Le colture starter e il loro ruolo nelle bevande fermentate, in particolare nel vino

Università San Raffaele Roma

Insegnamento e Professore

Prof.ssa Dolores Limongi Università San Raffaele Roma www.unisanraffaele.gov.it Insegnamento Nutrizione e Microrganismi: infezioni e fermentazioni Professore Dolores Limongi

Argomento: Bevande Fermentate

Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino Le colture starter - Bevande Fermentate: Il VinoUniversità San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Definizione di Colture Starter

Sono preparazioni che contengono microrganismi vivi e vitali che sono impiegate con l'obiettivo di utilizzare il metabolismo microbico per avviare il processo di trasformazione e il raggiungimento di specifici obiettivi tecnologici Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 2Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Microrganismi e Substrati

Prodotti e Microrganismi Associati

PRODOTTO MICRORGANISMI SUBSTRATO

Vino, birra Saccharomyces cerevisiae, LAB uva, orzo, luppolo

Pane Saccharomyces cerevisiae, LAB frumento, segale, cereali

Cheddar cheese Lactococcus (cremoris, lactis), Leuconostoc latte

Formaggio tipo svizzero Lactobacillus (delbrueckii, bulgaricus, helveticus) latte

Formaggi erborinati e smear-cheeses Carnobacterium piscicola, Brevibacterium linens latte

Yogurt St. termophilus e Lb. bulgaricus latte

Kefir Lattococchi, lieviti, Lb. kefir (e altri) latte

Carni fermentate Pediococchi, Stafilococchi, vari LAB carne di maiale e di manzo

Crauti L. lactis, Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus (brevis, plantarum, curvatus, sakei) cavolo

Salsa di soia Aspergillus orizae/soyae, lattobacilli, Zygosaccharomyces rouxii Soia e frumento

Vegetali Enterococcus (mundtii, faecium), Lactococcus (cremoris, lactis) Vegetali

Pesce Lactobacillus (plantarum, casei) Carnobacterium (piscicola, divergens) Pesce Le colture starter - Bevande Fermentate: Il VinoUniversità San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Classificazione delle Colture Starter

Complessità della Composizione

• Colture starter con ceppi misti: sono note anche come colture a composizione indefinita. Sono costituite da substrati fermentati risultanti da lavorazioni precedenti.
• Colture starter a singolo ceppo (una specie)
• Colture starter a ceppi multipli (più ceppi di una o più specie) Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 4Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Criteri di Classificazione Aggiuntivi

• Substrato utilizzato per la riproduzione
• Funzioni
• Temperatura ottimale di crescita
• Presenza di ceppi aromatizzanti
• Modo in cui vengono conservate Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 5Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Funzioni delle Colture Starter

• Starter principali
• Colture protettive
• Colture aromatizzanti
• Colture addensanti
• Colture probiotiche Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 6Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Esempi di Colture Starter Miste Naturali

• Sieroinnesto
• Lattoinnesto
• Madre acida
• Impasti carnei fermentati Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 7Prof.ssa Dolores Limongi Università San Raffaele Roma

Vantaggi e Svantaggi delle Colture Miste Naturali

Vantaggi

• Sempicità di preparazione
• Economicità
• Rispetto della tipicità del prodotto
• Resistenza alla pressione tecnologica
• Resistenza fagica

Svantaggi

Scarsa riproducibilità delle proprietà tecnologiche con conseguente difformità di produzione Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 8Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Obiettivi delle Colture Starter

• Sicurezza igenica
• Elevata qualità
• Riproducibilità Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 9Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Sommario

• Cosa sono le colture starter
• Perché vengono utilizzate
• Classificazione Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 10Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Bevande e Alimenti Fermentati

Definizione di Fermentazione

un ' enorme varietà di alimenti sono prodotti per fermentazione, cioè mediante un processo per cui un materiale grezzo subisce un cambiamento ad opera delle attività enzimatiche dei microrganismi ed acquista caratteristiche fisiche od organolettiche nuove e/o desiderabili Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 11Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Date Storiche della Fermentazione

• 6000 a.c. produzione di formaggi
• 4000 a.c produzione di vino e pane
• 1750 a.c. in Mesopotamia produzione di birra Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 12Prof.ssa Dolores Limongi Università San Raffaele Roma

Ruolo dei Microrganismi nella Fermentazione

• produrre cambiamenti desiderabili in termini di corpo, tessitura, sapore, aroma, colore;
• rendere più facilmente utilizzabili sostanze che non lo sono;
• migliorare il valore biologico di alimenti poveri da un punto di vista nutrizionale;
• rendere alimenti deperibili più conservabili
• inibire lo sviluppo di germi patogeni Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 13Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

VINO: Definizione

" Il prodotto ottenuto esclusivamente dalla fermentazione alcolica totale o parziale di uve fresche, pigiate o no di mosti di uve", con un titolo alcolimetrico minimo fissato in funzione delle diverse zone viticole riconosciute nella Comunità Europea Regolamento (CE) n, 1493/1999 punto 10 allegato I Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 14Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Storia della Microbiologia Enologica

