lezione 10 File - Progetto e

BATTERI LATTICI: microorganismi che dalla fermentazione degli
zuccheri producono prevalentemente acido lattico
In ambito alimentare : - utilizzati per la produzione industriale di ac lattico;
- agenti della maturazione dei formaggi e dei
foraggi insilati;
- insieme ai lieviti costituenti della lievitazione dei
prodotti da forno.
In ambito enologico:
agenti della fermentazione malolattica, causa anche di alcuni
difetti del vino conosciuti con il termine «girato»o «filante»
Alcuni generi di batteri lattici
CARATTERISTICHE DEI BATTERI LATTICI:
 Non sono in grado di utilizzare l’azoto inorganico
 Non possiedono attività idrolitica quindi non possono utilizzare le proteine
(mezzo di coltura con miscele di aa o peptidi)
 Richiedono la presenza di vitamine come la biotina, la riboflavina e la
tiamina
I BATTERI LATTICI DEL VINO sono specie mesofile : pH ottimale 7-5; di
interesse enologico quelle che riescono a crescere ai pH bassi del vino (circa 3)
 METABOLISMO FERMENTATIVO anche in presenza di O2
 Ottengono energia da fermentazioni che producono ATP mediante
fosforilazioni a livello di substrato
METABOLISMO DEGLI ZUCCHERI DA PARTE DEI BATTERI LATTICI
METABOLISMO DEGLI ESOSI: via omofermetativa e via eterofermentativa a
seconda della specie batterica
METABOLISMO DEI PENTOSI: via metabolica dei pentosi fosfati
FERMETAZIONE OMOLATTICA
I BATTERI OMOLATTICI
(Pediococcus) trasformano il
glucosio e il fruttosio in acido
lattico (85%) con produzione
minima di prodotti secondari
Dal punto di vista energetico si ha la produzione di 2 molecole di ATP per ogni
molecola di zucchero metabolizzata (come nella glicolisi)
FERMENTAZIONE ETEROLATTICA
I batteri eterolattici
(Leuconostoc, Lactobacillus, ecc)
mancano dell’enzima aldolasi per cui
degradano il glucosio attraverso la
VIA DEI PENTOSI FOSFATI
Tale degradazione comporta la formazione
di 3 NADH:
1. Ox glucosio ad ac. Gluconico
2. Decarboss. Dell’ac. Gluconico a
ribulosio
3. Ox aldeide 3-fosfoglicerica al
corrispettivo acido
Vengono riossidate per:
1. riduzione dell’ac. Piruvico a lattico (1
mol)
2. Riduzione dell’acetilfosfato ad alcool
etilico (2 mol)
FOSFOCHETOLASI
RIOSSIDAZIONE DI 2 NADH
I batteri eterolattici responsabili di molte alterazioni :
• «Spunto lattico» presenza di acido acetico e di mannite oltre che di ac. Lattico
Dovuto ad un aumento della T che provoca un arresto della fermentazione alcolica e
l’avvio della fermentazione eterolattica
MECCANISMO SECONDARIO:
riduzione a glicerina di una parte di dell’aldeide 3-fosfoglicerica ad opera del NADH
proveniente dalla glicolisi per cui l’ac. Piruvico non può ridursi ad ac. lattico
VIE ALTERNATIVE per riossidare il
NADH
 Acetilfosfato non viene ridotto ad etanolo
ma viene idrolizzato ad acido acetico
recuperando una molecola di ATP che
può essere utilizzata dalla cellula
 Accettore di H esogeni cioè presenti nel
substrato (es. il NADH può essere riox
tramite la riduzione del fruttosio a
mannitolo)
 In cod. aerobiche il NADH può essere
riox a spese dell’O2 in reazioni mediate
da flavoproteine
Ethanol
FERMENTAZIONE MANNITICA O «AGRODOLCE»
La presenza di mannitolo nel vino è
sempre accompagnata da ac acetico, ac.
D-(-)-lattico, n-propanolo, 2-butanolo,
di acetile e da viscosità
FATTORI FAVOREVOLI ALLO SVILUPPO
DELL’AGRODOLCE:
• T elevata
• Bassa acidità
• Zucchero residuo
• Anaerobiosi
• Assenza di SO2
METABOLISMO DEI PENTOSI
Sia i batteri omofermentanti che quelli
eterofermentanti metabolizzano i
pentosi att. la via dei pentosi fosfati
con resa energetica di 2 ATP e quindi
maggiore rispetto alla resa della
degradazione di glucosio
METABOLISMO DEI CARBOIDRATI NEI BATTERI LATTICI
METABOLISMO OMO ED ETEROFERMENTANTE DEI BATTERI LATTICI
…..Ricapitolando
FERMENTAZIONE MALOLATTICA
La fermentazione malo-lattica porta alla conversione dell’acido malico in
L-acido lattico. Questa fermentazione è condotta da alcuni batteri
appartenenti ai batteri lattici (Oennococcus oeni e lactobacilli)
Decarbossilazione dell’ac. L-malico (ac.bicarbossilico) con formazione di un ac.
Monocarbossilico ac. L-lattico
Reazione diversa da quella catalizzata da:
Enzima MALICO:
L-malico + NAD+
piruvato + CO2 + NADH + H+
Malato-deidrogenasi (Ciclo di Krebs):
L-malico + NAD+
ossalacetato + NADH + H+
Piruvato + CO2
NB:Il piruvato viene poi ridotto ad ac. lattico mediante l’azione dell’E lattatodedrogenasi (LDH)
