Il lievito, in particolare il Saccharomyces cerevisiae, è un microorganismo ampiamente utilizzato dall'uomo, sia in ambito di ricerca come organismo modello, sia in ambito alimentare per la preparazione di cibi e bevande fermentate, tra cui il vino, la birra e il pane. La sua importanza è tale che la sua storia è intrecciata con quella dell'umanità, fin dai tempi degli antichi Egizi e Babilonesi.
Il Ruolo Chiave del Lievito Saccharomyces cerevisiae
Il Saccharomyces cerevisiae, il cui nome deriva dal latino ("Saccharo" significa zucchero, "myces" significa fungo e "cerevisiae" significa "della birra"), è la specie di lievito più nota e utilizzata. Questo lievito svolge un ruolo fondamentale nella fermentazione, un processo attraverso il quale trasforma gli zuccheri in anidride carbonica e alcol.
Fermentazione Alcolica e Produzione di Vino
Nel contesto della produzione di vino, è importante disporre di strumenti che permettano di monitorare la dinamica di popolazione di uno o più ceppi di lievito durante la fermentazione alcolica. Attualmente, le tecniche maggiormente utilizzate sono tecniche di DNA fingerprinting, che permettono di differenziare i ceppi valutando i differenti polimorfismi, ma si tratta di sistemi in vitro, che richiedono la rottura delle cellule e l’estrazione del DNA. È quindi necessario lo sviluppo di un sistema più rapido e veloce attraverso l’utilizzo di marcatori fluorescenti, che permetta la rilevazione in vivo di S. cerevisiae.
Sviluppo di Marcatori Fluorescenti per il Monitoraggio del Lievito
In un lavoro di Tesi, sono stati integrati a livello genomico mediante la tecnica CRISPR/Cas9 dei marcatori fluorescenti in ceppi enologici di lievito. In particolare, è stata integrata la sequenza esprimente la proteina fluorescente rossa (mKate) nel ceppo BARCO09 e la proteina fluorescente verde (GFP) nel ceppo PR82. Inizialmente i due ceppi sono stati modificati inserendo una singola copia delle sequenze esprimenti i marcatori fluorescenti, ma poiché le analisi biochimiche e di microscopia hanno indicato bassi livelli di espressione, è stata effettuata una seconda integrazione dei due marcatori nel genoma dei lieviti. I risultati sperimentali ottenuti dall’integrazione genomica in due copie hanno confermato la corretta integrazione e il funzionamento dei marcatori fluorescenti all’interno del lievito S. cerevisiae.
Lievito nel Pane e nella Pizza
Nel processo di panificazione, l'anidride carbonica prodotta dal lievito durante la fermentazione viene incorporata nell'impasto, facendolo lievitare. Questo processo conferisce al pane e alla pizza la loro caratteristica consistenza soffice e ariosa. Inoltre, diversi composti generati durante la fermentazione dal lievito sono benefici per la salute umana. Le lunghe fermentazioni migliorano il contenuto di vitamine del gruppo B nel pane, in particolare di folati, che sono una vitamina importante per le donne prima e durante la gravidanza. Altri composti benefici generati dalla fermentazione del lievito includono alcuni peptidi estratti dalle farine che hanno un effetto calmante sul sistema nervoso. Il lievito migliora inoltre la bioaccessibilità dei minerali presenti (in particolare zinco, ferro e magnesio) la cui disponibilità all'assorbimento è ridotta da fattori intrinsecamente presenti nelle farine di cereali (fitati).
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Storia del Lievito: Dagli Egizi a Pasteur
Già nel 3000 a.C., gli Egizi e i Babilonesi sapevano come utilizzare la fermentazione per fare il pane lievitato, anche se non erano in grado di spiegare questo fenomeno. Fu solo grazie al lavoro di Louis Pasteur nel 1860 che il lievito fu identificato come il microrganismo responsabile della fermentazione alcolica. Pasteur dimostrò come il lievito possa vivere in presenza o assenza di ossigeno, moltiplicandosi nel primo caso e provocando la fermentazione nel secondo caso.
