Batteri acetici, questi sconosciuti

Condimento e conservante impiegato in ambito alimentare e cosmetico, l’aceto è un prodotto della doppia fermentazione alcolica e acetica da matrici alimentari differenti, fonti di carboidrati ad azione fermentante. Tra i tanti lieviti e batteri ad azione fermentante, un ruolo importante è ricoperto da batteri acetici (BA) e la loro capacità di produrre acido acetico. 

Batteri acetici, una fermentazione talvolta inopportuna

A trainare la fermentazione alcolica, i lieviti la fanno da padrone, se non fosse per la presenza da contaminazione di batteri acetici, che porta sì a un incremento della fermentazione etanolica ma con un viraggio sulla fermentazione secondaria, quella acetica, che incrementa la produzione di acido acetico responsabile del cosiddetto spunto o acescenza

La loro spiccata capacità di ossidare l’etanolo non li rende benvoluti nell’ambiente vinicolo poiché il “profumo” di aceto tipico dei vini alterati, comporta un abbassamento della qualità del prodotto. Quest’odore è in realtà acetato di etile derivante dall’esterificazione di acetato, molecola di cui i batteri acetici sono grandi produttori. 

Fig. 1 - batteri acetici sviluppo di acetato di etile come prodotto secondario e acido acetico
Figura 1 – batteri acetici nello sviluppo di acetato di etile come prodotto secondario e acido acetico

Batteri acetici: una grande famiglia

Aerobi stretti, gram-negativi o gram-variabili, non sporigeni, mobili o immobili, sono i batteri acetici. In grado di catalizzare reazioni di ossidazione di un gran numero di carboidrati, questi microrganismi si replicano a un pH ottimale di 5-6,5 ma riescono a sviluppare anche a un pH di 3 come negli aceti. 

Anche la temperatura gioca un ruolo importante ma non fondamentale. Infatti, la loro temperatura ottimale è di 28-30°C ma alcuni risultano persino termotolleranti. La loro produzione non si ferma al solo acido acetico ma si estende anche a vari esopolisaccaridi, di cui la cellulosa

Fig.2 - Struttura chimica del polimero naturale della cellulosa prodotta dall'impiego di batteri acetici
Figura 2 – Struttura chimica del polimero naturale della cellulosa prodotta dall’impiego di batteri acetici

Questi batteri appartengono alla famiglia Acetobacteraceae e, in base al grado di ossidazione di etanolo e glucosio, si classificano in generi:

  • Gluconobacter
  • Acetobacter
  • Gluconacetobacter
  • Komagataeibacter

Fermentazione: i bersagli dei batteri lattici

Etanolo e ossidazione

Come appena descritto, i batteri si classificano in base alla loro capacità di ossidazione dei vari bersagli del catabolismo. Anche per i batteri acetici, l’etanolo è il primo elemento a subire ossidazione ad acido acetico per opera di alcol deidrogenasi (ADH) e aldeide deidrogenasi (ALDH), entrambi enzimi della membrana citoplasmatica del batterio. Questa è la fase di ossidazione che avviene rapidamente con la dispersione di acido acetico nel periplasma.

Fig.3-reazioni di ossidazione di etanolo catalizzate da alcol deidrogenasi e  aldeide deidrogenasi finalizzate alla produzione di acido acetico
Figura 3 – reazioni di ossidazione di etanolo catalizzate da alcol deidrogenasi e aldeide deidrogenasi finalizzate alla produzione di acido acetico

Si assiste poi ad una fase definita stazionaria che comporta riduzione di cellule batteriche vive.

L’inattività di alcol deidrogenasi comporta l’ossidazione da parte di alcol deidrogenasi NAD-dipendente e aldeide deidrogenasi NAD-dipendente intracellulare e la seguente reazione di entrata dell’acido acetico nel ciclo di Krebs mediante acetil CoenzimaA. Una fase di ossidazione importante durante la produzione degli aceti giacché ossidazioni prolungate, o surrossidazioni, possono sviluppare acqua e anidride carbonica. 

