Cosa hanno in comune uno yogurt o un kefir, pane burro e marmellata a colazione, il parmigiano sulla pasta ed una spruzzata di aceto sull’insalata o di balsamico sul gelato a pranzo, un aperitivo, un formaggio erborinato accompagnato da un calice di vino o da una birra a cena, un buon bicchiere da meditazione per il dopo cena?
La reazione di fermentazione
Prodotti diversi ma uniti fra loro.
In questo breve resoconto cercheremo di analizzare come tutto inizia, il percorso seguito e l’arrivo finale.
La fermentazione è un piccolo ambiente di lavoro dove, su matrici organiche comuni contenenti substrati zuccherini cioè zuccheri semplici come glucosio, fruttosio e lattosio presenti come tali o provenienti dalla demolizione zuccheri complessi come l’amido, operano diversi lavoratori.
Chi determinerà quindi il lavoro finito o prodotto finale così diverso in questi alimenti? Quelli che potremmo definire i lavoratori, in questo caso i microrganismi (lieviti, batteri, muffe), gli strumenti di lavoro cioè gli enzimi, le condizioni di lavoro cioè le condizioni di reazione: temperatura, pH, presenza o meno di ossigeno.
Addentriamoci nei diversi percorsi di lavoro.
Il vino
La matrice è costituita dal mosto d’uva che contiene sia polpa che bucce. Il substrato è dato da glucosio e fruttosio in quantità equi molecolari e da acidi organici (tartarico, malico e citrico) in quantità minori. I microrganismi che operano naturalmente la vinificazione sono alcuni lieviti presenti nella buccia sono in ordine temporale di fermentazione e di potere fermentativo:
- lieviti apiculati (a forma di limone), Klochera magna, K.apiculata iniziano la fermentazione ma hanno un basso potere fermentativo perché sono inibiti anche da basse concentrazioni di alcol etilico (7/8%) e producono anche un eccesso di acido acetico;
- lieviti ellittici, Saccharomices ellipsoideus, S.oviformis che subentrano agli apiculati, resistono all’alcol ed hanno un elevato potere fermentativo (16%)
Nella fermentazione industriale vengono utilizzati lieviti selezionati che riescono a controllare maggiormente la fermentazione, e vengono inoculati nell’ordine: - S.rosei che avvia la fermentazione fino ad una concentrazione di alcol etilico (6/8%) e non da problemi di acido acetico
- S.cerevisiae che fa salire la concentrazione di alcol (13%)
- S.bayanus che riesce a consumare tutto lo zucchero fino ad una concentrazione di alcol (16/18%)
Gli enzimi sono costituiti da un nutrito pool enzimatico che consente la complessa fermentazione alcolica.
La reazione di fermentazione avviene in più fasi. Nella prima, detta tumultuosa (il mosto ribolle), viene prodotta una notevole quantità di alcol e CO2. A questa segue una seconda, detta lenta, che porta alla concentrazione finale di alcol nel mosto
La reazione che avviene è così schematizzata:
glucosio + fruttosio acido piruvico acetaldeide etanolo + anidride carbonica
Ma avvengono anche fermentazioni secondarie.
- Non tutto il glucosio e fruttosio viene trasformato in etanolo. Durante il processo una parte di zucchero si trasforma in glicerina che è più viscosa dell’alcol e, poiché entrambi i prodotti provengono dalla stessa quantità di substrato iniziale, le rispettive concentrazioni finali sono inversamente proporzionali.
- Gli amminoacidi presenti nelle bucce, inoltre, fermentano dando alcoli superiori ed acidi organici.
- L’acido piruvico può dare acido lattico e l’acetaldeide può dare acido acetico, acetone, glicoli.
Si è osservato che nel prodotto finito il rapporto quantitativo fra glicerina ed altri prodotti secondari è pari a uno e l’insieme concorre a formare il così detto bouquet del vino cioè aroma e gusto.
Avviene anche una fermentazione così detta tardiva in quanto inizia dopo, nel vino, e prosegue anche in bottiglia che è la fermentazione malo-lattica. I microrganismi che agiscono sono batteri eterolattici del genere Pedicoccus e Leuconostoc. La reazione è la seguente:
acido malico acido lattico + anidride carbonica
Le conseguenze di questa fermentazione sono: diminuzione di acidità del vino in quanto l’acido malico ha due punti acidi mentre il lattico ne ha uno solo;
trasformazione dell’acido tartarico solubile che, reagendo con gli ioni liberati dal malico, diventa tartarato insolubile e precipita sul fondo.
