Con il nome di lieviti (dal latino lĕvĭtum che deriva da levare = "alzare") si designa un particolare gruppo di funghi unicellulari caratterizzati dalla capacità di moltiplicarsi per gemmazione (onde anche il nome di blastomiceti) e dalla capacità di metabolizzare elettivamente gli zuccheri (da cui il nome di saccaromiceti), attraverso meccanismi riduttivi (fermentazione) o anche ossidativi.
Le cellule dei lieviti sono in generale uninucleate; il loro citoplasma può contenere uno o più vacuoli, granuli di volutina, gocce di lipidi; la membrana, sempre presente, è costituita da polisaccaridi, chitina, proteine, lipidi, sali minerali.
Molti lieviti fermentano gli zuccheri con formazione di etanolo e anidride carbonica; oltre a presentare metabolismo fermentativo, sono però dotati anche di sistemi enzimatici adatti a un metabolismo di tipo ossidativo. Relativamente alla fermentazione, i lieviti, salvo eccezioni, non fermentano i pentosi.
Gli zuccheri semplici costituenti i disaccaridi, trisaccaridi e polisaccaridi possono invece essere fermentati previa idrolisi. Sono note alcune leggi semplici sulle capacità fermentative dei lieviti: se un lievito non fermenta il glucosio non può fermentare nessun altro zucchero; se lo fermenta, risulta allora fermentato anche il fruttosio e il mannosio.
I lieviti sono in generale mesofili: si conoscono però specie criofile come specie che preferenzialmente sviluppano a 37-40 °C.
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I lieviti si riproducono sia agamicamente sia sessualmente. Agamicamente si moltiplicano per gemmazione o per divisione diretta. Nella gemmazione in generale si forma una sola gemma, ma talvolta se ne possono formare due o più.
La divisione diretta è più rara e si ha caratteristicamente solo nel genere Schizosaccharomyces. Accanto a processi che portano alla formazione di spore endogene, se ne conoscono altri per i quali si ha formazione di spore esogene. Queste, dette ballistospore, sorgenti su una appendice o sterigma, si distaccano e si allontanano dalla cellula somatica, a maturità, per il formarsi in corrispondenza del punto di attacco di una goccia di liquido.
La distribuzione dei lieviti in natura si trova tuttavia influenzata, per le singole specie, dalle condizioni dell'ambiente. Grande è l'importanza economica dei lieviti, date soprattutto le loro proprietà fermentative.
Il Contributo di Emil Christian Hansen e l'Evoluzione della Selezione dei Lieviti
L’applicazione pratica delle importanti scoperte fin qui descritte avvenne grazie soprattutto al microbiologo danese Emil Christian Hansen (1842-1909), alla fine dell’Ottocento. Egli conosceva gli studi di Pasteur e cercò un’applicazione pratica per il suo settore, la birra, che presentava problemi produttivi (legati alle fermentazioni) ancora più gravi che il vino.
Hansen riuscì a capire che le fermentazioni andavano spesso male proprio per la compresenza di diversi tipi di lieviti. Alcuni risultavano essere utili, altri invece erano dannosi, al punto da compromettere il processo. Lavorò allora sull’isolamento dei singoli ceppi, al fine di creare colonie pure.
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Ideò un sistema (nel 1883) che permetteva la propagazione da queste colonie pure, per l’uso produttivo. Hansen era un filantropo: decise di non brevettare la sua scoperta ma la pubblicò con indicazioni operative dettagliate, offrendola al servizio di tutti. Il suo lavoro fece fare un salto in avanti notevole a tutte le produzioni di bevande fermentate.
Gli studi di Hansen furono la base infatti anche per i molti selezionatori che nei decenni successivi lavorarono sui lieviti del vino. Nel 1893 nacque a Scandicci (FI) un centro di ricerca che ebbe grande rilevanza per lo studio e la selezione dei lieviti, l’Istituto per la produzione di Fermenti Selezionati Zimotecnico, fondato da docenti e studiosi dell’Istituto Agrario locale. Questo centro fu supportato e collaborò con la Scuola Enologica di Conegliano e poi con tanti esperti del settore.
Il principio generale della selezione di un lievito è semplice: si prende l’insieme eterogeneo dei microorganismi presenti in una cantina dove le fermentazioni procedono da anni senza particolari problemi. Poi si isolano i diversi microrganismi, si creano colonie pure e ciascuno è studiato per capire come si comporta durante la fermentazione.
