IDROMELE: studio di lieviti autoctoni

Tra le bevande alcoliche, l’idromele è un prodotto molto antico e popolare nell’Europa orientale (Polonia, Slovenia e Paesi Baltici). Oggi è diffuso tra le popolazioni del vecchio continente e comunemente consumato in Inghilterra e Germania ma anche in alcuni paesi africani, tra cui Etiopia e Sudafrica. Nonostante la sua popolarità in questi Paesi, l’idromele è quasi sconosciuto in altri, come l’Italia, dove la sua diffusione commerciale è molto limitata rispetto ad altre bevande alcoliche comunemente consumate, come vino e birra. Per quanto riguarda gli aspetti produttivi, l’idromele si ottiene attraverso la fermentazione alcolica (FA) del miele, unito ad acqua in rapporto variabile. La qualità dell’idromele è influenzata da diversi fattori che dipendono dalle condizioni di produzione del miele, dalla varietà botanica di provenienza e soprattutto dal processo di fermentazione. A tal proposito, uno dei problemi principali della qualità è rappresentato dalla produzione di off-flavours da parte dei lieviti. Recentemente, molti studi si sono concentrati sul miglioramento della produzione di idromele: i parametri più importanti da monitorare durante la produzione di idromele sono il pH, la concentrazione di etanolo, l’acidità volatile, l’acidità titolabile, il contenuto di zucchero e il contenuto di acidi organici. La presenza di lieviti è fondamentale per ottenere prodotti di alta qualità; oltre alle prestazioni fermentative ottimali necessarie per metabolizzare gli zuccheri e generare alcol, i lieviti sono importanti per produrre i composti aromatici desiderati. Tuttavia, anche la varietà di miele può influenzare significativamente il sapore dell’idromele finale, facendo quindi acquisire un grande potenziale commerciale a questa antica bevanda. I problemi legati all’efficienza fermentativa del lievito sono generalmente dovuti a carenze nutrizionali che causano stress e possono essere facilmente contrastati con l’aggiunta di nutrienti a base di azoto, minerali e vitamine. In generale, i lieviti utilizzati come starter per la produzione di idromele appartengono alla specie Saccharomyces cerevisiae, ma l’uso di ceppi non-Saccharomyces per migliorare il profilo aromatico dell’idromele merita attenzione. Tra i lieviti non-Saccharomyces, Torulaspora delbrueckii e Lachancea thermotolerans hanno mostrato risultati interessanti. T. delbrueckii produce una bassa concentrazione di etanolo lasciando un elevato contenuto di zuccheri residui, conservando l’aroma primario del miele. Gli idromeli ottenuti dalla fermentazione con L. thermotolerans hanno mostrato un elevato contenuto di acetato di etile e acido n-decanoico.

In generale, l’idromele è la bevanda alcolica che più risente dei progressi della ricerca e che necessita ancora dell’ottimizzazione del processo produttivo e della selezione di microrganismi adatti a condurre il processo fermentativo. Nel tentativo di fornire indicazioni utili per guidare le fasi di fermentazione, lo scopo del lavoro svolto presso l’Università di Palermo (dip. SAAF) è stato quello di valutare l’effetto di ceppi di lieviti isolati da matrici legate al settore del miele per la produzione di idromele siciliano non pastorizzato. In particolare, nel presente caso-studio sono stati impiegati ceppi di S. cerevisiae e Hanseniaspora uvarum isolati da sottoprodotti del miele, in sostituzione agli starter provenienti dal mondo enologico e brassicolo che comunemente vengono utilizzati per la produzione di questa bevanda. I ceppi selezionati sono stati inoculati in maniera sequenziale. Durante la FA sono stati valutati l’evoluzione microbica e i parametri chimici, mentre sui prodotti finali sono stati analizzati la qualità sensoriale e i profili dei composti organici volatili.

Il piano sperimentale

Il disegno sperimentale per la produzione di idromele è illustrato nella Figura 1 ed è stato realizzato prezzo l’azienda “Nettare di Sicilia S.a.s. - Cirrito” (Caltavuturo, PA).

