La fermentazione alcolica è il processo della trasformazione degli zuccheri fermentabili in alcol etilico, con una percentuale variabile tra il 3,5 e il 15% per litro. Le prime bevande alcoliche sono state fatte in modo naturale con il metodo della fermentazione.
La fermentazione alcolica
La fermentazione alcolica è un processo biologico che converte gli zuccheri in alcol etilico (etanolo) e anidride carbonica. È principalmente svolta dai lieviti, organismi microscopici appartenenti al regno dei funghi.
Ecco come avviene la fermentazione alcolica:
- Preparazione del substrato: La fermentazione alcolica richiede una fonte di zuccheri, come il glucosio o il fruttosio, che sono presenti in vari alimenti come uva, cereali, frutta, ecc. Se necessario, gli zuccheri complessi presenti nel cibo devono essere scomposti in zuccheri più semplici, come il caso dell'amido che viene convertito in zuccheri semplici attraverso un processo di amilasi.
- Inoculazione dei lieviti: I lieviti vengono aggiunti al substrato zuccherino. I lieviti più comunemente utilizzati nella produzione di alcol sono Saccharomyces cerevisiae o Saccharomyces pastorianus. Questi lieviti sono in grado di metabolizzare gli zuccheri e produrre alcol etilico come prodotto principale.
- Glicolisi: La fermentazione alcolica inizia con la glicolisi, un processo in cui gli zuccheri vengono convertiti in piruvato. Durante la glicolisi, una molecola di glucosio viene convertita in due molecole di acido piruvico. Questo processo produce anche una piccola quantità di energia sotto forma di ATP (adenosina trifosfato).
- Decarbossilazione del piruvato: Il piruvato prodotto durante la glicolisi viene decarbossilato, cioè viene rimosso un gruppo carbossilico (COOH), generando acetaldeide e anidride carbonica.
- Riduzione dell'acetaldeide: L'acetaldeide viene quindi ridotta a etanolo. Questa riduzione è catalizzata dall'enzima alcol deidrogenasi, presente all'interno dei lieviti. Durante questo processo, l'acetaldeide riceve un atomo di idrogeno da NADH (nicotinamide adenina dinucleotide ridotto), che viene a sua volta ossidato in NAD+ (nicotinamide adenina dinucleotide).
- Produzione di anidride carbonica: Durante la fermentazione, i lieviti producono anche anidride carbonica come sottoprodotto. Questo è ciò che causa la formazione di bollicine in bevande fermentate come la birra o lo champagne.
- Fermentazione completa: Il processo di fermentazione alcolica continua finché non viene consumato tutto lo zucchero disponibile o fino a quando la concentrazione di alcol raggiunge un livello tossico per i lieviti stessi. Solitamente, nei processi industriali, la fermentazione viene interrotta prima di raggiungere la massima produzione di alcol per evitare danni ai lieviti o per controllare la gradazione alcolica del prodotto finale.
È importante notare che la fermentazione alcolica può essere influenzata da vari fattori come la temperatura, il pH e la disponibilità di ossigeno. Condizioni diverse possono portare a risultati diversi e possono essere utilizzate per produrre una vasta gamma di bevande alcoliche.
Fermentati
I fermentati, nascono in modo casuale da alimenti di uso comune: la birra nasce dalla fermentazione del malto d’orzo, circa 8000 anni fa; il vino dalla fermentazione dell’uva, circa 7000 anni fa; il sidro dal succo di mela, dal 790 d.C. Il sakè dalla fermentazione del riso, nel 5000 a.C. L’idromele da una soluzione di acqua e miele, sin dal Medioevo; il pulque dal succo di agave, una pianta grassa che cresce in Messico e anche in sud Italia, presente già in epoca precolombiana.
La fermentazione avviene per causa di una particolare classe di microrganismi, i Saccharomycetes. Anticamente questa trasformazione causata dalla fermentazione veniva vista come una cosa incomprensibile. Soltanto dopo lo sviluppo tecnologico e gli studi effettuati in campo chimico e biologico, è stato possibile spiegare scientificamente il fenomeno.
