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La ricerca di microrganismi fermentanti in grado di migliorare le proprietà microbiologiche, fisiche, chimiche, sensoriali e organolettiche delle bevande alcoliche fermentate come vino, birra, idromele, sidro, è considerata ad oggi un punto chiave per lo sviluppo del settore. Negli ultimi anni, l'aumento della domanda al consumo di nuove bevande fermentate ha causato un enorme bisogno di tecnologie di produzione innovative al fine di ottenere diverse tipologie di prodotti caratterizzati da proprietà sensoriali peculiari. Per raggiungere tale obiettivo, l’impiego di nuovi microrganismi, sia fermentanti che non fermentanti, in grado di conferire al prodotto caratteristiche organolettiche peculiari ed uniche, può rappresentare una valida alternativa ai classici ceppi attualmente in commercio. Il settore vitivinicolo-enologico risulta quello in cui la ricerca ha sviluppato conoscenze sufficienti ad applicare nuove specie e nuovi ceppi di lieviti su scala industriale. La ricerca di lieviti non convenzionali applicabili alle bevande alcoliche che nell’Europa meridionale sono considerate secondarie rispetto al vino, ovvero birra, sidro ed idromele, risulta essere ancora poco investigata, essendo scarsi gli studi disponibili sulla fermentazione di queste bevande. In particolare, il settore birrario sta riscoprendo un rinnovato interesse nei confronti di lieviti isolati da matrici territoriali, considerati responsabili del miglioramento e della creazione di bouquet particolari, che consentono di ottenere produzioni legate al territorio e differenziate su un mercato in forte espansione. Analogamente alla produzione di birra artigianale, la produzione di idromele sta attualmente vivendo un interesse a livello amatoriale e professionale in tutto il mondo. Sebbene non sia una bevanda molto popolare, il suo consumo in Europa è in costante crescita. Anche in questo settore la letteratura scientifica risulta limitata, specialmente in ambito microbiologico, dato che per condurre le fermentazioni alcoliche sono spesso usati ceppi di S. cerevisiae di origine enologica. Diversamente dal mosto d’uva, il mosto-miele risulta carente in fattori nutrizionali che limitano la crescita microbica. Per tale motivo, la ricerca di lieviti appropriati in grado di crescere e fermentare queste matrici risulta essere un punto cruciale per mantenere un elevato standard qualitativo di questa bevanda. Sulla base di queste premesse, durante il triennio di Dottorato di ricerca è stata condotta uno studio inerente: l’ecologia microbica di matrici zuccherine; l’isolamento, la caratterizzazione genotipica e tecnologica di lieviti, sia Saccharomyces che non-Saccharomyces; la loro applicazione, sia singolarmente che in combinazione, durante le fermentazioni sperimentali di mosto di birra e mosto-miele; la valutazione della cinetica di fermentazione, metaboliti secondari, composti organici volatili ed analisi sensoriale dei prodotti ottenuti.

La caratterizzazione e l'utilizzo a livello industriale di ceppi selezionati di lieviti e batteri lattici, definiti colture starter, è ormai una parte fondamentale delle biotecnologie applicate alle produzioni enologiche. Come starter sono definite le biomasse microbiche che servono a guidare un determinato processo fermentativo. I vantaggi del loro uso in enologia sono molteplici: i) consentono di condurre la fermentazione con maggiore rapidità; ii) controllano il processo evitando lo sviluppo di fermentazioni anomale ad opera di microrganismi indesiderati e/o alteranti; iii) diminuiscono le problematiche relative ai rallentamenti e agli arresti di fermentazione; iv) permettono di ottenere un prodotto finale di caratteristiche organolettiche costanti.

Il vino è il prodotto derivante dall'azione della microflora presente sull'uva, la quale utilizza come substrato di crescita le sostanze nutritive presenti nel mosto, realizzando quel processo biochimico noto come fermentazione alcolica. I lieviti vinari si suddividono in apiculati detti "cattivi fermentatori" ed ellittici detti "buoni fermentatori". La prima fase della fermentazione, ad opera dei lieviti apiculati, è caratterizzata dalla crescita di lieviti appartenenti a generi quali Kloeckera, Hanseniaspora e Candida, mentre successivamente, ma comunque a concentrazione di alcol è generalmente inferiore a 3-4 gradi alcolici, si osserva lo sviluppo di specie afferenti a generi quali Metschnikowia e Pichia. Questi lieviti apiculati assieme ad una modesta quantità di etanolo, sono responsabili della produzione di numerosi altri composti associati ai processi fermentativi. Tali composti sono spesso importanti dal punto di vista enologico, in quanto possono avere un'influenza positiva sulle qualità organolettiche finali del vino. Infine, quando la concentrazione dell'alcol etilico raggiunge circa il 4%, inizia, usualmente, la fase della fermentazione dominata in modo particolare da ceppi di Saccharomyces cerevisiae, che prendono il sopravvento su tutte le altre specie presenti fino ad esaurimento degli zuccheri, producendo grandi quantità di alcol con un relativamente inferiore apporto di prodotti secondari. Scopo di questo studio è stato la caratterizzazione molecolare e tecnologica di lieviti autoctoni appartenenti alla specie Candida zemplinina, isolati da fermentazioni spontanee di uve Negroamaro e Primitivo. L'identificazione a livello intraspecie è stata eseguita utilizzando metodiche molecolari basate sull'amplificazione genica utile a caratterizzare regioni del genoma altamente significative a livello tassonomico, in modo tale da distinguere isolati strettamente correlati dal punto di vista genetico. I ceppi identificati sono stati valutati in prove di microfermentazione in mosto, valutando le proprietà enologiche e tecnologiche di ciascuno di essi. Il prodotto della fermentazione operata da ognuno dei ceppi di C. zemplinina è stato sottoposto ad analisi dei principali parametri chimici ed aromatici, mediante spettroscopia IR a trasformata di Fourier (FT-IR) e gas cromatografia a fiamma (GC-FID) o accoppiata alla spettrometria di massa (GC-MS). I risultati prodotti dalla caratterizzazione a livello genetico e fisiologico dei ceppi di C. zemplinina identificati e le loro implicazioni a livello biotecnologico vengono discussi.