Nei batteri lattici enologici la fermentazione malolattica avviene solo tramite la
reazione catalizzata dall’enzima MALOLATTICO
Si ritiene che avvenga attraverso 2 passaggi:
1. Malato convertito in piruvato attraverso una decarbossilazione ossidativa
2. Il piruvato, legato all’enzima, viene ridotto a lattato
NB: entrambe le attività enzimatiche si trovano sulla stessa proteina e sembrano agire
simultaneamente per cui la reazione è in realtà una conversione diretta senza
produzione di composti intermedi
TRASFORMAZIONE ENDOENERGETICA: non emette energia per la cellula, la
quale deve procurarsi l’energia necessaria dagli zuccheri presenti nel mezzo.
VANTAGGIO ENERGETICO: formazione di una forza proton-motrice che permette
la sintesi di ATP a livello delle ATP sintasi localizzate sulla membrana.
L’entrata di ac.L-MALICO nella cellula
avviene attraverso un sistema di uniporto
sottoforma di ione carico neg HM-e
questo genera una differenza di
potenziale elettrico con carica negativa
all’interno della cellula;
L’ac. L-LATTICO formato fuoriesce
dalla cellula per diffusione passiva che
equivale a una traslocazione di uno ione
idrogeno verso l’esterno, quindi si crea un
gradiente di pH con valori alcalini
all’interno della cellula
QUANDO AVVIENE LA MALOLATTICA:
 A bassi valori di pH (3 - 3,5) quando i batteri non possono utilizzare gli zuccheri
per il loro fabbisogno energetico ma al di sotto di pH 3 risulta difficile;
 Inibita a pH più alti;
 In presenza di residui zuccherini;
 gli ac. Succinnico, citrico e tartarico sono inibitori competitivi.
La malolattica comporta RIDUZIONE DELL’INTENSITA’ DELL’AROMA in
particolare di composti volatili come esteri a nota fruttata ed etil acetato, mentre
aumentano il lattato di etile, l’ac. Acetico e il dietil succinato
CONSEGUENZE DELLA MALOLATTICA NEI VINI:
 Aumento del pH (0,1-0,2 unità);
 Possibile intorbidamento del vino perché l’aumento del pH può compromettere
l’equilibrio proteico;
 Possibile perdita di intensità di colore nei vini rossi (per il maggiore pH);
 Aumento dell’acidità volatile poiché i batteri della malolattica sono capaci di
attaccare anche l’ac. Citrico da cui producono ac. Acetico;
 Produzione di sostanze secondarie (es. butilenglicole, acetoino, acetile ecc)
 Il vino può apparire più «morbido» alla degustazione per la presenza di ac. Lattico
meno «aspro» dell’ac. Malico ed anche per la possibile presenza del suo estere con
l’etanolo, il lattato di etile.
ACIDO CITRICO: metabolismo batterico
 Metabolizzato dai batteri lattici durante la vinificazione contemporaneamente
all’ac. Malico;
 Fonte aggiuntiva di energia (come ATP);
 Modalità di detossificazione;
 Mezzo per controllare il potenziale ossidoriduttivo e il pH interno;
 Via per le sintesi lipidiche.
L’evoluzione dell’ACIDO CITRICO dipende da:
• Disponibilità di zuccheri residui
• Temperatura
• pH
• Tipo di specie batterica (O.oeni eterof. e lattobacilli omof.)
VIE METABOLICHE CHE POSSONO ORIGINARSI DALL’ACIDO CITRICO
COMPOSTI SOLFORATI
i composti solforati, presenti nel vino a bassissime concentrazioni,
sono responsabili di odori sgradevoli e sono dotati di soglie di
percezione estremamente basse. In base alla loro struttura chimica è
possibile distinguerli in cinque categorie: sulfidi, polisulfidi, composti
eterociclici, tioesteri e tioli.
CICLO DI CRESCITA DEI BATTERI LATTICI NEL VINO DURANTE LA
VINIFICAZIONE E LO STOCCAGGIO
FERMENTAZIONE MALOLATTICA CONTROLLATA
Fermentazione dell’acido tartarico o girato
causata da batteri lattici che decompongono l’acido tartarico con
formazione di acido acetico, propionico, lattico e CO2.
COOH

CHOH

CHOH

COOH
CH3-COOH + CH3-CH2-COOH +
Acido tartarico
acido acetico
ac. propionico
CH3

CHOH + CO2

COOH
ac. lattico
Alterazioni
Quando la malattia è avanzata i batteri si uniscono in un deposito viscoso e
voluminoso, il vino diventa torbido con schiuma biancastra e odore e sapore
sgradevoli.
Colpisce vini con acidità bassa, dato che i batteri responsabili del girato si
sviluppano a partire da pH 3,5, e poco alcolici che provengono da uve infette da
peronospora (Phytophtora infestans).
Prevenzione
Per evitare questa malattia basta solfitare con metabisolfito di K che sottrae acido
tartarico facendolo precipitare come tartrato acido di K.
COO-K+

CHOH

CHOH

COOH
Tartrato acido di potassio