lunedì 27 maggio 2019

A Caccia di Lactobacillus

Con gli strumenti giusti è possibile catturare batteri,
in ogni parte, in ogni luogo.


Per dare la caccia a lieviti e batteri, le cortecce, le piante, i fiori e la frutta sono le migliori sorgenti di flora microbiologica. Dopo le prime esperienze con Saccharomyces (per saperne di più clicca qui), Microrganismi Acidificanti (per saperne di più clicca qui) e alcuni mesi di inattività ho ripreso in mano il mio laboratorio domestico CondorLAB, grazie ad un nuovo e stimolante progetto sul gruppo batterico più comune nelle fermentazioni acide.

I Lactobacillus 
Batteri
Il genere Lactobacillus racchiude il gruppo di batteri responsabili della produzione di acido lattico, attraverso la fermentazione degli zuccheri. Sono batteri Gram-positivi a forma di bastoncello, senza membrana esterna, sono procarioti (anucleati) diversamente dai lieviti Saccharomyces e Brettanomyces che sono eucarioti (nucleati). Questi batteri sono anaerobi facoltativi, possono fermentare sia in presenza di ossigeno che in assenza, ma generalmente crescono senza. Attualmente sono state identificate più di 150 diverse specie di Lactobacillus. Tale genere batterico produce acido lattico, un acido più gradevole rispetto a quello acetico, dai sentori piacevoli e poco incisivi.  Tuttavia, alcuni sentori se uniti ad altri sottoprodotti della fermentazione contribuiscono ad apportare alla birra un carattere aspro e penetrante, che troviamo spesso nelle birre a fermentazione selvaggia. Nell'ambito birrario i lactobacillus sono i batteri protagonisti di tutte le birre acide e si possono generalmente dividere in Omofermentanti (producono solo acido lattico) e Eterofermentanti (producono sia alcol che acido lattico). Un esempio di Lactobacillus Omofermentanti sono i Delbrueckii, mentre quello dei Lactobacillus Eterofermentanti sono i Brevis. I Delbrueckii sono il genere più comune per la birrificazione, utilizzano glucosio per produrre acido lattico e anidride carbonica. Mentre tutti gli Eterofermentanti (come i Brevis) producono valori alti di diacetile e altre sostanze, dall'acido simile a quello acetico, all'isovalerico e l'isobutirrico (generalmente attribuibili ai Brettanomyces). Ipoteticamente si potrebbe completare la fermentazione di un mosto con solo Lactobacillus Eterofermentanti , capaci appunto di produrre sia alcol che acido lattico. In presenza di etanolo e lisina, gli Eterofermentanti possono sintetizzare le Tetraidropiridine con un sentore di topo.

Solitamente la temperatura ideale per i Lactobacillus si aggira intorno ai 37 °C, diversamente dalle consuete condizione termiche di fermentazione e maturazione. In presenza di condizioni favorevoli (come temperatura e nutrienti) tali batteri si riproducono in poco tempo, mentre la crescita  diminuisce in presenza di altri microorganismi e può essere inibita da alti livelli di alcol, acido lattico e dagli acidi rilasciati dai luppoli. Proprio la presenza di questi acidi dei luppoli contribuisce a ritardare la crescita della maggior parte della specie. Lo sviluppo di diversi ceppi omofermentanti è inibito dagli acidi prodotti dal luppolo diversamente per gli eterofermentanti  molto più resistenti. Inoltre la loro riproduzione avviene fino al raggiungimento di un pH di 3,8 circa.

Perchè catturare Lactobacillus?
Alcuni hanno lo spirito dell'avventura 
Premesso che generalmente in commercio si possono trovare diverse specie di Lactobacillus, basta farsi un giro online o in qualunque negozio di attrezzature e materie prime per l'homebrewing. Detto questo, passiamo alla questione principale. Perchè catturare Lactobacillus? Semplicemente perchè alcune persone per fortuna hanno lo spirito dell'avventura. Inoltre, l'idea di vedere i risultati del proprio lavoro nella birra finita, dopo poco tempo, grazie al metodo Kettle Souring (una tecnica innovativa utilizzata nell'homebrewing e tra i birrifici commerciali) risulta una spinta ulteriore. In poche parole, tramite l'impiego di una cultura di lactobacilli si ottiene un mosto acidificato senza preoccuparsi di possibili contaminazioni della strumentazione. I batteri vengono eliminati prima di arrivare alla fermentazione, durante il processo di bollitura  (per saperne di più clicca qui).

