Gli starter microbici sono un insieme di microrganismi che vengono inoculati nel latte all’inizio della caseificazione. Si può trattare di batteri lattici e non, così come di altri microrganismi, quali lieviti e muffe. In questo articolo ci occuperemo in particolar modo dei batteri lattici.
Negli ultimi decenni, l’inoculo di colture starter è diventato una prassi ampiamente adottata nella produzione di alimenti fermentati. Per la produzione di formaggi vengono comunemente utilizzate colture selezionate o microbiota indigeno. La fermentazione degli alimenti si è evoluta nel corso dei secoli, dal processo guidato dal microbiota avventizio, rappresentato da consorzi microbici sconosciuti e naturalmente presenti negli ingredienti alimentari crudi e nell’ambiente, all’uso di colture starter selezionate. Lo studio “Confronto di colture starter naturali e selezionate nelle fermentazioni di carne e formaggi”, di Daniela Bassi, Edoardo Puglisi e Pier Sandro Cocconcelli (Current Opinion in Food Science, Volume 2, aprile 2015 , pagine 118-122), evidenzia come in letteratura scientifica venga indicato un vantaggio significativo nell’uso di colture starter selezionate e naturali rispetto al microbiota avventizio in termini di acidificazione, caratteristiche sensoriali e accettabilità dei prodotti finali maturati, nonché nel controllo dei microrganismi indesiderati. Una delle sfide è la comprensione approfondita delle interazioni a livello ecologico tra i ceppi introdotti e le comunità microbiche autoctone.
Con l’obiettivo di migliorare e standardizzare gli alimenti, garantendo la conservazione, la sicurezza e la qualità, l’evoluzione nell’utilizzo di starter di fermentazione ha portato agli approcci back-slopping, dove vengono aggiunti conteggi più elevati di microrganismi per attivare la fermentazione. Ne è un esempio l’utilizzo del siero di latte. Questo approccio ha permesso di selezionare naturalmente i microrganismi autoctoni più adatti all’ambiente di uno specifico processo di fermentazione. La tecnica del back-slopping è ancora ampiamente utilizzata in numerosi prodotti da forno e come coltura naturale del siero di latte per i formaggi, preservando così la biodiversità e la variabilità genetica dei ceppi nella comunità microbica. Le colture batteriche che popolano questi starter naturali sono spesso variabili per carica e composizione e se, da un lato, sono in grado di conferire al prodotto caratteristiche peculiari di unicità e qualità, dall’altro sono in continua evoluzione a seconda delle stagioni e delle variazioni ambientali e possono comportare qualità variabili del prodotto finale. Per questo motivo, fin dall’inizio del secolo scorso, ceppi isolati dalle migliori fermentazioni naturali sono stati coltivati e studiati in condizioni definite da aziende industriali ed enti di ricerca e utilizzati come colture starter selezionate nelle produzioni alimentari. Tra le popolazioni microbiche maggiormente utilizzate, i batteri lattici (LAB) e i lieviti hanno la capacità di metabolizzare gli zuccheri producendo acido lattico o etanolo, avviando così tutte le modificazioni biochimiche tipiche della maggior parte dei processi di fermentazione. Producono anche composti fondamentali per la formazione del sapore e, talvolta, peptidi antimicrobici, come le batteriocine, che li rendono conservanti naturali contro gli agenti patogeni. Le colture starter commerciali standardizzano la produzione alimentare con piccole variazioni nelle caratteristiche organolettiche, ma il loro uso prolungato può ridurre la diversità dei tipici alimenti fermentati. L’opinione generale è che l’uso di fermentazioni naturali si traduce in prodotti di migliore qualità, sebbene il rischio di deterioramento sia maggiore. Inoltre, le colture indefinite tendono a essere meno vulnerabili agli attacchi dei batteriofagi. Al contrario, le colture selezionate garantiscono una migliore standardizzazione del processo e del prodotto e consentono l’utilizzo di ceppi con proprietà selezionate.
