Produzione di pane presso l'Università ITMO. Credito:Università ITMO
Gli scienziati della Scuola di biotecnologia e sistemi criogenici dell'Università ITMO si concentrano attivamente sul rendere gli alimenti di tutti i giorni migliori, più sicuri e più accessibili. Sostituendo un solo ingrediente nella formulazione del pane, i ricercatori sono riusciti a rendere questo prodotto più resistente ai microrganismi che ne causano il deterioramento. Ora stanno sperimentando la sostituzione dello stesso ingrediente nella birra. Se questo va bene, la bevanda sarà meno forte e acquisirà proprietà probiotiche. ITMO.NEWS ha contattato gli scienziati per scoprire come le proprietà della birra dipendano dal lievito e anche come il pane possa cadere vittima del deterioramento delle corde.
Chiunque abbia mai cucinato anche un solo piatto sa che la sostituzione di un ingrediente può portare a cambiamenti significativi nel suo gusto, colore e altre caratteristiche. Ciò è particolarmente pertinente per i prodotti realizzati con un numero limitato di ingredienti.
In che modo la scienza moderna può aiutare a fare il pane oa preparare la birra? Le persone cuociono il pane e producono birra da millenni e sembrerebbe estremamente difficile scoprire qualcosa di fondamentalmente nuovo in questi campi. Ma non è così:i metodi per realizzare questi prodotti secolari vengono costantemente perfezionati per renderli più economici, più stabili in termini di conservazione e allo stesso tempo più gustosi.
Saccharomyces cerevisiae.
Uno dei componenti più importanti del pane è il lievito, un agente lievitante naturale che conferisce al pane la sua consistenza soffice e l'aroma caratteristico. Il lievito utilizzato nella panificazione è del Saccharomyces cerevisiae tipo. Gli stessi microrganismi sono ciò che aiuta il mosto a fermentare, trasformandolo in birra.
Elena Soboleva. Credito:Elena Soboleva
E se il lievito, pur mantenendo queste funzioni, fosse in grado di conferire ai prodotti anche nuove proprietà? È possibile scegliere un ceppo di lievito che impedisca al pane di deteriorarsi prematuramente? I ricercatori dell'Università ITMO hanno suggerito che un gruppo correlato di microrganismi – Saccharomyces cerevisiae var. boulardi – potrebbe infatti essere questo analogo multifunzionale del classico lievito di birra.
"Questo è un ceppo di lievito tropicale scoperto dal microbiologo francese Henri Boulard all'inizio degli anni '20", spiega Elena Soboleva, professore associato presso la School of Biotechnology and Cryogenic Systems. “Durante i suoi viaggi attraverso il sud-est asiatico continentale, stava studiando l'epidemia di colera e ha visto che la gente del posto si sarebbe trattata con la frutta. In seguito, dopo aver esaminato la questione più in dettaglio, ha scoperto che non si trattava tanto di frutti quanto di microrganismi che vivevano sulla loro superficie. Questo lo ha portato a identificare una specie di lievito precedentemente sconosciuta, che ha chiamato Saccharomyces boulardii e brevettato come rimedio per la diarrea. "
Tuttavia, con lo sviluppo delle analisi filogenetiche, si è riscontrato che Saccharomyces boulardii è una variante della specie Saccharomyces cerevisiae .
Oggi questo tipo di lievito viene utilizzato come probiotico per ripristinare il microbioma intestinale. Inoltre, secondo gli scienziati, recenti ricerche hanno dimostrato che questo lievito ha proprietà antiossidanti e consente all'organismo di assorbire meglio i microelementi utili e le vitamine del gruppo B.
Pane autorigenerante
Uno dei problemi incontrati dai fornai è il cosiddetto, causato da Bacillus licheniformis e Bacillus subtilis tipi di batteri. Questi microrganismi possono entrare nei semi dal terreno e farsi strada senza ostacoli nel pane. È molto difficile rilevare queste spore batteriche anche sotto il controllo di qualità più approfondito.
