Introduzione
I micro-organismi, invisibili a occhio nudo e osservabili solo con l'ausilio di un microscopio, popolano il nostro pianeta in una varietà sorprendente. Questo articolo esplora le caratteristiche e le funzioni di tre categorie principali di micro-organismi: batteri, lieviti e muffe, evidenziando le loro differenze, il loro impatto sull'ambiente e sull'alimentazione umana.
Micro-organismi: Un Mondo Vasto e Variegato
I micro-organismi, o microbi, sono organismi viventi visibili solo con l’utilizzo di un microscopio. Il loro mondo è estremamente variegato e si dividono in organismi unicellulari, che sono meno evoluti e quindi più semplici a livello strutturale, e pluricellulari. Gli organismi unicellulari e pluricellulari più evoluti si definiscono eucarioti e tra questi ci sono anche i funghi e i lieviti.
Batteri: Onnipresenti e Versatili
I batteri sono micro-organismi unicellulari, classificabili in gram positivi e gram negativi. Si trovano ovunque, nella terra, nell'acqua, nell'aria e sulla nostra pelle, ma anche in ambienti ostili alla vita (temperature elevate, assenza di ossigeno). Alcuni di questi microrganismi hanno la capacità di produrre spore, paragonabili a gusci particolarmente resistenti, che permettono al batterio di sopravvivere in condizioni ostili (calore, freddo, scarsità di nutrienti) per tempi piuttosto lunghi.
Non tutti i batteri sono dannosi; molti sono essenziali per la nostra salute, presenti nel nostro intestino e sulla nostra pelle, proteggendoci e migliorando persino i prodotti alimentari. I batteri lattici, ad esempio, sono ampiamente utilizzati nell'industria alimentare per la produzione di formaggi, yogurt e altri prodotti fermentati.
Funghi e Muffe: Strutture Complesse e Ruoli Diversi
Funghi e muffe sono organismi più grandi e complessi dei batteri, si sviluppano su materiali organici formando colonie dall'aspetto simile ad un fiocco di cotone o ad una sostanza viscida dai colori molto variabili.
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Gli organismi rientranti nella definizione generica di funghi si dividono in macromiceti, i classici funghi del sottobosco visibili a occhio nudo e tra cui ci sono anche le specie edibili, e micromiceti, visibili solo al microscopio. I micromiceti sono organismi più grandi ed evoluti rispetto ai batteri (>2µm) e sono composti da più cellule organizzate in caratteristiche strutture che prendono il nome di “ife”. La crescita apicale delle ife e la loro organizzazione in un sistema ramificato così complesso come il micelio consente la propagazione dell’organismo in modo capillare e mirato verso i siti con il maggior quantitativo di nutrienti. È proprio la presenza di questa spessa parete cellulare, incredibilmente resistente ai normali biocidi, a causare i maggiori danni nei sistemi industriali. La parete cellulare fungina costituisce la barriera e l’interfaccia tra il microrganismo e l’ambiente esterno.
Le muffe sono tra gli organismi viventi più resistenti, in grado di sopravvivere anche nelle situazioni più avverse per gli esseri viventi. Hanno una struttura caratterizzata dalle ife, ossia strutture filamentose in grado di estendersi in modo apicale che a volte si compattano insieme e formano un micelio (intreccio di filamenti).
Le muffe svolgono un ruolo fondamentale nella regolazione del grado di umidità, nella disacidificazione e nella proteolisi per la maturazione degli insaccati, influenzando anche il gusto del prodotto. Altre specie di muffe invece provocano alterazioni ai cibi come patine bluastre sugli agrumi, causata dal genere Penicillium, oppure fenomeni di ammuffimento sulle carni causata dal genere Thamnidium. Alcune muffe sono tipiche di alcuni formaggi come il gorgonzola.
Lieviti: Campioni della Fermentazione
Tra gli organismi unicellulari più evoluti si annoverano i lieviti, organismi monocellulari di dimensioni maggiori rispetto ai batteri. Alcuni lieviti utilizzano esclusivamente la respirazione aerobica per ricavare energia, altri, in assenza di ossigeno, possono utilizzare anche un processo diverso chiamato fermentazione.
I lieviti sono costituiti da un’unica cellula eucariotica con forma sferica o ellittica, con delle dimensioni che variano tra i 5µm e 8µm. I lieviti si riproducono per scissione binaria o gemmazione.