Dove catturarli?
Ovunque si voglia
Alimenti ottenuti con Lactobacillus
Questi batteri hanno il privilegio di trovarsi dappertutto, praticamente su qualsiasi superficie riusciamo a pensare. Inoltre, molti alimenti (crauti, cetriolini fermentati, ricotta con colture lattiche vive, kefir, the kombucha, miso, tempeh, ecc.) e probiotici vengono ottenuti proprio tramite l'utilizzo di Lactobacillus.
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Utilizzando Probiotici
Scegliere quelli giusti
Probiotici a base di Lactobacillus Plantarum
I probiotici sono batteri in grado di arrivare vivi fino all'intestino, dove riescono a riprodursi e migliorare la salute umana. Solo pochi i batteri lattici in grado di compiere processi di trasformazione utili per l'uomo, per essere riconosciuti come probiotici. Questi integratori vengono usati per equilibrare le funzioni intestinali, rinforzare le difese immunitarie e coadiuvare l'azione degli antibiotici.

Con le giuste informazioni possiamo utilizzare "alcuni" probiotici commerciali, come fonte per ottenere delle colture di Lactobacillus, utili per acidificare la nostra birra. Avete capito bene, non tutti i probiotici possono essere usati allo scopo brassicolo,  quelli da evitare possono produrre sapori ed odori sgradevoli che rovinerebbero irrimediabilmente la birra. Dunque, vediamo nello specifico quali batteri evitare e quali usare.

Clostridium
Evitare il genere Clostridium. Comprende bacilli anaerobi obbligati (Gram-positivi) in grado di formare spore se le condizioni ambientali sono avverse. Questi batteri possono produrre acido butirrico, dall'odore di parmigiano e vomito.

Enterococcus Faecium
Evitare il genere Enterococcus Faecium. E' un cocco Gram-positivo appartenente al genere Enterococcus, che si trova comunemente nelle feci dell'uomo e di molti animali. Questi batteri possono produrre ammine bioattive, dall'odore di feci e putrefazione, piuttosto sgradevoli. Queste stesse ammine bioattive sono spesso un grave fattore allergico per le persone.

Bacillus
Ereus, Clausii e Pumilus
Non usate enterogermina Bacillus Clausii
Evitare il genere Bacillus. Sono batteri Gram-positivi appartenenti al phylum Firmicutes. Generalmente il genere Bacillus Ereus, Clausii e Pumilus producono diacetile e possono produrre ammine bioattive, spesso un grave fattore allergico per le persone.

Amilasi
Evitare probiotici contenenti amilasi e protinasi. Questa combinazione di amilasi e protinasi potrebbe danneggiare il corpo e il sapore della birra finita.

In base alle mie conoscenze non escludo ci possano essere altri generi pericolosi per la birra e la salute delle persone.

 Streptococco, Leuconostoc e Bifidobacteria
La presenza di questi organismi (Leuconostoc, Bifidobacteria e Streptococco Termofilo) non dovrebbe essere molto rilevante ai fini della birrificazione. Il mosto prodotto tra le mura di casa non è nutrizionalmente compatibile con queste specie. Mi spiego meglio. In base alle tecniche e agli strumenti domestici, difficilmente questi stessi microorganismi riuscirebbero a crescere in un mosto di birra.  Nonostante ciò, questi microorganismi in una ipotetica crescita dovrebbero acidificare il mosto con odori per nulla eccessivi. Di conseguenza, l'utilizzo di probiotici con questi organismi non risulta un aspetto molto rilevante nelle produzioni casalinghe.

Saccharomyces
Segnalo ulteriormente la possibile presenza di Saccharomyces (principalmente Saccharomyces  Boulardii) in alcuni probiotici. Suggerisco di evitare l'utilizzo di questi integratori, ma in realtà la motivazione risiede nell'eventuale competizione tra Lactobacillus e Saccharomyces, limitando l'acidificazione. Tuttavia potrebbe risultare un esperimento interessante.

Lactobacillus
Plantarum e Ramnosis
Utilizzate i generi con la capacità di nutrirsi senza un rilascio di aromi eccessivi. In base alle mie conoscenze dirette e indirette,  i probiotici da utilizzare sono quelli con i batteri Plantarum  e il Ramnosis. Inoltre risultano proprio i due probiotici più utilizzati nella birrificazione casalinga. In conclusione ogni probiotico contenende Lactobacillus, Bifidobacteria,  Streptococcus Thermophilus Leuconostoc, possono essere ipoteticamente utilizzabili. Ulteriormente è indispensabile impiegare prodotti che sono stati conservati adeguatamente a basse temperature, perchè la vitalità dei Lactobacillus diminuisce rapidamente.

