I batteri coinvolti nella fermentazione del lattosio

Quanti di voi non riescono a digerire il formaggio poco stagionato ed invece digeriscono tranquillamente lo yogurt? Chi soffre di una intolleranza al lattosio riscontra questa stranezza, poiché non disponendo dell’enzima lattasi, che scinde il lattosio in glucosio e galattosio, ha maggiore difficoltà digestive, mentre a facilitarci il compito quando si parla di yogurt sono proprio alcuni batteri che fermentano il lattosio e lo scindono nelle molecole scritte sopra.

Cos’è la fermentazione?

La fermentazione è un processo che avviene sia naturalmente negli alimenti, sia sfruttato dalla biotecnologia per la conservazione alimentare; questa avviene in assenza di ossigeno, grazie ad alcuni microrganismi quali muffe, lieviti e batteri, che trasformano gli zuccheri in altri composti. Il termine “fermentare”, infatti, significa “respirare senza ossigeno” ed ha lo scopo di ricavare energia chimica per lo svolgimento di alcune funzioni. Spesso la fermentazione oltre che garantire la conservabilità, modifica il gusto e l’aspetto di un prodotto alimentare, migliorandone anche la digeribilità, come nel caso dello yogurt.

Esistono diversi tipi di fermentazione, ma quelle maggiormente utilizzate sono quella alcolica, quella lattica e quella acetica.

Il protagonista della fermentazione alcolica è un lievito del genere Saccharomyces, che trasforma lo zucchero in anidride carbonica e alcol etilico; quando parlo di zuccheri mi riferisco al prodotto derivato dalla glicolisi, ovvero dalla degradazione del glucosio, il piruvato, che funge da accettore di elettroni al posto dell’ossigeno, permettendo al NADH di riossidarsi a NAD⁺. La fermentazione alcolica avviene in due tappe: la prima consiste nella decarbossilazione del piruvato, la seconda nella riduzione dell’acetaldeide ad etanolo, come mostra la figura sottostante.

Figura 1a. Reazione chimica della fermentazione alcolica, prima fase
Figura 1b. Reazione chimica della fermentazione alcolica seconda fase

Nella prima fase il lievito svolge un’azione aerobica poiché respira l’ossigeno presente nell’aria trasformandolo in anidride carbonica ed acqua, nella seconda fase, invece, il Saccharomyces si ritrova in condizioni anaerobie, per cui utilizza l’energia dello zucchero per moltiplicarsi e trasformare l’acetaldeide in etanolo e anidride carbonica.

La fermentazione acetica, invece, come la stessa parola suggerisce, è un processo che subisce il glucosio per produrre l’aceto, grazie al microrganismo appartenente agli Acetobacter, che trasforma lo zucchero in acido acetico.

La fermentazione lattica

Ma la fermentazione sulla quale focalizziamo la nostra attenzione è proprio quella lattica. È utilizzata per la produzione di diversi alimenti, ma in modo particolare in quella dello yogurt. Come spiegavo nell’introduzione, molte persone soffrono di intolleranza al lattosio per cui devono limitare il consumo di alcuni formaggi per evitare di auto-provocarsi sintomi, quali gonfiore addominale, meteorismo, crampi e diarrea, collegati ad un generale senso di spossatezza e talvolta insonnia. Chi è intollerante al lattosio non ha adeguate quantità dell’enzima lattasi oppure è proprio assente, enzima che si occupa di scindere il lattosio, zucchero presente nel latte, in glucosio e galattosio, per cui questo non viene correttamente digerito. Gli stessi soggetti, però, riescono a consumare tranquillamente, senza avvertire alcun sintomo, lo yogurt. Come si spiega? È proprio la fermentazione lattica che ci aiuta nella digestione.