Circa 4000 anni fa gli egizi usavano il lievito per fare il pane. Gli archeologi hanno infatti trovato macine e camere di cottura, nonché dei geroglifici raffiguranti dei panifici. Nella dinastia Shang (ca. 1600 a.C. - ca. 1046 a.C.) in Cina il lievito era utilizzato per preparare il liquore. Durante la dinastia Han (che governò dal 206 a.C. al 220 d.C.) le persone iniziarono ad usare il lievito per fare speciali torte di pane al vapore e altri dolci. Nel 1680 l’olandese Antonie van Leeuwenhoek osservò per la prima volta il lievito al microscopio e nel diciannovesimo secolo lo scienziato francese Pasteur scoprì che il lievito può svolgere diversi ruoli importanti: ne comprese ben presto il ruolo indispensabile per ottenere gli aromi e i sapori del pane. Svelò questi “misteri” dimostrando che le cellule del lievito possono vivere in presenza o in assenza di ossigeno. Nel 1846 ebbe inizio la prima produzione industrializzata di lievito in Europa. Agli inizi del novecento i biologi scoprirono che il lievito si moltiplica velocemente in presenza d’aria, senza produzione di alcol. Utilizzando queste conoscenze è stato possibile dare vita alla moderna industria del lievito, selezionando e producendo colture pure idonee per le specifiche necessità della panificazione. Chiaramente, stiamo usando il lievito da molto, molto tempo, per preparare alcuni dei cibi più famosi al mondo.
Composizione e Riproduzione del Lievito
Il lievito è un microscopico fungo unicellulare presente in natura, di forma ellittica, del genere Saccharomyces cerevisiae. Data la sua grandezza, una cellula di lievito è visibile solo al microscopio. Un grammo compresso contiene più di sette miliardi di cellule e si riproduce per gemmazione: sulla cellula madre si forma e cresce una gemma che, diventata poi adulta, si stacca dando vita ad una nuova cellula. Lo strato più esterno della cellula di lievito è la parete cellulare che svolge un ruolo importante nella protezione della cellula ed è composta principalmente da glucano e mannano.
Lieviti Inglesi: Peculiarità e Utilizzo
I lieviti inglesi sono ceppi di Saccharomyces cerevisiae, isolati ed identificati in birrifici della penisola britannica. Si tratta di un gruppo abbastanza eterogeneo di lieviti ad alta fermentazione, accomunati da livelli di flocculazione da medio alti ad alti, livelli di attenuazione medio-bassi (perlopiù tra 70% e 75%), ed una media produzione di esteri. Tutte queste caratteristiche possono essere più o meno spinte in base al singolo ceppo considerato. Possiamo individuare principalmente due gruppi, che G. Wheeler chiama “i lieviti del nord, ed i lieviti del sud” (Northern yeast; Southern yeast), anche se oggigiorno non vi è un’effettiva divisione geografica.
Lieviti del Nord e del Sud
I lieviti del nord (ad esempio i ceppi Yorkshire) tendono ad essere molto flocculanti, con un profilo fruttato pronunciato, attenuazioni basse (70%), e hanno la tendenza a produrre birre con concentrazioni maggiori di diacetile. La produzione di esteri è una delle loro peculiarità più interessanti, in quanto li rende in grado di dare un profilo interessante a birre altrimenti molto “semplici”, abbinandosi egregiamente agli aromi derivanti da malti e luppoli. Le elevate capacità flocculanti permettono di ottenere birre pulite in breve tempo, mentre le attenuazioni medio-basse conferiscono alle birre un corpo rotondo e amabile, anche a basse gradazioni alcoliche (3-4 %alc). I lieviti del sud invece tendono ad essere più rapidi nella fermentazione, più secchi (attenuazioni apparenti intorno al 75%) e leggermente aspri/terrosi, e meno flocculanti. Sono lieviti meno “esigenti” che portano con più facilità a termine la fermentazione.
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Utilizzo dei Lieviti Inglesi nelle Birre Moderne
Alcuni ceppi di lieviti inglesi stanno trovando interessanti risvolti nella produzione delle moderne birre luppolate, in particolare nelle NEIPA. Ben si adattano infatti a questo stile, in quanto da un lato la loro attenuazione media garantisce birre dal finale più morbido, e dall’altro pare che abbiano una buona attitudine alla cosiddetta bioconversione degli olii aromatici del luppolo (l’insieme di reazioni biochimiche con il quale il lievito è in grado di modificare le molecole aromatiche apportate dal luppolo).
Sfide e Accortezze nell'Utilizzo dei Lieviti Inglesi
Da quanto detto finora, i lieviti inglesi parrebbero un’opzione molto allettante per il birraio. Tuttavia, il loro utilizzo non è così diffuso (a scapito di ceppi americani, considerati molto più “solidi” ed efficienti), e si sono guadagnati la fama di lieviti complessi da gestire e dai risultati incerti. Spesso infatti sono fautori di problematiche quali attenuazioni troppo basse, fermentazioni bloccate, profili aromatici sgradevoli e rifermentazioni incontrollate, con conseguenti fenomeni di gushing ed off-flavours.