"A volte si sente l'opinione che la cottura al forno rende il pane sterile, ma in realtà non è così", dice Elena Soboleva. “Ad esempio, mentre le cellule vegetative dei bacilli della corda muoiono durante la cottura, le spore riescono a sopravvivere al trattamento termico. Da soli, sono in gran parte innocui, ma in determinate condizioni (ad esempio, ad alta umidità e temperatura) il pane può sviluppare la cosiddetta malattia della corda. Il pane inizia a emanare uno sgradevole odore fruttato simile al profumo del melone in decomposizione e, con il progredire della malattia, la mollica di pane diventa appiccicosa ed elastica. Naturalmente, un tale pane non si può mangiare”.
Esistono molti metodi per prevenire lo sviluppo di malattie delle corde, che vanno da quelle chimiche a quelle fisiche e biologiche. Ad esempio, i bacilli a corda non tollerano gli ambienti acidi, motivo per cui le colture starter sono ampiamente utilizzate nella produzione del pane. Tuttavia, è stato scoperto che Saccharomyces boulardii il lievito può essere utilizzato anche per proteggere il pane dal Bacillus licheniformis spore.
L'effetto del ceppo di lievito sullo sviluppo del deterioramento della corda quando applicato:S. cerevisiae a sinistra, S. cerevisiae var. boulardii a destra. Credito:Artyom Morozov
La ricerca ha stabilito che questi mostrano un'attività antagonista contro B. subtilis e B. licheniforme batteri e hanno un effetto batteriostatico sui patogeni delle malattie delle corde.
"Questo lievito è in grado di produrre sostanze antibiotiche che inibiscono l'attività delle spore dei bacilli di corda, il tutto lavorando come un normale lievito", sottolinea Elena Soboleva. “Abbiamo condotto diversi esperimenti utilizzando diverse tecnologie di produzione del pane. Per garantire lo sviluppo della malattia della corda, dopo la cottura del pane sono state create condizioni favorevoli - ambiente umido e caldo -. L'uso del lievito ci consente di rallentare lo sviluppo della malattia fino a tre giorni, il che è significativo per un prodotto del genere".
Birra probiotica
Ma gli esperimenti degli scienziati non si sono fermati al pane. Se Saccharomyces boulardii è usato come probiotico, perché non conferire questa proprietà alla birra?
Laboratorio sperimentale per la produzione di bevande fermentate. Credito:Università ITMO
ITMO University dispone di un laboratorio sperimentale sulla produzione di bevande fermentate. È qui che vengono sviluppati e attuati i piani per la creazione di birra non filtrata utilizzando questo lievito.
“Ci aspettiamo che la birra acquisisca proprietà probiotiche e antiossidanti; inoltre, lo sviluppo del lievito S. boulardii ci consentirà di produrre birra con un contenuto di etanolo inferiore", condivide Artyom Morozov, dottorando presso la Facoltà di Biotecnologie e Ingegneria Alimentare.
L'inizio dei lavori è previsto dopo la revoca delle restrizioni legate alla pandemia di COVID-19.
Aspetto fondamentale del lavoro
Tuttavia, il lavoro sulle possibili applicazioni di Saccharomyces boulardii nell'industria alimentare è solo una delle tante fasi. Affinché questa ricerca possa essere introdotta nel mercato, è necessario non solo mostrare i vantaggi dell'utilizzo di questo ceppo di lievito, ma anche proporre un modo efficace per la loro coltivazione.
Forniture per bevande fermentate. Credito:Università ITMO
Ciò è dovuto al fatto che una delle particolarità del Saccharomyces boulardii il metabolismo è la temperatura ottimale di crescita di 37°C, così come la resistenza alla bassa acidità (pH 3,2-4). Per il lievito di birra classico questi valori sono rispettivamente di circa 30°C e pH 4-6. Gli scienziati stanno attualmente lavorando per creare condizioni ottimali che favoriranno la produzione della massima quantità di lievito con costi minimi.