La fase pionieristica delle selezioni si concentrò sulla soluzione dei problemi fondamentali della fermentazione. Si cercarono quindi quei lieviti con ottime capacità fermentative, capaci di mettersi all’opera quanto prima, di resistere bene all’accumulo di alcool, di non produrre troppo acido acetico, ecc.
Non dobbiamo però focalizzare l ‘attenzione solo su questo punto. Tutte queste fasi di studio sui lieviti sono state anche fondamentali per aumentare sempre più le conoscenze sui processi fermentativi nel loro complesso.
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Nel corso del Novecento si è riusciti finalmente ad arrivare ad alti standard d’igiene nelle cantine. Vi ricordate che questo aspetto era stato già intuito da Columella e sicuramente anche successivamente. Tuttavia nei tempi passati era difficilmente ottenibile. In epoca moderna è stata sempre più perfezionata grazie a tanti fattori (pensiamo all’introduzione nelle cantine degli scarichi, la rete idrica, l’elettricità, detergenti e disinfettanti, il miglioramento generale dell’istruzione,…).
Anche la gestione delle temperature del processo si sa che è fondamentale da tempo. Nel passato le temperature però si subivano, al più si poteva cercare di sfruttare i cambi stagionali per svolgere certe operazioni. All’inizio del Novecento in realtà ci fu un certo regresso in questo senso, con la diffusione delle cantine fuori terra per questioni di maggiore economia (e spesso anche vasche esterne).
Dagli anni ’60, con una nuova comprensione degli effetti delle temperature sui vini, si è iniziato prima a dotare le cantine d’impianti di condizionamento molto dispendiosi, per poi tornare, soprattutto negli ultimi decenni, a costruire le cantine ipogee, come in passato.
Da Pasteur in poi si è sempre più affinata la comprensione della gestione dell’ossigeno: un’esposizione attentamente controllata è fondamentale per la buona riuscita del processo. Si è anche approfondito sempre più lo studio sulle necessità nutritive dei lieviti, non solo in termini di zucchero, ma di composti azotati e vitamine per avere vini interessanti.
Questi composti, in una produzione artigianale, derivano da uve ben equilibrate. Su questo punto purtroppo non si è al sicuro neppure oggi. Il ritorno, in alcuni casi, a concenzioni filosofiche naturalistiche un po’ distorte, porta alla conduzione di vigne eccessivamente stentate che producono uve povere di questi elementi, con la conseguente difficoltà fermentativa e la nascita di vini non molto espressivi (se non difettosi).
Si sono capiti sempre meglio i ruoli e soprattutto gli equilibri determinati da pH, acidità e tante altre sostanze (ora non è il caso di scendere ancora di più nei particolari in questa sede).
La nutrizione dei lievito richiede fonti di carbonio e di azoto, vitamine e minerali. Le fonti di carbonio preferite per l’assimilazione nei lieviti sono gli zuccheri semplici. La maggior parte dei lieviti non ha praticamente alcuna attività proteolitica e non sono quindi in grado di utilizzare proteine come fonte di azoto, se non rare eccezioni.
Le fonti di azoto preferite sono piccole molecole, in particolare amminoacidi, ioni ammonio, nitrato o nitrito per alcune specie.
Tutto questo percorso ci ha portati ben oltre le premesse inziali. Ci ha permesso non solo di superare i gravi problemi nella produzione del passato ma anche d’aumentare sempre di più la qualità dei vini. Certo, c’è voluto tempo perché le conoscenze tecniche si diffondessero nel mondo agrario italiano, appesentatito da una mentalità molto restia al cambiamento. Ancora negli ’70-’80 c’erano degli alti e bassi incredibili nei livelli qualitativi.
All’epoca, mentre alcuni produttori già esprimevano alta o discreta qualità, molti vini erano invece ancora ricchi di difetti dovuti a carenze di conoscenze.
Dagli Anni '90 ad Oggi: Ritorno ai Lieviti Indigeni e Complessità Sensoriale
Siamo arrivati alla fine allora? Arrivati negli anni Novanta, nel decennio d’oro del vino, le tecniche erano ormai affinate ed i lieviti erano ormai scontati. Si è iniziato allora a ripensare ad una riscoperta più profonda dell’artigianalità del processo, legata soprattutto alla necessità di sottrarsi ad un’omologazione sempre più spinta nel gusto dei vini.
