2. PER BIOTECNOLOGIE SI INTENDE
L’UTILIZZO DI ORGANISMI
VIVENTI, O PARTI DI ESSI, PER LA
REALIZZAZIONE DI PROCESSI E
PRODOTTI UTILI ALLA SOCIETÀ.
Cosa sono le
biotecnologie?
3. BIOTECNOLOGIE, UNA PAROLA NUOVA PER
DESCRIVERE UNA DISCIPLINA ANTICA.
TANTO TEMPO FA…
GIÀ IN TEMPI PREISTORICI VENIVANO, INFATTI, PREPARATE BEVANDE E CIBI
FERMENTATI. MIGLIAIA DI ANNI FA L’UOMO HA INIZIATO A PRODURRE BIRRA,
VINO E PANE E A TRASFORMARE IL LATTE IN YOGURT E FORMAGGIO. GLI ANTICHI
SUMERI E BABILONESI PRODUCEVANO BIRRA SIN DAL 6.000 A.C. E GLI EGIZI
CUOCEVANO PANI LIEVITATI SIN DAL 4.000 A.C.. I NOSTRI ANTENATI INFATTI
NON CONOSCEVANO PERÒ I MECCANISMI ALLA BASE DELLA TRASFORMAZIONE DI
PRODOTTI NATURALI IN CIBI E BEVANDE TRAMITE LIEVITAZIONE E
FERMENTAZIONE. IGNORAVANO CHE VI FOSSERO COINVOLTI SPECIFICI
MICRORGANISMI VIVENTI.
4. LOUIS PASTEUR, IL PADRE
DELLE BIOTECNOLOGIE
LOUIS PASTEUR (1861), COMPRENDE E DESCRIVE
EVENTI USUALI, MA FINO AD ALLORA MISTERIOSI, QUALI
LA PREPARAZIONE DELLA BIRRA O LA FERMENTAZIONE
DEL LATTE, INDIVIDUANDO I MICRORGANISMI
RESPONSABILI DELLE TRASFORMAZIONI. CON GLI STUDI
DI PASTEUR, CHE PUÒ ESSERE A RAGIONE
CONSIDERATO IL PADRE DELLE BIOTECNOLOGIE,
VENGONO COSÌ POSTE LE PREMESSE PER I PROCESSI
FERMENTATIVI SFRUTTATI DALL'ATTUALE BIOINDUSTRIA,
CHE FA USO DI COLTURE PURE DI MICRORGANISMI PER
LA PRODUZIONE DI ALIMENTI, BEVANDE E ALTRI
PRODOTTI UTILI.
5. DALLE BIOTECNOLOGIE
ANTICHE A QUELLE
INNOVATIVE
LA TECNICA DEL DNA RICOMBINANTE È LA DISCRIMINANTE
CHE PERMETTE DI PARLARE DI BIOTECNOLOGIE INNOVATIVE O
AVANZATE.
VERSO LA FINE DEGLI ANNI SETTANTA DEL SECOLO SCORSO
SI VERIFICANO ALCUNE APERTURE CULTURALI E
METODOLOGICHE DI RILIEVO: DIVENTA POSSIBILE PER I
RICERCATORI OPERARE A LIVELLO DI DNA E MODIFICARE IL
GENOMA IN MODO MIRATO SOPRATTUTTO QUELLO DI
CELLULE MICROBICHE, IN MODO DA MUTARNE LE
CARATTERISTICHE PRODUTTIVE E FUNZIONALI. NELLA LUNGA
STORIA DELLE BIOTECNOLOGIE, UN TASSELLO SICURAMENTE
IMPORTANTE È COSTITUITO DAL PROGETTO GENOMA
UMANO, UN PROGETTO DI RICERCA SCIENTIFICA
INTERNAZIONALE, CHE HA PERMESSO DI IDENTIFICARE E
MAPPARE I GENI DEL GENOMA UMANO DAL PUNTO DI VISTA
FISICO E FUNZIONALE. IL PROGETTO SI È CONCLUSO NEL
2003.
6. PRODUZIONI BIOTECNOLOGICHE ALIMENTARI
Le Biotecnologie tradizionali per la
produzione di alimenti e bevande si sono
tramandate per millenni in maniera del
tutto empirica. Tuttavia la nascita della
microbiologia e in tempi molto ̀più
recenti quella delle tecnologie del DNA
ricombinante hanno poi permesso di
gestire questi processi secondo criteri
specifici a vantaggio della qualità del
prodotto e della sicurezza del
consumatore. Nel caso delle bevande (il
vino) e degli alimenti (pane) ottenuti per
7. IL VINO
LA PRODUZIONE DI VINO (COSÌ COME
QUELLA DI ALTRE BEVANDE ALCOLICHE)
RISALE A TEMPI MOLTO ANTICHI E
VENIVA EFFETTUATA
TRADIZIONALMENTE CON METODI
EMPIRICI. SOLO QUANDO CI SI RESE
CONTO CHE ERANO I LIEVITI I VERI
ARTEFICI DELLA FERMENTAZIONE DEL
SUCCO D’UVA SI È PASSATI DALLA
PRODUZIONE ARTIGIANALE (TUTTORA
UTILIZZATA) A QUELLA INDUSTRIALE.