La scelta dei batteri lattici più funzionali
La caratterizzazione tecnologica dei ceppi di batteri lattici (LAB) attraverso lo studio delle loro attività enzimatiche è cruciale per la selezione di ceppi specifici da utilizzare come colture starter nella produzione di formaggio. Di questo si occupa l’articolo “Technological and safety assessment of selected lactic acid bacteria for cheese starter cultures design: Enzymatic and antimicrobial activity, antibiotic resistance and biogenic amine production” (Daniel Abarquero et al., LWT, Volume 180, 15 aprile 2023). I ricercatori mettono in evidenza come il glutammato deidrogenasi (GDH) sia un enzima chiave nella conversione degli aminoacidi prodotti durante la proteolisi. La transaminazione è la reazione centrale nel catabolismo degli aminoacidi nei LAB, che porta alla formazione di composti aromatici. Durante la transaminazione degli aminoacidi, le aminotransferasi trasferiscono il gruppo amminico di un aminoacido a un α-chetoacido, e successivamente gli α-chetoacidi risultanti vengono degradati mediante reazioni aggiuntive ai vari composti aromatici, che sono aldeidi, alcoli, acidi carbossilici e composti solforati. In generale, la conversione degli aminoacidi da parte dei LAB è limitata dalla loro bassa produzione di α-chetoglutarato, poiché l’α-chetoacido è essenziale per la prima fase della conversione. Per questo motivo, i ceppi LAB con elevata attività GDH, che è in grado di catalizzare la deaminazione del glutammato, presente in grandi quantità nel formaggio, in α-chetoglutarato, potrebbero accelerare, intensificare o diversificare la formazione del sapore nel formaggio. Inoltre, l’articolo mette l’accento su altri aspetti della selezione dei ceppi di batteri lattici che potrebbero essere interessanti dal punto di vista della progettazione della coltura iniziale. Uno di questi è l’attività antimicrobica dei ceppi di LAB. Durante la crescita dei LAB possono essere prodotti composti derivati dal loro metabolismo che hanno attività antimicrobica. La principale attività antimicrobica dei LAB è dovuta alla loro produzione di acidi organici che impediscono la crescita di microrganismi patogeni o deterioranti, ma alcuni di essi possono anche produrre batteriocine o composti batteriocine-simili che inibiscono specificamente la crescita di alcuni microrganismi. Un’altra caratteristica interessante dei ceppi LAB è la loro capacità di produrre composti che promuovono effetti benefici sulla salute, come l’acido γ-aminobutirrico (GABA). Il GABA è un aminoacido non proteico prodotto dalla decarbossilazione dell’l -glutammato o dei suoi sali da parte dell’enzima glutammato decarbossilasi (GAD), la cui produzione aumenta come risposta fisiologica a condizioni acide. A causa dei suoi benefici per la salute, l’industria alimentare è interessata a produrre alimenti arricchiti con GABA e il formaggio potrebbe essere un buon candidato grazie alla naturale capacità di alcuni ceppi di batteri LAB di produrre GABA.
I ceppi LAB isolati da prodotti fermentati tradizionali e selezionati per le loro proprietà tecnologiche rappresentano una nicchia molto interessante per lo sviluppo di nuove colture starter. Tuttavia, è essenziale che questi ceppi siano sicuri per questo utilizzo. Alcuni ceppi del microbiota dei tradizionali latticini fermentati possono portare geni di resistenza agli antibiotici che possono essere trasferiti a batteri patogeni attraverso la catena alimentare, portando alla diffusione della resistenza agli antibiotici. Alcuni ceppi di LAB possono produrre ammine biogene tossiche (BA) come istamina, tiramina o putrescina, che possono accumularsi negli alimenti e causare intossicazioni alimentari. Pertanto, l’assenza di resistenza agli antibiotici e la ricerca di ceppi di LAB che non producono BA sono criteri per la selezione di ceppi di LAB da utilizzare nell’industria alimentare. La selezione dei ceppi LAB attraverso la caratterizzazione tecnologica è un elemento chiave nella ricerca di nuovi ceppi per lo sviluppo di colture starter per formaggio, ma prima di testare le colture nella produzione del formaggio, è essenziale studiarne la sicurezza per evitare che i ceppi selezionati rappresentano un rischio per la salute.