Questa sensibilità, non nuova ma portata alla ribalta, ha spinto a riflettere molto sui lieviti selezionati e il pericolo d’uniformazione che possono creare, focalizzando l’attenzione su un ritorno ai lieviti selvaggi (o indigeni o autoctoni, ci sono diverse definizioni a riguardo). Intorno a questo tema è nato un dibattito, spesso molto acceso, che ha raggiunto il suo apice in questi ultimi anni.
Chi sostiene la necessità dell’inoculo pensa che sia il modo migliore per eliminare ogni possibile difetto produttivo, l’unico modo per ottenere vini fini ed eleganti. Chi sostiene i lieviti selezionati dice che questi non sono quei mostri tecnologici dipinti dai detrattori.
Sono lieviti presi dal loro ambiente, valutati per le loro capacità e per questo riprodotti. Alcuni lieviti stravolgono gli aromi del vino? È vero, basta non usarli! C’è chi critica l’infondatezza del concetto stesso di lievito autoctono, in quanto di massima chi conduce la fermentazione sembrano essere soprattutto lieviti derivati da contaminazioni in cantina.
I temi sono tanti in questo dibattito e non voglio certo elencarli tutti qui. Ne ho già parlato anche nei post di cui ho messo il link poco sopra. Molti aspetti sono interessanti e apriranno sicuramente nuove prospettive nella ricerca enologica.
È però ormai dimostrato che più c’è varietà nella popolazione che conduce la fermentazione, soprattutto nelle fasi iniziali, più aumenta la complessità sensoriale del vino. Inoltre non siamo più nel passato: le nostre conoscenze dei diversi fattori in gioco (elencati a grandi linee sopra) ci possono permettere di gestire (e non subire) una condizione di maggiore complessità.
Senza dubbio la gestione di una fermentazione spontanea richiede situazioni di partenza specifiche, non può essere fatta sempre (soprattutto se si parte da uva di scarsa qualità, non molto sana, ecc.). Inoltre richiede molta più cura ed accorgimenti per evitare che il vino passi dalla complessità al difetto più o meno conclamato.
Qui si gioca la profonda capacità e conoscenza ( = professionalità) di un vignaiolo artigiano. Il vino prima di tutto è piacere per chi lo beve.
In definitiva consideriamo che il lievito è fondamentale nella fermentazione e saperlo gestire su un piano di complessità è sicuramente un plus che rende i vini ancora più unici ed emozionanti. Non dobbiamo però anche dimenticare che è un elemento di una serie molto complessa di eventi che partono dal territorio, dalle tante buone pratiche e scelte fatte in vigna, dal momento delicatissimo della vendemmia e da tutto quello che viene dopo.
Non facciamoci incantare da certi temi che diventano la moda del momento, che sono solo la punta di un iceberg, una minima parte di quello che serve. Alla base di un grande vino c’è un insieme molto complesso ed articolato di fattori.
Saccharomyces cerevisiae: Il Lievito Chiave nella Produzione Alimentare
Il microrganismo più importante in ambito culinario è il lievito Saccharomyces cerevisiae. Una coltura di Saccharomyces cerevisiae costituisce il cosiddetto lievito di birra. Il nome deriva dal fatto che questo lievito, oltre ad essere utilizzato nella lievitazione di un impasto, è applicato anche per la produzione di vino e birra.
Il Saccharomyces cerevisiae trae il proprio nutrimento dal glucosio e da altri zuccheri (come il galattosio e il fruttosio) presenti nel substrato (impasto per pane, pasta, mosto per la produzione di birra e vino).ad esempio,o anche nel mosto d'uva). Il lievito metabolizza questi composti e produce sostanze discarto per noi molto utili.
Il mosto, ad esempio, è il liquido, denso e torbido, ottenuto da lavorazioni di disgregazione meccanica (macinatura, pigiatura, pressatura ecc.) di prodotti vegetali. Il mosto rappresenta una delle prime fasi di processi di produzione di bevande alcoliche, come vino, birra, distillati ecc.