Procedimento di propagazione 
L’obiettivo principale è quello di ottenere Lactobacillus usando probiotici. Preparare un mosto di partenza standard (1.040 OG) da un litro con nutrienti e aggiungere 2 o 3 cucchiaini se in formato liquido, diversamente dovrebbe bastare 1 o 2 pasticche. Lasciare il tutto ad una temperatura compresa tra i 38 e 43 °C, per 24 ore circa.

Risultato
Utilizzando queste colture di Lactobacillus si dovrebbe ottenere un acidità tra i 3 e i 3,5 di pH, in 24 ore. Non dovrebbero essere prodotti aromi eccessivi o sapori sgradevoli.
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Utilizzando Yogurt
Non pastorizzato
Lo yogurt subisce un processo di fermentazione durante il quale un glucide, tipicamente il lattosio ma non solo, è trasformato in acido lattico. Viene prodotto facendo fermentare il latte tramite l'attività di di specifici gruppi batterici, principalmente Lactobacillus Bulgaricus, Acidophilus e Streptococcus Thermophilus. Diversi ceppi Acidophilus producono tossine che possono uccidere le altre specie di Lactobacillus presenti.

Procedimento di propagazione
L’obiettivo principale è quello di ottenere Lactobacillus usando yogurt, non pastorizzato. Quello greco (non grasso e non pastorizzato) dovrebbe garantire risultati migliori. Basta preparare un mosto di partenza standard (1.040 OG) da un litro con nutrienti e aggiungere dai 2 ai 4 cucchiaini di yogurt. Lasciare il tutto ad una temperatura compresa tra i 38 e 43 °C, per 24 ore circa.

Risultato
Utilizzando queste colture di Lactobacillus si dovrebbe ottenere un acidità tra i 3 e i 3,5 di pH, in 24 ore. Non dovrebbero essere prodotti aromi eccessivi o sapori sgradevoli.
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Utilizzando Grani
Lactobacillus Selvaggi
La mietitura dell'orzo fa da sfondo all'intero progetto 
Durante un giro in macchina ho notato la bellezza della mietitura dell'orzo. Mi sono dovuto fermare e realizzare alcuni scatti fotografici, nonostante non sia un fotografo neanche per passione. La bellezza del raccolto mi aveva ammaliato, l'idea di ottenere molto di più di qualche scatto era risonante. Allora decisi di utilizzare quello stesso orzo per la Maltazione e il recupero degli stessi Lactobacillus Selvaggi. In questo caso il risultato è un'incognita, dalla buccia dei chicchi potrebbe uscire di tutto. Le popolazioni microbiche presenti possono variare notevolmente tra i diversi malti e i rispettivi anni  di raccolta. Sarebbe opportuno usare malti base anche solo per una questione di costi, mentre il malto di segale dovrebbe garantisce risultati migliori, stando ai dati ottenuti con le mie esperienze.

Procedimento di propagazione
L’obiettivo principale è quello di ottenere Lactobacillus usando semplicemente chicchi, di orzo, frumento o segale. Basta preparare un mosto di partenza standard (1.040 OG) da un 1,5 litri, con nutrienti. Dove aggiungere acido lattico o citrico per abbassare il pH dello stesso mosto, su valori tra i 4 e i 4,5. Quest'ultimo passaggio è indispensabile per inibire gli organismi indesiderati. Successivamente vanno immessi dai 400 ai 500 gr di malto. Subito dopo l'inoculo del campione, volendo si può aumentare il volume dello starter con semplice acqua gassata, per eliminare l'ossigeno e ridurrà lo spazio interno. Inoltre dovrebbe essere utilizzato il tappo con gorgogliatore. Lasciare il tutto ad una temperatura compresa tra i 38 e 43 °C, per 2 o 3 giorni circa. Una volta passati i 2 o 3 giorni, basta filtrare i grani con un colino. Nel caso di assenza di aromi sgradevoli l'intero starter può essere usato o conservato in frigo per due o tre settimane.


