivo lascia un residuo che è una farina con un alto contenuto di proteine.
Applicazioni Industriali
L’industria utilizza per lo più colture microbiche pure, a volte prodotte da altre industrie. Le produzioni biotecnologiche alimentari ricorrono a starter specifici piuttosto che fare affidamento a microbi presenti spontaneamente in natura, come succedeva nella produzione di birra, vino, yogurt e nella panificazione prima dello sviluppo dell’industria alimentare.
Il processo di selezione e utilizzo di ceppi microbici prevede diverse fasi:
- Screening: Individuazione di ceppi microbici utili e isolamento di colonie pure.
- Impianto pilota.
- Progettazione impianto: Fase che tiene conto dell’ottimizzazione di diverse procedure.
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