Al mosto verranno aggiunti lieviti opportunamente selezionati, come il lievito di birra, che trasforma le sostanze fermentescibili (come zuccheri, quali xylosio, arabinosio, glucosio e fruttosio, presenti, ad esempio, nel mosto d'uva o maltosio, presente nel mosto di birra) in etanolo.
Gli zuccheri del mosto d'uva sono trasportati nel lievito per diffusione semplice; gli zuccheri del mosto di birra sono trasportati attraverso un trasporto attivo. Quando il lievito è aggiunto al mosto, opera in condizioni di anaerobiosi. Di conseguenza attuaLa fermentazione alcolica, con conseguente produzione di alcol etilico.
Se il lievito di birra è, invece, aggiunto ad un impasto, opererà in condizioni di aerobiosi e produrrà principalmente, come sostanze di scarto, anidride carbonica che determinerà la lievitazione dell'impasto.
Bisogna specificare che la crescita dei lieviti è rallentata dalla presenza di troppo zucchero o dall'eccessiva concentrazione di alcol. Quindi, nel caso della produzione di vino, ad esempio, per le uve che presentano un'alta quantità di zucchero sono necessari lieviti che sopportano ottimamente elevate concentrazioni zuccherine.
Lieviti naturali sono già presenti sulla superficie degli acini di uva e perciò il succo di uva tenderà a fermentare di spontaneo a meno che i lieviti non vengano bloccati con temperature basse o con solfiti. La fermentazione alcolica, attuata dai lieviti, rappresenta il processo di vinificazione propriamente detto.Prima di questo processo viene effettuata la pigiatura dell'uva per ottenere il mosto.
Quest'ultimo subisce la vinificazione; poi viene conservato per subire il processo di invecchiamento; e, in ultimo, viene imbottigliato. L'andamento della fermentazione durante il processo di vinificazione è strettamente legato alla composizione del mosto, substrato di crescita per i lieviti.
Nutrizione e Metabolismo dell'Azoto nei Lieviti
Come tutti gli organismi viventi, i lieviti necessitano di carbonio, la cui fonte è rappresentata principalmente dal glucosio e fruttosio (nel caso in cui il substrato di crescita fosse il mosto d'uva), ma è rappresentata anche da maltosio (nel caso in cui il substrato di crescita fosse il mosto di birra).
Negli organismi viventi, l'azoto è un elemento essenziale che entra nella composizione degliaminoacidi e delle proteine. È importante nella fase di moltiplicazione cellulare. Entra nella composizione dei sistemi di trasporto dello zucchero dal mosto all'interno del lievito.
L'azoto assimilabile da parte dei lieviti è costituito da azoto ammoniacale (cioè ioni ammonio) e da amminoacidi. Se guardiamo la distribuzione naturale dell'azoto totale nel mosto, ci rendiamo conto che la frazione amminica è da 3 a 10 volte superiore alla frazione di azoto ammoniacale.
Nel caso del mosto d'uva, spiccano aminoacidi come serina, alanina, arginina, acido glutammico e prolina. Gli aminoacidi del gruppo A sono ad assimilazione rapida; quelli del gruppo B vengono assimilati lentamente; gli aminoacidi del gruppo C vengono assimilati solo dopo che esauriscono quelli del gruppo A e del gruppo B; la prolina è solo parzialmente assimilata.
L'azoto amminico è la forma più facilmente assimilabile dai lieviti dopo l'azoto ammoniacale, ad eccezione della prolina. Nel mosto si trovano una trentina di aminoacidi che arrivano in media a 200-400 mg/l mentre nel vino ne rimangono qualche centinaio di mg di cui il 50% è rappresentato dalla prolina.
A seconda delle esigenze il lievito può usare l'amminoacido tale e quale senza modifiche, oppure in uno stato di carenza di ammonio può, conUna reazione di deamminazione, ricava l'ammonio di cui necessita. Alla disponibilità di azoto assimilabile sono correlate molte funzioni del lievito.
L'azoto incide sulla fermentazione alcolica consentendo la sintesi delle proteine che sono deputate al trasporto degli zuccheri verso l'interno della cellula dove vengono fermentati a etanolo. Tali proteine si degradano durante la fermentazione alcolica e il lievito ha dunque bisogno di rinnovare tali proteine per completare la fermentazione alcolica.
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