In breve, sono stati preparati cinque lotti da 8 litri di mosto di miele, con una densità iniziale 18 °KMW (gradi Babo) e un pH di 4,41, utilizzando miele millefiori aziendale e acqua in bottiglia. Seguendo la pratica comune di integrazione di fonti azotate durante la produzione di idromele, sono stati aggiunti 20 g/hL di nutriente organico a base di autolisato di lievito e 20 g/hL di nutriente minerale a base di fosfato di ammonio e tiamina, rispettivamente all’inizio e a metà della FA.

Le tre prove sperimentali (TH, THS e TS) sono state inoculate come segue: TH, inoculato con monocultura di ceppo H. uvarum YGA36; THS, inoculato sequenzialmente prima con ceppo YGA36 e poi, dopo 48 ore, con ceppo S. cerevisiae SPF21; TS, inoculato con monocultura di ceppo SPF21. La prova di controllo C1 è stata inoculata con una monocoltura del ceppo S. cerevisiae EC1118. L’ultimo lotto, non inoculato con alcun lievito, ha rappresentato la prova di controllo (C2) per la fermentazione spontanea. Prima dell’inoculo del lievito, è stato aggiunto metabisolfito di potassio (50 mg/L) a tutte le prove, tranne C2, per prevenire la crescita delle principali specie batteriche alterative. La FA è stata condotta a 20 °C. I ceppi di lievito S. cerevisiae SPF21 e H. uvarum YGA36, entrambi isolati da sottoprodotti del miele, appartengono alla collezione di lieviti del Dipartimento di Scienze Agroalimentari e Forestali (SAAF; Università di Palermo). S. cerevi- siae EC1118 è un ceppo commerciale di derivazione enologica, comunemente impiegato nella produzione di idromele artigianale. I lieviti sono stati inoculati a una densità cellulare finale di 2,0 × 106 cellule/mL. Tutte le prove sperimentali di fermentazione sono state eseguite in triplo.

I livelli di lieviti totali sono stati valutati su substrato selettivo/differenziale WL Nutrient Agar, che permette di discriminare immediatamente la morfologia delle colonie di lieviti Saccharomyces (colore bianco) e non-Saccharomyces (colore verde per il genere Hanseniaspora) (Figura 2).

La determinazione del grado zuccherino Babo (°KMW) è stata eseguita mediante un densimetro con scala Babo. Le concentrazioni di glucosio, fruttosio, etanolo, azoto ammoniacale e alfa-amino azoto (TN), glicerolo e acido acetico sono state determinate per via enzimatica, attraverso l’analizzatore iCubio iMagic M9.

I prodotti finiti, dopo essere stati sottoposti a chiarifica statica e imbottigliamento sono stati analizzati dal punto di vista dei composti organici volatili (COV) e sensoriale.

Come riportato nelle schede di valutazione impiegate da diversi autori, i de- scrittori sensoriali utilizzati per valutare l’ idromele sono stati suddivisi in tre categorie: aspetto (colore), aroma (intensità, persistenza, fruttato, floreale, miele, speziato, acetico rancido, ossidato, vinoso e gradimento complessivo aromatico) e gusto (intensità, persistenza, dolce, acido, rancido, acetico, ossidato, vinoso e gradimento complessivo gustativo). L’intensità del colore è stata valutata visivamente su una scala dal “giallo paglierino” al “giallo ambrato”. È stato incluso anche il descrittore

“qualità complessiva”, una valutazione generale basata sui punteggi di tutti gli attributi.

Risultati e discussioni

Conte microbiche

L’evoluzione delle popolazioni di lievito durante la FA dell’idromele per le diverse prove è riportata nella Figura 3.

La dinamica di crescita dei lieviti ha confermato il classico andamento fatto registrare in altri studi durante la fermentazione di mosti a base di miele.

L’aggiunta del ceppo SPF21 di S. cerevisiae ha provocato un’improvvisa diminuzione della popolazione di Hanseniaspora spp. nella tesi THS. La riduzione della popolazione di Hanseniaspora spp. è dovuta alla natura dell’interazione con S. cerevisiae, principalmente a causa della competizione per i nutrienti, ma anche a causa di metaboliti prodotti da S. cerevisiae che ostacolano la normale crescita di H. uvarum

Parametri fisico-chimici

Le analisi delle caratteristiche fisico-chimiche hanno evidenziato diverse differenze in termini di consumo di zuccheri e azoto e di produzione di glicerolo ed etanolo (Tabella 1). Le prove TH e C2 sono state le uniche che hanno fatto registrare un’elevata concentrazione di zuccheri residui (rispettivamente di 72,62 e 77,80 g/L), mentre nelle altre prove tale valore è risultato inferiore a 5 g/L.

