Introduzione
La fermentazione degli alimenti è uno dei processi di trasformazione usato da più tempo (circa 8000 anni fa con la fermentazione del latte per la produzione di formaggio o latte acido). Infatti, già in passato si è visto come, lasciando gli alimenti a temperatura ambiente per un tempo più o meno lungo, avvenivano modificazioni che miglioravano il prodotto, sia a livello organolettico, sia sulla sua durata di conservazione. Sebbene non si sapesse ancora dell’esistenza dei microorganismi (scoperta fatta solo nel 1665, grazie a Van Leeuwenhoek e Hooks), gli egizi usavano la schiuma della birra nella produzione del pane (inconsciamente come fonte di lieviti che rendeva il pane soffice). Al giorno d’oggi abbiamo maggiore consapevolezza circa i benefici della fermentazione degli alimenti, alcuni dei quali sono elencati qui:
- stabilità microbica (produzione di acidi e conseguente abbassamento del pH, etanolo, CO2 – anidride carbonica, gas che ritroviamo nella produzione della birra, del pane o del vino spumante -, batteriocine, etc);
- rimozione di sostanze tossiche e fattori anti-nutrizionali (acido fitico nell’assorbimento dei minerali o lattosio per chi ne è intollerante);
- incremento di fattori nutrizionali e organolettici.
Microorganismi
Questi processi avvengono grazie all’azione di differenti classi di microorganismi della fermentazione (batteri, lieviti e muffe) e coinvolgono i prodotti alimentari più disparati (cacao, caffè, cereali, frutta, latte, pepe, salumi, verdure, ecc…).
I batteri più importanti nel campo delle fermentazioni sono sicuramente i batteri lattici (LAB). Questi, fermentano il glucosio – monosaccaride che si trova anche nel disaccaride saccarosio (classico zucchero da cucina) – e producono acido lattico (batteri lattici omofermentanti), oppure, acido lattico, CO2 e etanolo (batteri lattici eterofermentanti). Altri batteri che ritroviamo nel mondo delle fermentazioni sono i batteri acetici (caratteristici per la loro possibilità di utilizzare etanolo per produrre acido acetico), ma anche alcune specie di stafilococchi (contributori dell’aroma e del tipico colore rosso dei salumi grazie all’attività dell’enzima nitrato reduttasi) e bacilli.
I lieviti sono organismi con un metabolismo molto più complesso dei batteri e il più conosciuto è sicuramente Saccharomyces cerevisiae (Fig. 1). Questi, producono l’alcol che ritroviamo nei nostri amati vini e birre, ma anche elevate quantità di CO2, a sua volta, responsabile della frizzantezza:
- delle birre
- di certi vini
- e della lievitazione dell’impasto nella produzione dei prodotti da forno.
Sono i maggiori responsabili dell’aroma, per esempio, dovuto alla produzione degli esteri, dell’aroma fruttato negli alimenti.
Il terzo gruppo di microorganismi che ritroviamo nelle fermentazioni sono le muffe. Senza di esse non avremmo prelibatezze come i formaggi erborinati, quali il gorgonzola e i francesi Roquefort e Bleu d’Auvergne (che adoro, essendo di pasta leggermente più dura). Questi formaggi sono prodotti con l’utilizzo di muffe del genere Penicillium (Fig. 2). È lo specifico genere di muffa a conferire al formaggio il classico colore blu. Ad esempio, la salsa di soia – che accompagna il sushi e ritroviamo come condimento nei ristorante etnici (giapponese e cinese in primis) – è prodotta utilizzando muffe. In quest’ultimo caso sono utilizzate alcune specie del genere Aspergillus.
Fermentazioni spontanee e sterter microbici
In base alla tipologia di prodotto e/o produttore abbiamo, generalmente, due modi per inoculare i nostri microorganismi:
- nel primo caso, i microorganismi presenti nell’aria e nelle materie prime “contaminano” l’alimento;
- nel secondo, uno starter microbico è aggiunto per avere una fermentazione più veloce e con un prodotto finale più standardizzato.