Questa fama non è del tutto infondata, in quanto i loro pregi sono strettamente correlati anche ai loro difetti, che possono però essere evitati osservando alcune accortezze. Come dicevamo infatti, l’estrema capacità flocculante di alcuni ceppi britannici li rende capaci di depositarsi rapidamente ed in modo compatto sul fondo del fermentatore alla fine della fase tumultuosa. Ciò garantisce la produzione in breve tempo di birre limpide senza la necessità di filtrazione, chiarificanti o cold-crash. Allo stesso tempo però, il rischio è che questo lievito (in particolare i ceppi del nord) si depositi sul fondo e vada in “stallo” prima della fine della fermentazione, lasciando quindi la birra sottoattenuata, e con eventuali off-flavour fermentativi (diacetile in particolare). In seguito, durante la maturazione della birra confezionata (o la rifermentazione, se effettuata), il lievito potrebbe “risvegliarsi”, attenuando gli zuccheri che erano rimasti e dando vita sia a livelli eccessivi di carbonazione, che ad alcuni aromi non gradevoli (ad esempio acetaldeide, che conferisce sentori di mela verde, solvente, birra giovane).
Strategie per Ottimizzare la Fermentazione con Lieviti Inglesi
Uno dei consigli più diffusi è quello di alzare la temperatura della birra di qualche grado al termine della fase tumultuosa, per aiutare il lievito a terminare gli zuccheri rimasti ed a riassorbire il diacetile. Un’altra pratica però, forse più efficace ma che può risultare un po’ inconsueta, è quella di riportare in sospensione il lievito depositatosi sul fondo. Se a livello casalingo questo può essere fatto semplicemente o agitando il fermentatore o con una paletta, a livello di birrificio viene fatto tramite pompe di ricircolo o insuflaggio di anidride carbonica dal fondo. Questa operazione va fatta circa 24-48 ore dopo l’inizio della fermentazione, per rimettere in sospensione cellule ancora molto vitali che si sono depositate precocemente.
Metodi Tradizionali di Fermentazione Inglese
Se pensiamo ai fermentatori dei birrai professionisti, siamo portati ad immaginarci fermentatori troncoconici perfettamente sigillati e sanitizzati, dove la presenza di ossigeno e contaminanti è scongiurata in modo meticoloso. Nella realtà, l’utilizzo di questo tipo di fermentatori è un’introduzione relativamente recente nel mondo inglese, dove precedentemente erano più tradizionali fermentatori bassi, aperti e di forma quadrata (tipo vasche). Sicuramente anche la geometria bassa e larga di questi fermentatori ha influito sulle prestazioni fermentative e capacità flocculanti di questi ceppi. I lieviti inglesi sono infatti stati utilizzati (e quindi selezionati) per secoli in questo tipo di fermentatori, nei quali venivano recuperati e poi riutilizzati nelle cotte successive tramite il top-cropping. Questa pratica, semplice da attuare in questo tipo di fermentatori aperti, consiste proprio nel raccogliere il lievito in superficie durante la fase tumultuosa della fermentazione. Il lievito così recuperato si trova da un punto di vista di vitalità e condizioni metaboliche in ottimo stato, con un basso quantitativo di impurità e una bassa presenza di cellule vecchie o mutate (cosa invece ben più frequente se il lievito viene recuperato ad esempio dal fondo del fermentatore; bottom-cropping).
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Il Sistema Yorkshire Square
Ancora più particolare è il sistema di fermentazione aperto Yorkshire Square (pensato appunto per ceppi del nord, come quelli caratteristici di alcuni birrifici dello Yorkshire). In questo caso, la vasca di fermentazione è dotata di una specie di “controsoffitto”, con un buco al centro. Durante la fase tumultuosa della fermentazione, la massa di lievito flocculato formava un cospicuo cappello di schiuma, e salendo attraverso il foro si accumulava su questo “controsoffitto”, facilitandone il recupero successivo. Per favorire una corretta fermentazione ed attenuazione, vi era un sistema di ricircolo che a intervalli regolari pescava la birra dal fondo e la spruzzava sul cappello di lievito, sprezzante dei pericoli di ossidazione o contaminazioni. Per quanto possa sembrare assurdo, vi sono tutt’ora birrifici che utilizzano questo tipo di fermentatori. E producono ottime birre.
