Gli scienziati di Shanghai rivelano che gli acidi organici aumentano la crescita dei lieviti e la produzione di etanolo nella fermentazione dello Huangjiu

I ricercatori dell'Istituto di microbiologia di Shanghai hanno pubblicato nuovi risultati su come gli acidi organici influenzano le comunità microbiche durante la fermentazione dello Huangjiu, un vino di riso tradizionale cinese. Lo studio, pubblicato su npj Science of Food, ha utilizzato tecniche avanzate come la flavoromica e la metatranscriptomica per analizzare 44 composti che influenzano il processo di fermentazione.

Lo Huangjiu viene prodotto attraverso la fermentazione del riso glutinoso e la sua qualità dipende fortemente dall'attività di vari microrganismi. Tuttavia, fino ad oggi, il ruolo specifico degli acidi organici nel plasmare queste comunità microbiche non era ben compreso. Il team di ricerca ha confrontato due gruppi di fermentazioni di Huangjiu: uno con alti livelli di acidi organici (gruppo H) e un altro con bassi livelli (gruppo L). I campioni sono stati raccolti da un importante produttore della provincia di Zhejiang in diverse fasi di un periodo di fermentazione di 35 giorni.

L'analisi ha mostrato che il contenuto di zuccheri totali è diminuito più rapidamente nel gruppo H, mentre il contenuto di etanolo è aumentato più rapidamente dopo la prima settimana, raggiungendo il 23,1% alla fine della fermentazione, un valore superiore a quello del gruppo L. Il gruppo H aveva anche un contenuto di acidi organici del 14,5%. Il gruppo H presentava inoltre un contenuto di acidi totali superiore del 14,71% rispetto al gruppo L. Il contenuto di aminoacidi azotati è rimasto simile tra i due gruppi.

Utilizzando la gascromatografia-spettrometria di massa, i ricercatori hanno identificato 44 composti volatili del sapore in entrambi i gruppi. Mentre la maggior parte dei composti non differiva significativamente tra i gruppi, alcuni - come l'alcol isoamilico e il butirrato di etile - sono stati trovati in concentrazioni più elevate nel gruppo H alla fine della fermentazione.

L'analisi della comunità microbica ha rivelato che i batteri lattici dominano entrambi i gruppi, ma i loro modelli di abbondanza differiscono nel tempo. Per quanto riguarda i funghi, Saccharomyces e Thermomyces erano più diffusi nel gruppo H, mentre Aspergillus era più comune nel gruppo L.

Lo studio si è concentrato sull'influenza di specifici acidi organici su questi microrganismi chiave. L'acido succinico è risultato avere una correlazione positiva con le popolazioni di Saccharomyces e Thermomyces. Gli esperimenti di laboratorio hanno confermato che l'aggiunta di acido succinico a basse concentrazioni ha favorito la crescita di Saccharomyces cerevisiae e aumentato la produzione di etanolo fino al 32%. Al contrario, alte concentrazioni di acido lattico e acido tartarico hanno inibito la crescita del lievito.

L'analisi metatranscriptomica ha fornito ulteriori informazioni su come questi acidi influenzano l'espressione genica durante la fermentazione. Nel gruppo H, i geni coinvolti nel metabolismo degli zuccheri e nella produzione di etanolo sono stati upregolati, soprattutto quelli legati alla glicolisi e al ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA). Questa upregulation è stata collegata a livelli più elevati di acido succinico e a una maggiore attività metabolica in Saccharomyces cerevisiae.

I risultati suggeriscono che gli acidi organici endogeni svolgono un ruolo regolatore nel modellare la struttura e la funzione della comunità microbica durante la fermentazione dello Huangjiu. Comprendendo queste interazioni, i produttori potrebbero gestire i livelli di acidi organici per guidare la successione microbica, ottimizzare le prestazioni della fermentazione e migliorare la qualità del prodotto.

Lo studio evidenzia anche le possibili applicazioni per altre bevande fermentate tradizionali in cui sono coinvolte comunità microbiche complesse. Gli autori fanno notare che, sebbene i loro esperimenti siano stati condotti in condizioni controllate di laboratorio, sono necessarie ulteriori ricerche per convalidare questi risultati su scala industriale e per stabilire la causalità attraverso studi metabolici mirati.

Questa ricerca fornisce nuove prospettive per la gestione di precisione dei processi di fermentazione, concentrandosi sulla regolazione degli acidi organici piuttosto che basarsi esclusivamente su fattori ambientali come la temperatura o l'umidità. Questi approcci potrebbero aiutare a stabilizzare le comunità microbiche, ridurre i rischi di deterioramento e produrre Huangjiu con profili sensoriali più coerenti.

I dati a sostegno di questi risultati sono disponibili su richiesta presso gli autori corrispondenti. Lo studio è stato sostenuto da diversi progetti pubblici e fondi universitari della provincia di Zhejiang e della città di Shaoxing.