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I lieviti sono molto utilizzati nell’ambito dell’alimentazione, in quanto alcune specie (come per esempio Saccaromyces cerevisiae) sono capaci di metabolizzare gli zuccheri, in assenza di ossigeno, dando origine al processo noto come fermentazione, con la quale vengono prodotte molecole quali anidride carbonica e alcool etilico. Grazie a questo processo i lieviti, vengono usati per la preparazione di prodotti fermentati come birra, vino e prodotti lievitati. Il vino, la birra e il pane vedono l’impiego di un lievito che è il Saccharomyces Cerevisiae.
Anche la temperatura influenza l’attività metabolica dei lieviti condizionandone sia la velocità sia la capacità fermentativa. A dosi minime i lieviti sono stimolati nel loro metabolismo e la fermentazione risulta attivata.
Per ottenere i lieviti selezionati si sterilizza una piccola quantità di mosto, vi si immette una piccola quantità di cellule che si moltiplicano fino a 5-10 milioni per millilitro. Questa piccola massa di mosto innestato è detta lievito d’avviamento (o fermentino o pied-de-cuve).
La Fermentazione: Un Processo Antico
La fermentazione fu considerata per lungo tempo un mistero, le cui origini diedero luogo a supposizioni e teorie, che la ritenevano un processo di decomposizione delle sostanze organiche presenti nel mosto. Nel XVIII secolo il primo a comprendere il processo fu Antoine Lavoisier, che intuì che gli zuccheri presenti naturalmente nell’uva si trasformavano in alcool e anidride carbonica.
Per evitare eventuali infezioni o alterazioni del mosto, e poi del vino, è utile l’impiego di sostanze che impediscono o limitano la diffusione di microrganismi indesiderati. La più importante di tali sostanze è senza dubbio l’anidride solforosa (SO2), un gas che si sviluppa dalla combustione dello zolfo e che si trova in commercio sotto varie forme. L’anidride solforosa si aggiunge al mosto soprattutto per regolare la fermentazione alcolica, poiché ha il potere di inibire la vita dei batteri, delle muffe e dei lieviti indesiderati (vale a dire di quelli apiculati, che producono poco alcool e molto acido acetico); con dosi opportune, resta invece inibita solo per qualche ora l’attività dei lieviti ellittici (buoni vinificatori) che poi riprendono la fermentazione in modo meno tumultuoso, con una buona resa alcolica e scarsa produzione di acido acetico. Viene anche favorito il naturale illimpidimento del mosto. La fermentazione così regolata consente anche un’efficace dispersione del calore che ne deriva: ciò è particolarmente utile nelle regioni meridionali, dove l’elevata temperatura ambientale potrebbe favorire lo sviluppo di un calore eccessivo, con fermentazione anomala e dannosa.
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Muffe e Lieviti: Differenze Fondamentali
Muffe e lieviti sono dei microrganismi che appartengono al Regno dei Funghi, solitamente il lievito è una singola cellula e non è visibile ad occhio nudo, mentre la muffa è una colonia di cellule che risulta anche ben visibile. Seppur appartenenti allo stesso regno, ossia quello dei Funghi, hanno molte differenze. La prima differenza sta nel fatto che le muffe sono pluricellulari, mentre i lieviti sono organismi unicellulari. Anche la riproduzione è diversa: infatti i lieviti si riproducono per scissione binaria o gemmazione, mentre le muffe sono capaci di svolgere sia una riproduzione sessuata che asessuata.
Rischi per la Salute: Agenti Patogeni e Tossinfezioni Alimentari
Solo alcuni microrganismi sono quindi pericolosi per la salute ed hanno la capacità di provocare gravi patologie. La diagnosi è possibile solo attraverso test di laboratorio per identificare il patogeno responsabile.
Gli agenti patogeni che possono provocare tossinfezioni alimentari sono:
- sostanze xenobiotiche, ossia sostanze chimiche di varia origine estranee alla composizione dell’alimento, come ad esempio idrocarburi policiclici aromatici, ammine eterocicliche, acrilammide che si formano durante la cottura degli alimenti;
- funghi tossici o mortali, oppure alcune specie di muffe;
- batteri che producono tossine;
- alghe e alcuni virus.
Esistono anche microrganismi opportunisti, normalmente innocui, ma in grado di provocare malattie, anche gravi, in seguito ad un indebolimento delle difese organiche.