Per alcuni ceppi può giovare anche una agitazione periodica durante tutta la fermentazione tumultuosa, quindi fino a 72-96 ore dall’inizio della fermentazione. Tale accortezza porta a mio avviso ottimi giovamenti sia in termini di profilo aromatico, che di attenuazione.
Blend di Lieviti: Nuove Frontiere nella Birrificazione
Fino a un paio di secoli fa la microbiologia non esisteva, e tantomeno il concetto di inoculo in purezza. In molti caso ogni birrificio possedeva non il suo lievito, ma i suoi lieviti, in quanto le colture utilizzate contenevano più ceppi di lieviti (e presumibilmente anche batteri o lieviti non della specie Saccharomyces cerevisiae). Per il mondo inglese in particolare, dati i suoi metodi produttivi peculiari (fermentazioni in vasche aperte, top-cropping con conseguente riutilizzo del lievito per moltissime produzioni), è verosimile che fino a tempi recentissimi, e per alcuni pratica ancora attuale, il lievito utilizzato fosse costituito da un blend di più ceppi.
La possibilità di poter combinare diversi lieviti apre scenari molto interessanti, dove è possibile attingere agli aspetti positivi di vari ceppi in una singola birra e ottenere interessanti effetti sinergici. L’esempio più banale è la combinazione di un ceppo poco attenuante, ma dal profilo di esteri particolarmente caratterizzante e gradevole, con un ceppo più neutro, ma più attenuante. Nello scenario migliore possibile ciò ci permette di ottenere una fermentazione vigorosa e completa, con un buon livello di attenuazione (e quindi stabilità nel tempo o post rifermentazione), ma allo stesso tempo un profilo fermentativo caratterizzante e piacevole. Alla luce di quanto detto sopra, un’interessante esperimento è un blend con un lievito inglese del nord ed uno del sud (esperimento che ho avuto modo di provare, e di cui parleremo in articoli futuri).
Ovviamente utilizzare più lieviti non è assolutamente scontato sia così lineare. È possibile che una coltura prenda il sopravvento sull’altra, vanificando lo scopo del blend, o che qualche meccanismo di competizione negativa porti alla perdita di tutte le caratteristiche ricercate di entrambi i ceppi, ottenendo un effetto totalmente contrario a quello desiderato. Il lievito è imprevedibile, e le possibili combinazioni da testare virtualmente infinite (soprattutto se alla possibilità di blendare i lieviti, aggiungiamo anche le variabili di tassi di inoculo differenti per i singoli ceppi, tempistiche di inoculo diverse, etc.).
Alcuni produttori di lievito hanno già iniziato a mettere a disposizione blend di lieviti (non solamente inglesi, ma anche belgi e tedeschi), segnale che si tratta di una materia di grande interesse e che sicuramente avrà uno sviluppo nei prossimi anni. Un ulteriore esempio ne è il lievito kveik, coltura mista di lieviti non Saccharomyces cerevisiae estremamente particolare, originaria della penisola scandinava (e recentemente divenuta disponibile anche sotto forma di lievito secco). Questo mix di lieviti possiede la particolare capacità di fermentare senza off-flavour a temperature estremamente elevate, intorno ai 30°C, ed è particolarmente adatto alla conservazione in forma essiccata.
Lievito e Salute: Verità e Falsi Miti
La sensazione di gonfiore che si prova dopo aver mangiato cibi come la pizza non può essere attribuita al lievito perché il lievito muore a 50-60 gradi e la cottura avviene a temperature ben superiore. Il gonfiore, quando non dipende da patologie specifiche, può essere causato da un significativo carico glicemico della pietanza, oppure dalla grande quantità di sale presente nella pizza che è responsabile di ritenzione idrica nell’organismo ed aumento del rischio cardiovascolare. Affermare che “il lievito gonfia” è del tutto infondato. "L’intolleranza al lievito" è dovuta principalmente ad un’alterazione della composizione microbica intestinale, causata a sua volta da un’alimentazione irregolare. La dieta rappresenta quindi il principale elemento da modificare per risolvere tale condizione. “L’intolleranza al lievito” è dovuta ai glucani che fanno parte di una categoria di composti che noi identifichiamo come probiotici, composti che non riusciamo a digerire, arrivano nel nostro colon e vengono utilizzati in maniera selettiva da alcuni componenti della nostra microflora (es. Ciascuno di noi ha una composizione della microflora diversa, chi è intollerante ai glucani ha una microflora in cui prevalgono i batteri gasogeni che utilizzano questi composti producendo gas, generando meteorismo, dolori addominali e gonfiore.
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