Il classico esempio di uno starter microbico aggiunto è lo yogurt. Al latte (solitamente di vacca) si addizionano dei batteri lattici (Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus e Streptococcus thermophilus), i quali, agevolati dalle alte temperature del latte (circa 40-45 °C), si moltiplicano di numero, e, grazie alla loro attività, abbassano il pH, producendo:
- acido lattico dagli zuccheri (lattosio);
- aroma tipico dello yogurt dal metabolismo delle proteine.
Il vino è un altro prodotto in cui starter di lieviti sono solitamente aggiunti per svolgere la fermentazione. In base al tipo di uve e di vino che si vuole produrre vengono selezionati e addizionati specifici ceppi – tra i quali Saccharomyces, Hanseniaspora e Torulospura –. Altri lieviti, del genere Dekkera/Brettanomyces, sono, invece, particolarmente dannosi, per via della produzione di acidi fenilici, che conferiscono al vino odori descritti come di bendaggi farmaceutici o di cavallo bagnato. In vini rossi e in alcune tipologie di vino bianco, l’acido malico (sensazione molto acida) viene convertito ad acido lattico (acido più leggero e meno aggressivo) grazie all’aggiunta del batterio lattico Oenococcus oeni, che realizza la fermentazione malolattica.
Al contrario, le fermentazioni di cacao e caffè avvengono in maniera spontanea. Solitamente la fermentazione ha luogo nelle zone di coltivazione, grazie all’alternanza di batteri e lieviti. Per esempio, nella produzione del cacao vi è una prima fase anaerobica, della durata di circa 24 ore, caratterizzata dalla crescita di lieviti e batteri lattici e dalla produzione di acido lattico e etanolo. Sussegue poi, una fase aerobica (4-8 giorni) in cui batteri acetici ossidano l’etanolo, producendo grandi quantità di acido acetico. In questa reazione, essendo esotermica (genera calore), la temperatura può raggiungere e superare i 50 °C, con una conseguente morte dell’embrione delle fave di cacao, così come dei microorganismi presenti. Dopo la fermentazione le fave vengono asciugate al sole per diversi giorni prima di essere spedite in giro per il mondo per la produzione, ad esempio del cioccolato. Ho avuto la fortuna di visitare coltivazioni e seguire delle fermentazioni e il processo è affascinante.
Per ultimo, parlo di un argomento a me molto caro, essendo il tema del mio dottorato di ricerca: il lievito naturale o lievito madre. Utilizzato nella produzione di pane (es. pane di Altamura, pane di Matera, etc.) e altri prodotti lievitati da forno (es. Panettone, Colomba, pizza, etc.), il lievito naturale può essere prodotto sia in maniera spontanea, sia con l’utilizzo di starter (solitamente batteri lattici). Da non confondere con la produzione “classica” del pane, in cui il lievito di birra (S. cerevisiae) è aggiunto all’impasto per la lievitazione. Mentre, il lievito naturale si contraddistingue, perché dona alcune caratteristiche uniche e una leggera acidità ai prodotti da forno. L’utilizzo di starter nella produzione del lievito naturale è solitamente utilizzato a livello industriale per avere un prodotto più standardizzato e con le caratteristiche desiderate.
La fermentazione spontanea è la più classica, utilizzata soprattutto a livello artigianale e casalingo. La prima fase consiste nel fare un impasto di farina e acqua e lasciarla fermentare a temperatura ambiente per 24 h. Questo impasto viene poi rinfrescato giornalmente con nuova farina e acqua. Dopo due settimane circa avremo un lievito madre con un microbiota di batteri lattici e lieviti stabile e che potrà essere utilizzato nei nostri prodotti lievitati da forno.
[1] Lefeber, T., Gobert, W., Vrancken, G., Camu, N. & De Vuyst, L. (2011). Dynamics and species diversity of communities of lactic acid bacteria and acetic acid bacteria during spontaneous cocoa bean fermentation in vessels. Food Microbiology 28, 457-464.
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Andrea Comasio
Dottore in scienze e tecnologie alimentari e in alimentazione e nutrizione umana, dopo esperienze come ricercatore in Svezia e in Italia, si trasferisce in Belgio nel maggio 2014 per svolgere un dottorato di ricerca in scienze bio-ingegneristiche sul lievito naturale, con particolare interesse sul metabolismo microbico e la produzione di aroma.