La caratterizzazione e l'utilizzo a livello industriale di ceppi selezionati di lieviti e batteri lattici, definiti colture starter, è ormai una parte fondamentale delle biotecnologie applicate alle produzioni enologiche. Come starter sono definite le biomasse microbiche che servono a guidare un determinato processo fermentativo. I vantaggi del loro uso in enologia sono molteplici: i) consentono di condurre la fermentazione con maggiore rapidità; ii) controllano il processo evitando lo sviluppo di fermentazioni anomale ad opera di microrganismi indesiderati e/o alteranti; iii) diminuiscono le problematiche relative ai rallentamenti e agli arresti di fermentazione; iv) permettono di ottenere un prodotto finale di caratteristiche organolettiche costanti.

Il consumo di bevande alcoliche ha da sempre accompagnato la storia dell’uomo, riscontrandosi in tutte le civiltà, dalle meno evolute a quelle più progredite. Le scoperte scientifiche del XV secolo hanno messo in luce come tutti i popoli abbiano ampiamente sfruttato il fenomeno della fermentazione di cereali per produrre bevande. Lo stesso vino, inoltre, aveva assunto fin dai tempi più antichi un valore liturgico presso tutte le civiltà che si erano affacciate al Mediterraneo. Anche oggi, e in misura maggiore rispetto al passato, si fa largo uso di bevande alcoliche ottenute sia da fermentazione che da distillazione di liquidi zuccherini. Le bevande alcoliche fermentate sono caratterizzate dalla presenza di concentrazioni variabili di alcol, ottenute da frutta, semi di cereali e tuberi, mediante la fermentazione di soluzioni zuccherine. Nelle bevande alcoliche fermentate, la presenza di alcol etilico è dovuta ad un processo naturale denominato “fermentazione alcolica”, operato da lieviti, mediante il quale le sostanze zuccherine si trasformano in alcol etilico e anidride carbonica. Per la legislazione italiana (D.P.R. n. 162), può essere denominato “vino” esclusivamente il prodotto ottenuto attraverso la fermentazione alcolica spontanea, totale o parziale, dell’uva fresca, dell’uva ammostata o del mosto d’uva con gradazione alcolica non inferiore ai tre quinti della gradazione complessiva. Pertanto, con il termine “vino” si indica il prodotto finale di una lunga catena biotecnologica articolata nelle fasi di preparazione del mosto, di fermentazione, di maturazione e di invecchiamento. Ciascuna delle fasi appena menzionate investe fenomeni chimici, chimico-fisici e biologici che si cerca di regolare con tecniche atte a conservare i caratteri della materia prima e a migliorare la qualità dei vini che ne derivano, anche in considerazione della crescente domanda e del maggiore interesse dei consumatori per un vino di qualità. Sicuramente, la svolta microbiologica ha rappresentato una delle innovazioni tecniche più importanti nella storia dell’enologia, insieme alle osservazioni sugli effetti dell’ossigeno, sui costituenti fenolici e dell’aroma, grazie alla capacità di incidere sul processo di fermentazione. I principali agenti responsabili della fermentazione alcolica sono i lieviti appartenenti al genere Saccharomyces (in particolare Saccharomyces cerevisiae), mentre i batteri lattici sono determinanti per la fermentazione malolattica. Tali microrganismi guidano la vinificazione del succo d’uva e, per questa ragione, osservare e comprendere il loro comportamento in ambiente enologico è di elevata importanza per l’ottenimento di prodotti finiti con caratteristiche organolettiche ottimali. Le interazioni microbiche, infatti, sono di notevole rilevanza in quanto lo sviluppo di microrganismi indesiderati può generare alterazioni e difetti di natura organolettica.

L’idea che ha dato origine questo testo è stata quella di riunire in un unico progetto editoriale contributi di ricercatori italiani con competenze specifiche nella microbiologia del vino, nella sua accezione più ampia. Si affrontano, quindi, argomenti di microbiologia che percorrono tutta la filiera vitivinicola: dalla vite e dall’uva fino al prodotto finito, compresi aspetti di rilevanza pratica, quali la microbiologia dei tappi di sughero e l’igiene in cantina, e fornendo anche nozioni metodologiche per la caratterizzazione dei microrganismi di interesse vinario. Il testo è articolato in 22 capitoli monografici suddivisi in sei sezioni (i funghi fitopatogeni e tossigeni; i lieviti e la fermentazione alcolica; i batteri lattici e la fermentazione malolattica; i batteri acetici e i difetti di origine microbica; le metodiche per la conta e la caratterizzazione genotipica e fenotipica dei lieviti e dei batteri malolattici; l’igiene in cantina). In apertura si riporta una breve nota storica sul vino e sulla microbiologia enologica, curata dal prof. Bruno Biavati, attuale presidente della Società Italiana di Microbiologia Agro-Alimentare e Ambientale. Il volume è rivolto principalmente agli studenti universitari e agli operatori del settore, ma anche a coloro che desiderino approfondire le proprie conoscenze sulla identità, sulle proprietà metaboliche e sul ruolo dei microrganismi che intervengono sulla qualità del prodotto vino.