Il primo, nel 1700 a dimostrare che lo zucchero presente nel mosto dell’uva e il lievito di birra si trasforma in alcol etilico e anidrite carbonica è stato il chimico francese Antoine Lavoiseier. Solo dopo gli studi effettuati da Louis Pasteur nel 1854, si è capito esattamente la natura della fermentazione e come questa avviene.
Pasteur asserisce che la fermentazione è prodotta dall’attività di lieviti, o per meglio dire dagli enzimi derivati dai lieviti quando si sviluppano in assenza di ossigeno. Pasteur definisce la fermentazione come ”un fenomeno connesso alla vita”, perché comprende che i lieviti sono appunto organismi viventi.
Cosa sono i lieviti
I lieviti sono microrganismi unicellulari (costituiti da un’unica cellula) e classificati come funghi. Dopo lunghi studi e ricerche effettuate sui lieviti, si è arrivati ad individuare e a catalogare oltre 1000 specie diverse, ognuna delle quali con le proprie caratteristiche, ma con principi biologici comuni. Sono classificati in due grandi categorie: lieviti aerobici e lieviti anaerobici.
Lieviti aerobici
• I lieviti aerobici utilizzano la respirazione aerobica, cioè hanno bisogno di aria e ossigeno per rimanere in vita.
Lieviti anaerobici
• Lieviti anaerobici, in assenza di ossigeno, adottano un processo di respirazione anaerobica che è la fermentazione stessa. I lieviti anaerobici producono energia dalla conversione dello zucchero in anidride carbonica e alcol etilico, vengono usati per l’impiego della produzione di bevande alcoliche.
La fermentazione anaerobica avviene in presenza di una minima quantità di ossigeno, necessaria per poter far moltiplicare le cellule microbiche che portano avanti il processo. La fermentazione si svolge in due fasi: nella prima il lievito scinde, attraverso gli enzimi prodotti, gli zuccheri complessi come il saccarosio (formato da glucosio e fruttosio).
Nella seconda fase della fermentazione alcolica avviene la formazione di etanolo o alcol etilico. In questa seconda fase, si verifica la glicolisi: la molecola di glucosio si scinde in 2 molecole di acido piruvico che, private di anidride carbonica formano un prodotto velenoso chiamato aldeide acetica, che in seguito viene arricchito di 2 ioni idrogeno trasformandosi in etanolo.
Per la produzione del vino, bisogna scegliere il lievito più adatto al volume alcolico che si vorrà ottenere, non tutti i lieviti sono uguali. Non tutti i lieviti hanno la stessa resa di produzione di alcol etilico: tra i lieviti anaerobici che servono per produrre l'alcol etilico, le due specie più utilizzate sono: il Saccharomyces cerevisae e il Saccharomyces bayanus.
Il lievito Saccharomyces cerevisae è quello che viene comunemente chiamato lievito di birra, perché è molto utilizzato per la fermentazione della birra e la lievitazione dei prodotti da forno.
Fattori che influenzano la fermentazione alcolica
Vi sono alcuni fattori che influenzano la fermentazione alcolica:
• temperatura: quella iniziale si aggira intorno ai 18°C per arrivare alla temperatura ottimale di 20-22°C per una buona azione dei lieviti alcolici. Bisogna mantenere la temperatura sempre costante, per avere una migliore resa alcolica.
• Aerazione della massa: all’inizio favorisce la moltiplicazione dei lieviti; può avvenire in due modi: con la follatura (pressione con un pistone). Tecnica del rimontaggio (con una pompa il mosto viene spostato dal basso verso l’alto dei tini).
• Aggiunta dei lieviti: spesso si ricorre a lieviti selezionati
• Aggiunta di anidride solforosa: in dosi molto grandi può ostacolare il mosto e bloccare la fermentazione, mentre in piccole dosi può favorire il processo di fermentazione e operare la cernita dei microrganismi nocivi.
• Miglioramento della composizione chimica del mosto: un mosto troppo zuccherino è meno adatto a compiere una normale fermentazione, in questo caso vi si possono aggiungere composti come carbonato o fosfato ammonico. Se invece si vuole ostacolare la fermentazione si deve usare anidride carbonica.