8. PRIMA…
La produzione di vino nell'antico Egitto
La coltivazione della vite e la raccolta dell'uva avveniva
principalmente nei vigneti nelle zone del Delta e delle
Oasi. Tra le tecniche usate c'era sicuramente
la coltivazione a pergola, assorbita poi dagli altri popoli
del mediterraneo.
Le fasi successive per la produzione del vino si possono
distinguere in:
1. deposito dell'uva in grandi tini di pietra, legno o argilla;
2. pigiatura dell'uva con i piedi, tecnica molto efficace per
non mischiare i semi e i graspi nel succo;
3. conservazione nelle anfore per la fermentazione;
4. immagazzinamento di alcuni mesi;
5. chiusura ermetica di ogni anfora e aggiunta delle
informazioni relative al nome del vinaio, all'anno di
9. DOPO…
La produzione di vino è basata sull’impiego di
tecnologie avanzate che sfruttano conoscenze
biochimiche- microbiologiche approfondite.
L’odierna produzione di vini impiega ceppi
selezionati di lievito per garantire processi
fermentativi corretti e completi, in grado di conferire
al prodotto le caratteristiche organolettiche
desiderate.
10. I FATTORI FISICI E CHIMICI CHE
INFLUENZANO I LIEVITI SONO:
- temperatura: 25°
- pressione osmotica
- ossigeno
- alcol etilico
- acidi: acido acetico o
antifermentativo
- SO.2
11. GLI INGREDIENTI
I prodotti principali della fermentazione alcolica sono:
- alcol etilico: è il composto più importante per la fermentazione del mosto.
Se si unisce con gli acidi, originando gli esteri, danno aroma al vino
- anidride carbonica: è il gas che si libera nel coso della fermentazione. Da
al vino freschezza e vivacità
- calore: viene disperso con l’anidride carbonica liberatasi nell’ambiente.
Con temperature superiori ai 34-35°C, si ha un’azione indesiderata dei lieviti
a carico dei batteri.
I prodotti secondari, che si formano durante la fermentazione in piccole
quantità, sono importanti per le caratteristiche organolettiche, sono:
- glicerina: da al vino un sapore morbido e vellutato
- acidi di neoformazione: acido acetico.
12. LE FASI
La prima fase della fermentazione, si chiama fermentazione
tumultuosa.
Dura 7-10 giorni.
Insieme alla fermentazione alcolica degli zuccheri avviene
anche la fermentazione alcolica degli amminoacidi.
Alla fine della fermentazione tumultuosa, il vino fiore viene
trasferito nelle vasche di maturazione, dove avviene la seconda
fase della fermentazione: la fermentazione lenta.
Dura 1-3 mesi, finisce la trasformazione degli zuccheri residui in
alcol e diminuisce l’acidità del vino.
Durante la fermentazione lenta può avvenire anche quella
malolattica, che trasforma l’acido malico in acido lattico, avviene
solo per i vini rossi.
13. PER PANIFICAZIONE SI INTENDE IL PROCESSO DI
PRODUZIONE DEL PANE, CIOÈ LA PRODUZIONE DI
UN PRODOTTO OTTENUTO DALLA
FERMENTAZIONE, CUI SEGUE UNA LIEVITAZIONE,
E SUCCESSIVA COTTURA IN FORNO DI UN
IMPASTO A BASE DI FARINA DI CEREALI, ACQUA,
ED EVENTUALI ALTRI INGREDIENTI. PRIMA DI
TUTTO DOBBIAMO FARE LA CONOSCENZA DEGLI
INGREDIENTI, CHE SONO SOLO TRE: FARINA,
LIEVITO E ACQUA
IL PANE
14. LA FARINA PIÙ UTILIZZATA NELLA PRODUZIONE
DEL PANE, È LA FARINA DI FRUMENTO, NELLO
SPECIFICO DI GRANO TENERO, UNO DEI CEREALI
PIÙ DIFFUSI AL MONDO
FARINA
15. I LIEVITI SONO ORGANISMI UNICELLULARI, DEI FUNGHI IL CUI
CEPPO PIÙ NOTO È IL SACCHAROMYCES CEREVISIAE. OGNI
LIEVITO SI NUTRE DEGLI ZUCCHERI PRESENTI NELLA FARINA
INNESCANDO IL PROCESSO DENOMINATO FERMENTAZIONE.
DURANTE QUESTO PROCESSO GLI ENZIMI PRODOTTI DAL LIEVITO
TRASFORMANO GLI ZUCCHERI PRESENTI NELLA FARINA IN
ANIDRIDE CARBONICA E ALCOL, DETERMINANDO LA LIEVITAZIONE
DELL’IMPASTO. ESISTONO FONDAMENTALMENTE DUE TIPI DI
LIEVITO: IL LIEVITO DI BIRRA (CHE PUÒ ESSERE FRESCO O SECCO)
E IL LIEVITO NATURALE, CIOÈ IL LIEVITO MADRE. LA DIFFERENZA
FONDAMENTALE TRA I DUE È CHE NELLA PASTA MADRE, OLTRE AI
SACCAROMYCES, SONO PRESENTI ANCHE FERMENTI LATTICI E
ACETICI; È UN LIEVITO VIVO E RENDE IL PANE E LA PIZZA PIÙ
DIGERIBILI PERCHÈ NEL LIEVITO DI BIRRA AL CONTRARIO LE
CELLULE VIVE SI ESAURISCONO MOLTO PIÙ RAPIDAMENTE.