Zuccheri e ossidazione

Tra gli zuccheri maggiormente esposti al catabolismo dei pentoso fosfati ritroviamo il glucosio seguito da fruttosio, arabinosio, galattosio, mannitolo, mannosio, ribosio, sorbitolo e xilosio: i principali produttori sono gli Acetobacter e i Gluconacetobacter

La sempre crescente richiesta di cellulosa sta portando la ricerca ad intraprendere strade diverse per la sua sintesi. Un’ottima via è quella che impiega Komagataeibacter xylinus per la produzione non solo di cellulosa ma anche di destrani e levani. Questo microrganismo è un particolare batterio acetico con funzione probiotica di notevole interesse in campo medico; per la sua grande capacità di convertire il glucosio in cellulosa, resistere a pH acidi del tratto gastrico e a bassi tassi di ossigeno, è uno dei batteri acetici più versatili. 

Uno studio arriva proprio dall’Università di Tehran che assicura l’attività probiotica anche senza la necessità di colonizzazione dell’epitelio intestinale. I risultati sono stati estrapolati da studi in vitro su tessuto epiteliale intestinale utilizzando come fonte del batterio acetico l’aceto di mele e il tè Kombucha.

Approfondimenti dovranno essere portati avanti sia per determinare il giusto quantitativo di probiotico da somministrare come supplemento, sia per determinare i suoi possibili effetti avversi; anche se le cellule di Acetobacteraceae, nella maggior parte dei casi, sembrano non sviluppare tossine né tantomeno virulenza nei confronti dell’ospite.

Aceti da diverse matrici alimentari

Le matrici alimentari dalle quali possiamo ottenere aceti sono notevoli e la resa dipende dal genere di batterio acido presente e dalla concentrazione. Un riferimento importante sono i frutti come la mela e la pera, i cereali e gli amidi fermentanti e alcune linfe di piante. Non meno importante è l’aceto di spirito o aceto bianco, prodotto dai distillati alcolici e molto utilizzati in Nord Europa. 

Una netta differenza intercorre tra gli aceti di frutta e gli aromatizzati come l’aceto di Modena (IGP), aromatizzato e dolcificato con mosto d’uva e caramello. 

Fig. 4- Aceto di mele, prodotto dei batteri acetici dalla matrice alimentare delle mele
Figura 4 – Aceto di mele, prodotto dei batteri acetici dalla matrice alimentare delle mele

Da batteri sgraditi nella produzione dei vini, a microrganismi indispensabili nell’industria alimentare per la produzione dei comuni condimenti, i batteri acetici stanno acquistando sempre maggiore importanza sia in campo alimentare che in quello biotecnologico. La letteratura è ancora poca per la comprensione dell’ecofisiologia di questi batteri ma gli studi risultanti sono promettenti e, non solamente, nel settore alimentare.

Agnese Ciardi

Fonti

  • Lavasani P.S. et al., 2019, Komagataeibacter xylinus as a novel probiotic candidate with high glucose conversion rate properties, Heliyon Journal
  • Gullo Maria, Microbiologia enologica, I batteri acetici, Bologna, 2018

Credits immagini

  • UCDavis Viticulture&Enology, https://wineserver.ucdavis.edu/industry-info/enology/wine-microbiology/bacteria/acetobacter-aceti
  • Enciclopedia Treccani, Cellulosa, http://www.treccani.it/enciclopedia/cellulosa/
  • https://www.italfoodost.com/food/Acetaia-Bellei/99-Aceto-Balsamico-Tradizionale-di-Modena-DOP.php
  • https://digilander.libero.it/gmgiamm/ScAlim/Aceto/aceto.html
  • http://www.enotecnochimica.it/ENOLEX_NEWS/04-13.pdf

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