E' importante non bere il mosto degli starter ottenuto dai grani. Il mosto fermentato da questi chicchi potrebbe contenere patogeni, come la Salmonella Bongori. Sarebbe più sicuro aspettare la fine della successiva fermentazione con del lievito. Uno studio sulla diversità batterica, sui chicchi di orzo maltato (esami effettuati su due diverse aziende maltatrici, nel 2010 e 2011), ha accertato la presenza dei più grandi gruppi batterici (Enterobacter, Sphingobacterium, Weissella, Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Acinetobactere, Strenotrophomonas, Leuconostoc, Pseudomonas, Wautersiella, Cryseobacterium, Curtobacterium e Propionobacterium).

Risultato
Utilizzando queste colture selvagge di Lactobacillus si dovrebbe ottenere un acidità tra i 3 e i 3,5 di pH, in 48 ore. La coltura finita non dovrebbe produrre aromi e sapori sgradevoli per essere utilizzabile. Per una questione di semplicità possiamo dire che queste fermentazioni sono prevalentemente ottenute da Lactobacillus Omofermentati, che appare il ceppi più probabile da trovare sulle bucce dei cereali in natura.
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Utilizzando Kefir
Non pastorizzato
Lactobacillus da Kefir
Il kefir o chefir è una bevanda ricca di fermenti lattici ottenuta dalla fermentazione del latte. Contiene circa lo 0,8% di acido lattico, ha un gusto fresco ed è un alimento nutriente. Originario del Caucaso, è tuttora molto popolare nell'ex Unione Sovietica.

Procedimento di propagazione
L’obiettivo principale è quello di ottenere Lactobacillus usando Kefir. Basta preparare un mosto di partenza standard (1.040 OG) da un litro con nutrienti e aggiungere dai 2 ai 4 cucchiaini di yogurt. Lasciare il tutto ad una temperatura compresa tra i 38 e 43 °C, per 24 ore circa.

Risultato
Utilizzando queste colture di Lactobacillus si dovrebbe ottenere un acidità tra i 3 e i 3,5 di pH, in 24 ore. Non dovrebbero essere prodotti aromi eccessivi o sapori sgradevoli.
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Crescita su Piastra
Terreni Selettivi
Questi particolari terreni di coltura favoriscono la crescita solo di specifici microrganismi, grazie alla presenza di fattori che inibiscono lo sviluppo delle altre specie. Questi fattori vengono chiamati sostanze inibenti. Detto questo, per isolare i diversi microrganismi presenti nei campioni iniziali, occorre avere o creare dei terreni selettivi. Un argomento sicuramente molto interessante con molteplici soluzioni, dettate principalmente dalle pratiche che si adattano meglio alle proprie esigenze.

Per terreni di coltura si intende una soluzione solida o liquida, contenente sostanze nutritive per la crescita e la ricerca microbica.
Test sui Batteri Lactobacillus
MRS Agar with Tween® 80
Terreno in polvere indicato per la coltivazione e l’isolamento dei lattobacilli. Il sodio acetato e l’ammonio citrato intensificano la crescita dei lattobacilli, mentre il magnesio solfato è inserito per motivi precauzionali poichè l’estratto di lievito dovrebbe fornire una quantità di magnesio sufficiente alla loro crescita.

70,2 g di MRS Agar o 55,2 g di MRS Broth 
1000 ml di acqua distillata fredda

Preparazione: Aggiungere il terreno e l'acqua fredda distillata nella beuta. Risulta importantissimo l'utilizzo di occhiali, schermo facciale e guanti, per proteggersi durante l'utilizzo dell'HLP. Tramite agitazione continua e costante serve portare il tutto ad ebollizione (in autoclavare a 121°C per 15 minuti), chiudendo prima la beuta con del cotone permeabile. Successivamente raffreddare il terreno fino a temperatura di 45 °C, versando poi 10/15 ml di terreno e 1 ml di campione, per ogni provetta. Utilizzare provette sterili con tappo avvitabile da 16X150 mm. In funzione del tipo Lactobacillus e di ricerca da eseguire incubare tra i 35 °C e i 42°C per 48 ore, mentre per i soli lattobacilli psicrofili 25°C per 5 giorni. Durante questa fase sarebbe opportuno evitare contaminazioni e condensa.

Per il conteggio dei Lactobacillus Bulgaricus nello yogurt seminare 1 mL delle diluizioni decimali del campione in piastre sterili. Addizionare 15 ml di MRS Agar acidificato a pH 5,4 (consiglio l’uso di acido acetico), lasciare solidificare ed incubate a 37°C in anerobiosi per 72 ore. Durante questa fase sarebbe opportuno evitare contaminazioni e condensa.


Questo post è solo a scopo informativo, sulle mie esperienze, non mi assumo la responsabilità su ciò che farete e sui danni che potrete causare.

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