La concentrazione finale di etanolo più alta è stata osservata nella prova TS con il 12,37% (v/v), seguita dalle prove THS e C1, entrambe con il 12,29% (v/v). Questi valori di etanolo registrati alla fine della FA sono superiori a quelli registrati in altri lavori sulla fermentazione dell’idromele, segno che l’impiego di ceppi provenienti da matrici affini a quella in cui vengono inoculati può influire positivamente sui parametri di efficienza fermentativa.

Altre differenze sono state registrate in termini di fabbisogno di azoto, caratteri- stica che dipende anch’essa dall’attività metabolica di ciascun ceppo di lievito. La concentrazione finale di azoto della prova THS è stata particolarmente elevata rispetto a quelle riscontrate nelle altre prove, segno che le necessita in azoto per i ceppi SPF21 e YGA36 risulta molto inferiore rispetto ai classici ceppi impiegati di derivazione enologica. I valori di acido acetico sono risultati variabili tra le diverse prove. La concentrazione più bassa è stata registrata nelle prove C1 (0,29 g/L), TS (0,31 g/L) e THS (0,39 g/L), mentre il valore più alto è stato registrato nella prova C2 (0,71 g/L). Il contenuto di acido acetico delle prove C1, TS e THS era inferiore a quello rilevato da altri autori, nonché al di sotto della soglia di percezione sensoriale di 0,7 g/L di acido acetico.

Il contenuto di glicerolo ha mostrato il valore più alto nella prova THS (7,25 g/L) e il più basso nella prova C1 (4,31 g/L). Anche se i valori di glicerolo erano inferiori a quelli comunemente registrati nei vini, le loro concentrazioni alla fine della FA erano paragonabili a quelle trovate da diversi autori nell’idromele.

Composti organici volatili

Dalle analisi condotte sugli idromeli imbottigliati, sono stati rilevati quarantadue composti con attività aromatica, raggruppati in sei diverse classi chimiche: alcoli, composti carbonilici, acidi carbossilici, esteri, idrocarburi aromatici e idrocarburi monoterpenici. La rappresentazione grafica dell’analisi dei COV è riportata nella Figura 4. Il grafico della heat-map ha mostrato che i ceppi di lievito hanno influenzato significativamente i COV dell’idromele, evidenziando 11 composti che hanno mostrato una maggiore variabilità. Gli esteri e gli alcoli sono state le classi di COV dell’idromele più abbondanti. La prova C1 ha mostrato la maggiore quantità di esteri totali identificati (41,16 ppm), seguita da TS (39,30 ppm), THS (30,17 ppm) e TH (26,68 ppm). Concentrandosi in modo approfondito sugli esteri etilici generati, è emerso che l’estere etilico più abbondante è l’acetato di etile (o etil acetato). I livelli di tale composto erano estremamente bassi in C1 (2,5%) e TS (2,95%) e variavano notevolmente tra TH (27,25%) e THS (11,90%). Come riportato da altri studi, il contenuto di acetato di etile è strettamente correlato alla produzione di acido acetico durante la FA. Nel nostro studio, le differenze in termini di acido acetico e acetato di etile potrebbero essere spiegate dall’uso di ceppi non-Saccharomyces; infatti, un effetto simile è stato registrato in un altro studio condotto sull’impiego di H. uvarum nella birra, già approfondito in uno scorso numero di BNM, dove questo ceppo ha incrementato sia il livello di acetato di etile sia di acido acetico. Gli esteri etilici più abbondanti presenti negli idromele finali sono stati l’ottanoato di etile (o caprilato di etile), particolarmente presente quando sono stati aggiunti ceppi di Saccharomyces (20,30 ppm in TS e 16,61 in C1), il decanoato di etile (caprato di etile) e il dodecanoato di etile, composti associati all’aroma fruttato e floreale. Gli ultimi due composti sono stati rilevati soprattutto nei campioni fermentati con ceppi non-Saccharomyces. L’esanoato di etile, responsabile dell’aroma di ananas, è stato trovato solo negli idromi delle prove C1 e THS (rispettivamente 4,15 e 2,86 ppm).