I batteri coinvolti nella produzione dello yogurt sono lo Streptococcus thermophilius e il Lactobacillus bulgaricus, i quali apportano modifiche nutrizionali al latte:

  • Scindono il lattosio in glucosio e galattosio, che utilizzano come fonte di energia durante la fermentazione, rendendo lo yogurt un alimento maggiormente digeribile;
  • Trasformano le proteine del latte, le caseine, modificando la loro struttura e facendole precipitare, le quali modificano la densità del latte, che diventa denso e cremoso;
  • Consentono una maggiore conservabilità del prodotto, poiché abbassano il pH rendendolo più acido e non permettendo, quindi, lo sviluppo di batteri nocivi, ma favorendo la proliferazione di batteri importanti per il mantenimento dell’equilibrio intestinale;
  • Arricchiscono il latte di antibiotici di origine proteica, le batteriocine;
  • Aumentano le vitamine del gruppo B;
  • Aumentano le sostanze volatili che arricchiscono l’aroma del prodotto;
  • Aumentano i minerali in forma ionica ed i nucleotidi.
Figura 2: Scissione del lattosio nelle sue unità monomeriche

Come rappresentato dalla figura 3, a differenza della fermentazione alcolica, quella lattica prevede una sola reazione chimica, che consente la riduzione dello zucchero in acido lattico tramite il consumo di una molecola di NADH.

Figura 3. Reazione chimica della fermentazione lattica

È da sottolineare, inoltre, l’importanza di questi due batteri, infatti, la legge italiana permette di denominare un prodotto “yogurt” solo se si tratta di latte fermentato con due specifici fermenti lattici: Streptococcus thermophilus e Lactobacillus bulgaricus, quindi, quando sull’etichetta di un prodotto fermentato non sono presenti questi due batteri non può essere definito yogurt, ma semplicemente latte che ha subito una fermentazione.

Lo studio

Dopo aver visto come avviene la fermentazione e quali sono le sostanze che genera è indispensabile chiedersi: i prodotti di fermentazione hanno effetti benefici? A confermarcelo è uno studio pubblicato su Nature, incentrato proprio su questi. Oltre alla possibile modulazione della composizione del microbiota intestinale, lo studio suggerisce che specifici prodotti di fermentazione possono partecipare attivamente all’instaurazione dell’equilibrio immunitario.

Le interazioni tra i prodotti di fermentazione ed il sistema immunitario sono spiegate grazie alla funzione delle cellule dendritiche (DC), che svolgono un ruolo chiave come cellule presentanti l’antigene. Queste cellule inizialmente immature risiedono in diversi organi, in particolare nella mucosa intestinale, dove catturano e processano gli antigeni. In presenza di segnali di “pericolo”, le DC migrano nelle aree linfatiche dei linfociti T e maturano per acquisire la capacità di presentare antigeni a cellule T naive e di indurre specifiche risposte immunogeniche. Le DC hanno anche la capacità di indurre una regolazione negativa delle risposte immunitarie, attraverso la generazione di cellule T regolatorie. Per rilevare il microambiente, i DC esprimono i recettori come recettori Toll-like (TLR) ed è proprio grazie a questi che permette di generare varie risposte a stimoli diversi, diventando un potenziale bersaglio dei prodotti di fermentazione, che possono modulare l’attivazione del sistema immunitario.

Ma i benefici sono anche altri ed abbracciano diversi distretti corporei. Il mio consiglio comunque è quello di scegliere sempre yogurt prodotti da latte intero e, soprattutto, bianchi senza aggiunta di coloranti e zuccheri, per poter beneficiare completamente delle sue proprietà.

 

Rosanna Grosso

 

 

Fonti:

  • inran.it
  • Circolare Ministero della Sanità nr.2 del 4 Gennaio 1972 e nr.9 del 3 Febbraio 1986
  • Beermann C and Hartung J. Physiological properties of milk ingredients released by fermentation. Food Funct. 2013 Feb;4(2):185-99.
  • Savaiano DA. Lactose digestion from yogurt: mechanism and relevance. Am J Clin Nutr. 2014 May;99(5 Suppl):1251S-5S
  • Granier A et al. Fermentation products: immunological effects on human and animal models. Pediatric Research volume 74, pages 238–244 (2013)

Laureata in scienze della nutrizione magistrale, abilitata alla professione di biologo nutrizionista. Appassionata di biologia, microbiologia, fisiopatologia ed affascinata dallo studio del microbioma, primo punto sul quale intervenire per la prevenzione di patologie metaboliche.

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