Flocculazione del lievito - Yeast flocculation

La flocculazione del lievito si riferisce tipicamente all'aggregazione ( flocculazione ) del lievito di birra una volta che lo zucchero in un mosto è stato fermentato nella birra. Nel caso del lievito di birra "ad alta fermentazione" ( Saccharomyces cerevisiae ), il lievito crea un "kreuzen" sulla parte superiore del liquido, a differenza del lievito di birra "a bassa fermentazione" ( Saccharomyces pastorianus ) dove il lievito cade sul fondo il recipiente di infusione.

Processi

L' aggregazione cellulare avviene in tutta la microbiologia, nei batteri , nelle alghe filamentose , nei funghi e nei lieviti . I lieviti sono in grado di formare tre aggregati; aggregati di accoppiamento, per lo scambio di DNA ; formazione di catene; e flocculi come strategia di sopravvivenza in condizioni avverse. I ceppi della birra industriale raramente si accoppiano. Pertanto, solo la formazione di catene e la flocculazione sono rilevanti per l'industria della birra.

La flocculazione del lievito è distinta dall'agglomerazione (formazione di "graniglia"), che è irreversibile e si verifica più comunemente nel lievito di birra quando i ceppi non riescono a separarsi quando vengono risospesi. L'agglomerazione avviene solo dopo la pressatura e la reidratazione delle torte di lievito ed è stato dimostrato che sia i ceppi di lievito flocculenti che quelli non flocculanti mostrano agglomerazione. È anche distinto dalla formazione di biofilm, che si verificano su un substrato solido.

Louis Pasteur viene erroneamente attribuito per primo a descrivere la flocculazione del lievito di birra. La flocculazione del lievito di birra è stata oggetto di numerose recensioni. La flocculazione è stata definita come l'aggregazione reversibile e non sessuale di cellule di lievito che possono essere disperse da zuccheri specifici o EDTA . È stato dimostrato che l'aggiunta di sostanze nutritive diverse dagli zuccheri non inverte la flocculazione. Questo è in contrasto con gli aggregati di accoppiamento formati come preludio alla fusione sessuale tra cellule di lievito complementari.

Affinché avvenga la flocculazione, il lievito deve essere flocculante e devono essere presenti determinate condizioni ambientali. Diversi fattori sono importanti nel legame cellula-cellula come la carica superficiale, gli effetti idrofobici e le interazioni della zimolectina. L'importanza di queste forze nella flocculazione del lievito di birra non è stata riconosciuta in passato, ma il lavoro di Speers et al. (2006) hanno indicato l'importanza della zimolectina e delle interazioni idrofobiche. Poiché le cellule sono troppo grandi per essere spostate dal moto browniano , affinché si verifichi il legame di due o più cellule, le cellule devono essere sottoposte a un basso livello di agitazione.

Teoria dell'interazione della zimolectina

Il meccanismo accettato di flocculazione coinvolge un modello proteina-carboidrato. Le cellule di lievito completamente flocculanti mostrano recettori α- mannano dei carboidrati e zimolectine proteiche . Le zimolectine sono così definite in quanto potrebbero non essere vere lectine bivalenti . È stato suggerito che le interazioni della zimolectina tra la proteina e le unità mannane determinano il fenotipo di flocculazione con ioni Ca 2+ necessari per la corretta conformazione delle zimolectine. È stato dimostrato che la co-flocculazione tra Kluyveromyces e Schizosaccharomyces avviene mediante un meccanismo "lectinico". Questa teoria spiega il ruolo essenziale del calcio e il modo in cui la deproteinizzazione influisce sulla flocculazione.

Zimolectine e fenotipi di flocculazione

Tre fenotipi di flocculazione sono stati chiariti sulla base delle zimolectine che producono: Flo1 (Stratford e Assinder, 1991) NewFlo (Stratford e Assinder, 1991) e Mannose Insensitive (MI). Questi fenotipi di flocculazione differiscono nel tempo di inizio della flocculazione e nell'inibizione della flocculazione da parte dello zucchero. Il controllo genetico della flocculazione del lievito non è stato ampiamente studiato. Rapporti recenti suggeriscono che i geni che codificano per proteine ​​simili alla lectina mostrano una stretta omologia di sequenza. Inoltre, sembra che i geni FLO abbiano funzioni intercambiabili che possono compensarsi a vicenda.

Fenotipi di flocculazione

Il fenotipo Flo1 è inibito dal mannosio si verifica sia nei ceppi di birra che in quelli lager.

Il fenotipo NewFlo differisce da quello di Flo1 in diversi modi. Innanzitutto la flocculazione di NewFlo è inibita da mannosio, glucosio e maltosio . In secondo luogo, la lectina NewFlo è presumibilmente codificata dal gene FLO10. Gli studi del gruppo Speers hanno indicato piccoli cambiamenti nei livelli di zimolectina attraverso una fermentazione. Si sostiene che la maturazione della lectina si verifichi circa quattordici ore dopo la cessazione della divisione cellulare e quindi non sia concomitante con l'ingresso nella fase stazionaria, sebbene questa sia dipendente dal ceppo. Tuttavia la prova molecolare di questa maturazione è quasi inesistente. Il quadro è complicato dai cambiamenti nell'idrofobicità della superficie cellulare e dal taglio guidato da CO 2 che confonde le misurazioni di flocculazione spesso attribuite erroneamente esclusivamente alle interazioni della zimolectina. Mentre la flocculazione (aggregazione e sedimentazione) si verifica in questo momento, questa flocculazione si verifica come risultato di cambiamenti nell'idrofobicità e un calo del taglio dovuto a sua volta a una bassa evoluzione di CO 2 .

Riferimenti