L’alcol più abbondante in tutti i campioni è stato il 3-metil-1-butanolo (alcol isoamilico), generalmente presente negli idromeli.

Analisi sensoriale

I risultati dell’analisi sensoriale (Figura 5) hanno mostrato differenze rilevanti in relazione ai ceppi starter Saccharomyces e non-Saccharomyces impiegati. Una delle principali differenze era rappresentata dall’aspetto, valutato in termini di tonalità sul colore giallo, che è correlato al contenuto di fenoli, flavonoidi e minerali, nonché ai prodotti delle reazioni di ossidazione o condensazione o al loro assorbimento da parte dei lieviti fermentativi. Le prove TS e TH hanno mostrato un colore giallo paglierino chiaro, mentre il THS ha dato origine a un idromele di colore più giallo-oro, confermando che i ceppi starter influenzano il colore del prodotto finale.

L’analisi sensoriale quantitativa ha rivelato un’elevata eterogeneità tra le prove. Per ogni prova, due attributi legati all’aroma hanno mostrato i punteggi più alti: floreale e miele per TH; persistenza e gradimento generale per THS; fruttato e vinoso per TS; intensità e speziato per C1. I punteggi più alti per gli attributi negativi (rancido, acetico e ossidato) sono stati registrati nella prova a fermentazione spontanea (C2).

In termini di gusto, la tesi TH è stata caratterizzata dalla maggiore dolcezza, dal momento che la FA non è stata completata, TS dalla maggiore intensità gustativa, C1 dall’elevata persistenza e acidità, THS dal maggiore gradimento complessiva. Per quanto riguarda la qualità complessiva, l’idromele TS è risultato il prodotto migliore, seguito dagli idromeli THS e C1.

Il grafico riportato in Figura 6, ottenuto tramite un approccio di clustering gerarchico dei dati, ha classificato le prove in base alla loro reciproca dissimilarità statistica. Questa analisi ha classificato gli idromeli utilizzando le 22 variabili dell’analisi sensoriale quantitativa. Tutte le tesi sperimentali sono state chiaramente separate in tre cluster, considerando una dissimilarità del 20,58%. È interessante notare che tutte le prove fermentate con l’impiego di un ceppo di S. cerevisiae (TS, THS e C1) sono state raggruppate nello stesso cluster.

Conclusioni cerevisiae) è stata osservata l’assenza di off-odors e off-flavours e una migliore percezione aromatica. Oltre alla maggiore produzione di alcol, i ceppi di S. cerevisiae hanno determinato un’elevata concentrazione di esteri etilici e una bassa produzione di esteri acetati. Gli esteri etilici più abbondanti presenti in queste prove erano esteri di acidi grassi associati a un aroma fruttato e floreale. In definitiva quindi, l’applicazione di ceppi di Saccharomyces e non-Saccharomyces provenienti da sottoprodotti del miele si è dimostrata la soluzione naturale per produrre idromele di alta qualità. ★

Nonostante l’impiego comune nell’idromele di ceppi di lievito di origine enologica e brassicola, in questo lavoro, per la prima volta, sono stati testati in combinazione due diversi ceppi di lievito appartenenti a generi diversi, isolati da matrici legate al miele, per valutare il loro effetto sulle proprietà fisico-chimiche di questa bevanda. I diversi inoculi hanno mostrato un miglioramento complessivo della qualità organolettica rispetto alla produzione effettuata con il solo ceppo commerciale S. cerevisiae EC1118. Nelle prove sperimentali condotte con i ceppi autoctoni (H. uvarum co-inoculato con S.

A cura di Michele Matraxia, Antonino Pirrone, Rosario Prestianni, Vincenzo Naselli, Giuliana Cinquemani, Antonio Alfonzo, Giancarlo Moschetti, Nicola Francesca

Nicola.francesca@unipa.it