La birra
La matrice è costituita dal mosto di malto d’orzo e/o di altri cereali. Il substrato è lo zucchero maltosio. I microrganismi operanti sono lieviti aerobi del genere Saccharomices: S. cerevisiae che agisce in superfice ad alta T e S.carlsbergensis che agisce sul fondo a bassa T. Gli enzimi sono e -amilasi che scindono l’amido ed il pool enzimatico responsabile della fermentazione alcolica. La reazione che avviene è:
amido glucosio etanolo + anidride carbonica
La fermentazione è prima tumultuosa poi prosegue lenta. Inoltre, poiché la birra è una bevanda a bassa gradazione alcolica, deve essere mantenuto un certo grado saccarimetrico.
Lo yogurt e il kefir
La matrice è il latte pastorizzato intero o magro ed il substrato è il lattosio. I microrganismi operanti sono batteri Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus termophilus come principali e Bifidobacterium bifidum come secondario. Gli enzimi appartengono al genere lattasi. Le condizioni di reazione sono: temperatura ottimale di 40°C e presenza di ossigeno. È un lavoro di squadra che consiste nel seguente processo biochimico di trasformazione:
lattosio glucosio + galattosio acido lattico + acetaldeide + altri composti
La fermentazione viene avviata dallo S.termophilis e conclusa dal L.bulgaricus. L’aggiunta di Bifidum consente di aumentare la concentrazione di acetaldeide e conferisce al prodotto un sapore più gradevole e meno acido.
Nel kefir variano i microrganismi che agiscono in sequenza: batteri Lattobacilli per primi, poi Luconostoc mesenteroides. Nei prodotti finali troviamo oltre all’acido lattico anche etanolo e CO2, da cui il sapore leggermente frizzante. La temperatura ottimale di produzione è di 25°C.
I formaggi
Anche in questo caso la matrice è la stessa latte intero o scremato, crudo o pastorizzato ed il substrato è sempre il lattosio. I microrganismi sono generalmente batteri Lattobacilli bulgaricus, casei e Streptococcus lactis, cremoris; per l’emmenthal si aggiungono batteri propionici e per gli erborinati si aggiungono muffe del genere Penicillum. Il lavoro biochimico consiste nella seguente trasformazione:
lattosio glucosio + galattosio acido lattico + etanolo + acido acetico
Successivamente l’acido lattico si trasforma in parte nel suo sale lattato di calcio (cristalli tipici del grana padano o del parmigiano reggiano) ed in parte in prodotti aromatici. La temperatura ottimale è quella di pastorizzazione 65°C/70°C.
Il pane
La matrice è la farina ed il substrato è l’amido. Il microrganismo principale è un lievito Saccharomyces cerevisiae in alcuni casi associato a batteri lattici acidificanti che ottimizzano il processo fermentativo e migliorano il gusto finale del prodotto. Gli enzimi sono il genere e -amilasi che scindono l’amido ed un pool enzimatico responsabile della fermentazione alcolica. La reazione è la seguente:
amido glucosio etanolo + anidride carbonica + (acido lattico, succinico, glicerina)
L’etanolo verrà allontanato nel processo di cottura, la CO2 è responsabile delle bolle di lievitazione e gli altri prodotti conferiscono aromi e sapori tipici al pane.
Gli aceti
La matrice può essere il mosto cotto per l’aceto balsamico o il vino per l’aceto di vino. Il substrato è costituito da etanolo per l’aceto di vino e zuccheri semplici nel mosto cotto per il balsamico. I microrganismi sono batteri Schizomiceti Acetobacter rigorosamente aerobi. Gli enzimi sono fondamentalmente ossidoreduttasi. La reazione è la seguente:
etanolo aldeide acetica acido acetico
Nel caso dell’aceto balsamico in cui si parte dal mosto cotto ricco di zuccheri le fermentazioni alcolica ed acetica avvengono contemporaneamente.
In conclusione, dopo questo percorso fatto insieme, siamo un po’ più informati su cosa c’è e succede in ciò che mangiamo o beviamo.
Maestro Enogastronomo Sommelier
Patrizia Zardi