LIEVITO
16. ULTIMO, MA NON PER IMPORTANZA, INGREDIENTE
DEI PRODOTTI PANIFICATI È L’ACQUA. GRAZIE
ALL’ACQUA, GLI AMIDI DELLA FARINA SI GONFIANO
E LE PROTEINE SI RIATTIVANO.
L’ACQUA
17. L’IMPASTAMENTO In questa fase vi è la
formazione del glutine, per cui una buona
lavorazione è fondamentale per garantire
una buona lievitazione.
21:05
LA LIEVITAZIONE Dopo aver “stressato”
l’impasto con la lavorazione dobbiamo
lasciarlo riposare. Durante la lievitazione gli
amidi della farina vengono trasformati in
zuccheri per mezzo dell’amilasi, un enzima
presente nella farina, che grazie all’acqua
trasforma gli amidi in maltosio. A questo
punto i lieviti si nutrono degli zuccheri
producendo alcol e anidride carbonica,
responsabili del “rigonfiamento”
dell’impasto.
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18. LA SPEZZATURA E LA FORMATURA La
spezzatura è la fase in cui dividiamo
l’impasto nelle porzioni del peso
desiderato; questa lavorazione andrebbe
sempre fatta con una spatola di metallo e
con un taglio netto. L’impasto non va mai
strappato con le mani o sfilacciato, perchè
questo rovina il reticolo glutinico.
LA LIEVITAZIONE FINALE E LA COTTURA
La lievitazione finale avviene di solito nella
teglia unta se si tratta della pizza o
focaccia, coperta di carta forno se si tratta
di pane
19. Fasi di produzione dello yogurt
Fasi di produzione dello yogurt. Il latte crudo subisce
prima un processo di depurazione (filtrazione e
centrifugazione) per eliminare il particolato,
detergenti o molecole di antibiotico. La
standardizzazione è importante perché in base allo
yogurt che vogliamo produrre (magro, intero ecc)
dobbiamo aggiungere o eliminare qualcosa. Con
questo processo si portano i livelli di grassi e di
proteine entro i limiti dettati dalla legge.
L’omogeneizzazione ha lo scopo di rendere più
digeribile il latte mediante riduzione del diametro
delle particelle lipidiche. Il latte viene fatto
fuoriuscire a pressione elevata (160-180 atmosfere)
dall’ugello (beccuccio) e si schianta contro una
matassa di acciaio inossidabile. In questo modo le
micelle di grassi si riducono di diametro. La
pastorizzazione serve per abbattere i batteri
patogeni. Dopo di che si procede con il
confezionamento dello yogurt.
20.
21. COSA ACCADE A LIVELLO MICROBICO
NELLA PRODUZIONE DELLO YOGURT?
Cosa accade a livello microbico nella produzione
dello yogurt? I batteri che inoculiamo come starter
sono il bulgaricus e il thermophilus, che devono
essere inoculati insieme. Il thermophilus avvia per
primo la crescita perché approfitta dell’ambiente
inizialmente meno acido. Il thermophilus utilizza la
caseina come fonte di amminoacidi e produce delle
proteasi e delle peptidasi. Le proteasi scindono la
caseina nelle 3 parti, poi le peptidasi scindono le 3
sub-unità in amminoacidi. Siccome il thermophilus
ha limitata attività proteolitica ha bisogno del
bulgaricus. Azione sinergica di Lactobacillus
bulgaricus e Streptococcus thermophilus nella
produzione dello yogurt…
22. • …QUANDO IL THERMOPHILUS CRESCE PRODUCE ACIDO FORMICO CHE È
UN ATTIVATORE DELLA CRESCITA DI BULGARICUS. LA CRESCITA DEL
BULGARICUS È IMPORTANTE PERCHÉ IL THERMOPHILUS HA BISOGNO
DELLA SUA ATTIVITÀ PROTEOLITICA.
• L’EFFETTO SINERGICO DELLA CRESCITA IN ASSOCIAZIONE SI TRADUCE IN:
• RIUZIONE DEL TEMPO NECESSARIO PER LA FERMENTAZIONE;
• MAGGIORE QUANTITÀ DI ACIDO LATTICO DI QUELLA PRODOTTA DA
CIASCUNA DELLE DUE SPECIE QUANDO CRESCONO SEPARATAMENTE;
• AUMENTO DELLA FORMAZIONE DI COMPOSTI AROMATICI.
• SENZA QUESTO EFFETTO SINERGICO LA PRODUZIONE DELLO YOGURT
SAREBBE MOLTO PIÙ LUNGA.