Pionieri e Scoperte

• 1700 Adamo Fabbroni Microbiologia in campo enologico
• 1836-37 Charles Cagniard de la Tour e Theodor Schwann Definizione di lieviti
• 1857 Louis Pasteur Relazione tra produzione di etanolo e Saccharomyces Cerevisiae Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 15Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Evoluzione e Sviluppi

• 1905 Muller-Thurgau Differenti proprietà enologiche delle specie di lievito
• All'inizio del 900 Super lievito
• 1950-70 Tommaso Castelli 'Ceppo 20 Castelli" Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 16Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Il Mosto

Composizione e Fattori Limitanti

· Ha una composizione tale da soddisfare le esigenze di diversi microrganismi Zuccheri semplici, glucosio fruttosio, NH3 aminoacidi liberi e polipeptidi, fosfati, solfati, Sali di potassio, magnesio, calcio, vitamine idrosolubili e lipidi insaturi

· pH 2,8-3,8 e anaerobiosi sono due fattori limitanti per lo sviluppo di molti microrganismi Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 17Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

La Microflora dell'Uva

Componenti Principali

Lieviti, muffe, batteri acetici e batteri lattici, che trovano la loro origine nel terreno.

·Lieviti: sull' uva integra a livelli di 103-105 UFC/g. Hanseniaspora uvarum (Kloeckera apiculata), Hanseniaspora guilliermondii (Kloeckera apis), Candida stellata, Metschnikowia pulcherrima, Cryptococcus, Pichia, Kluyveromyces, Saccharomyces cerevisiae. Quest'ultima specie è presente con <50 UFC/g. Sull' uva danneggiata i microrganismi giungono a livello di 106 - 108 UFC/g registrandosi un aumento di muffe e batteri acetici. Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 18Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Batteri e Muffe

· Batteri acetici: Gluconobacter oxydans, Acetobacter aceti e Acetobacter pasteurianus.

· Batteri lattici: soprattutto specie di Lactobacillus, Leuconostoc e Pediococcus.

· Muffe: Botrytis cinerea, specie di Penicillium, Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Alternaria e Cladosporium Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 19Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Fattori Determinanti della Microflora Iniziale

La microflora iniziale è determinata da numerosi fattori:

• Condizioni climatiche
• Stato salutare delle uve
• Composizione chimica del mosto
• Presenza di fitofarmaci e di antimicrobici quali l'anidride solforosa
• Concentrazione dell' ossigeno disciolto
• Quantità di etanolo Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 20Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Fermentazione Alcolica

Fermentazione Spontanea

Fermentazione alcolica Spontanea Coinvolge sia Specie di lievito non Saccharomyces e Saccharomyces ma anche lo sviluppo sequenziale di ceppi diversi della stessa specie.

Fermentazione Guidata

Fermentazione alcolica Guidata La trasformazione del mosto in vino viene affidata normalmente, a un solo ceppo di lievito starter, selezionato per caratteristiche note, ripetibili e programmate al fine del conseguimento di un determinato risultato Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 21Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Vantaggi dell'Impiego di Colture Selezionate

L'impiego di colture selezionate elimina l'incostanza qualitativa e le incertezze tecnologiche tipiche delle fermentazioni naturali. In particolare si ottiene una fermentazione più rapida e completa e un elevato livello di riproducibilità delle caratteristiche sensoriali del vino Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 22Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Sviluppo dei Lieviti Selezionati

• 1950 Tommaso Castelli Lieviti selezionati
• 1930 USA Primo Lieviti Secco Attivo
• 1960 California Primi formulati commerciali L'impiego dei lieviti selezionati nella comune pratica enologica ha rivoluzionato il modo di concepire il vino: non più qualcosa di aleatorio, ma un prodotto entro certi limiti programmabile Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 23Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Caratteri di Selezione dei Lieviti Starter

Caratteri Tecnologici

· Caratteri tecnologici: consentono di gestire in modo ottimale il processo fermentativo, interagendo, anche, con le tecnologie di fermentazione;

· Caratteri qualitativi: influenzano direttamente la qualità dei vini attraverso, soprattutto, la produzione di composti di neoformazione. Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 24Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Proprietà Tecnologiche

· Resistenza all' essiccazione · Potere fermentativo · Purezza fermentativa · Velocità di fermentazione · Resistenza all' anidride solforosa · Tipo di sviluppo · Produzione di schiuma · Velocità di sedimentazione

Queste proprietà tecnologiche dovrebbero essere espresse sia a basse temperature(15-20° C) per la produzione di vini bianchi, sia a temperature più elevate (25-28° C) per la produzione di vini rossi. Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 25Università San Raffaele Roma Prof.ssa Dolores Limongi

Caratteri Qualitativi e Metaboliti

Produzione di: · Glicerolo · Acido succinico · Acido acetico · Aldeide acetica · Alcoli superiori · Composti solfati

E essenziale che i lieviti producono un insieme ben bilanciato di metaboliti ad azione sensoriale, senza un eccesso di elementi, volatili indesiderabili, quali l'acido acetico, l' idrogeno solforato e l' anidride solforosa. Le colture starter - Bevande Fermentate: Il Vino 26