QUANDO I LIEVITI SONO DEI KILLER

In questo articolo tratteremo brevemente un aspetto vitale per i microorganismi (lieviti compresi), indispensabile per mantenere il giusto equilibrio tra le diverse popolazioni microbiche in base alle disponibilità nutritive dell’ambiente.

Ci sono innumerevoli vie di interazione tra i lieviti e microorganismi in generale: competizione per i nutrienti, accoppiamento (riproduzione sessuata), flocculazione (vedi precedente articolo) predazione e non da ultimo quello che viene chiamato fattore killer. Quest’ultimo sarà trattato in questo articolo per i suoi importanti risvolti fisiologici e biotecnologici che ha nelle diverse industrie alimentari, birra compresa.

Iniziamo col dire che il “fattore killer” non è nient’altro che una proteina, di origine virale, prodotta da alcune specie e ceppi di lieviti per limitare il sopravvento dei ceppi e delle specie antagoniste, evitando un’eccessiva competizione per i nutrienti nell’ambiente che li circonda. La tossina, viene prodotta grazie alla presenza all’interno delle cellule killer di DNA di origine virale, precedentemente inglobato nella cellula e che ha instaurato una vera e propria simbiosi con il lievito stesso.

saccaromyces-cervesiae-killerAnche se il nostro interesse è rivolto principalmente al Saccharomyces cerevisiae vale la pena ricordare che sono molteplici le specie di lievito in grado di esprimere questo fattore.

E’ evidente che i ceppi killer (K) dovranno essere immuni alle tossine da loro stessi prodotte, al contrario dei ceppi sensibili (S) che saranno proprio i bersagli di queste proteine tossiche. Un’altra categoria che può essere menzionata, include quei ceppi non produttori della tossina ma al tempo stesso resistenti ad essa, chiamati anche ceppi neutri (N).

Oltre ad una relazione genetica, la resistenza o meno di un determinato ceppo è data anche dalla fase specifica di crescita in cui il lievito stesso si trova. La ragione è legata alla modalità di azione che queste proteine tossiche mettono in atto.

Il Saccharomyces cerevisiae produce tossine che agiscono principalmente in due modi.

Una delle modalità d’azione è quella espressa dalle tossine del gruppo K1 e K2, le quali agiscono grazie ad un’affinità enzimatica con la parete cellulare prima e con la membrana cellulare successivamente. In questo modo la cellula di lievito sensibile, ignara del pericolo, accetta queste proteine tossiche che nel giro di 2-3 ore dall’attacco sono in grado di creare dei fori sulla parete e sulla membrana alterandone la permeabilità. In questo modo la cellula non è più in grado di regolare gli scambi tra l’interno e l’esterno di essa andando presto incontro alla morte.

L’azione invece dell’altro gruppo di tossine (K28) segue una fase iniziale simile, andandosi ad attaccare alla parete cellulare prima e membrana cellulare dopo rilasciando però la tossina all’interno della cellula inibendone la sintesi del DNA, con il medesimo esito finale: morte.

Questo spiega perché le cellule di lievito sono più sensibili al fattore killer durante la fase esponenziale rispetto a quella di latenza. Perché nella fase di crescita esponenziale le cellule sono in un momento di maggiore attività enzimatica rendendosi più vulnerabili agli attacchi enzimatici delle tossine. L’effetto della tossicità risulta più evidente in questo stadio di crescita, assistendo ad una morte esponenziale delle cellule attaccate, mentre risulta meno incisiva durante la fase di latenza in cui la tossicità appare ritardata. Essendo resistente sia all’etanolo che alla SO2 (nel caso specifico dei vini) è molto difficile limitarne i danni. Si è visto però che alla temperatura di 32°C per 30 minuti la tossina perde metà della sua attività, facendo dedurre una sua termo sensibilità come la gran parte delle proteine.

saccaromices.pngCome detto in apertura conoscere questi aspetti ha il suo interesse tecnologico, potendo sfruttare a nostro vantaggio le caratteristiche di alcuni ceppi di lievito e la loro tossicità.

Pensando per esempio alla rifermentazione, utilizzare un ceppo killer (es. CBC-1, Lallemand), risulta essere a noi vantaggioso andando ad inibire la crescita degli altri ceppi sensibili ottenendo dei migliori e più rapidi risultati di rifermentazione.

Al contrario dobbiamo conoscere in modo dettagliato le caratteristiche di alcuni ceppi quando si vogliono condurre delle coofermentazioni tra più ceppi, soprattutto nel caso delle IGA (Italian Grape Ale) dove è sempre più comune far lavorare insieme ceppi del mondo enologico con quelli da birra. E’ utile sapere che moltissimi ceppi da vino sono ceppi killer al contrario di quelli da birra che sono spesso ceppi sensibili. Conoscere questi aspetti ci aiuta ad evitare fermentazioni lente o completamente bloccate, dato che i lieviti da vino sono sì dei ceppi killer ma non in grado di adattarsi completamente ad un mosto di birra, lasciando spesso un residuo zuccherino troppo elevato che loro non sono in grado di metabolizzare ma che è molto appetibile ad altri eventuali agenti contaminati.

Come già anticipato, le interazioni di queste tossine possono essere anche intraspecifiche, il che vuol dire che fermentazioni lente o blocchi fermentativi possono essere dovuti altresì da eventuali contaminazioni incrociate dovute al cattivo igiene dell’ambiente di lavoro. Come sempre gli aspetti da considerare sono molteplici, ma se saputi valutare e gestire non sempre sono negativi.

WE BREW WITH YOU!!

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