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Destrani: perchè sono infestanti nella fermentazione ma importanti per l'industria?

I destrani sono composti chimici con configurazione stereochimica opposta a quella dei composti normali, possono essere formati in natura attraverso reazioni di isomerizzazione o durante la fermentazione, dove enzimi prodotti dai microrganismi possono modificare la configurazione stereochimica. La ricerca sugli effetti sulla salute dei destrani è ancora limitata e non ci sono prove definitive che dimostrino l'effetto benefico o negativo sulla salute. Per evitare la formazione di destrani durante la fermentazione è importante controllare le condizioni di fermentazione, come la temperatura, il pH e la concentrazione degli enzimi.

I destrani in laboratorio.

Il destrano è un polisaccaride estratto dalla pianta della patata ( o altre piante amidacee) e si presenta sotto forma di polvere bianca inodore e insapore. Una volta idratato il destrano diventa una sostanza gelatinosa dalla consistenza di un olio. Utilizzato come addensante e legante in diverse industrie come alimentare, farmaceutica e cosmetica, viene utilizzato per migliorare la consistenza e stabilità di prodotti come gelatine, marmellate e prodotti da forno. In farmaceutica è utilizzato per la produzione di compresse e capsule, mentre in cosmetica è utilizzato per migliorare la consistenza dei prodotti per la cura della pelle e dei capelli.

Perché nella fermentazione i destrani sono un problema?

Quando i destrani si producono nei nostri vasetti di verdure fermentate, nel kombucha piuttosto che nella ginger beer, avviene un fenomeno molto strano che trasforma la salamoia o la nostra bevanda fermentata in una sorta di gelatina o liquido vischioso dall’aspetto non proprio invitante. Questo avviene per via di una condizione di debolezza del nostro fermentato: condizioni di scarsa igiene; temperature basse; contaminazioni accidentali o altre concause. 

I microorganismi in causa proliferano al posto dei lattobacilli (desiderati invece nella fermentazione delle verdure) o dei lieviti (desiderati nelle bevande).

Quando avviene la proliferazione di questi batteri contaminanti non solo la salamoia o la nostra bevanda diventano oleose e viscide ma a lungo termine, la proliferazione incontrollata di questi microorganismi può intaccare completamente la buona riuscita del nostro fermentato. E’ un processo che va fermato (vedremo tra poco come).

Come avviene la sua formazione nella fermentazione?

Nella fermentazione, il destrano viene prodotto a partire da amidi di origine vegetale mediante l'azione di enzimi chiamati amilasi. Le amilasi sono enzimi che scompongono gli amidi in zuccheri semplici, come glucosio e fruttosio.

La fermentazione del destrano avviene in due fasi: una fase di idrolisi e una fase di fermentazione. Nella prima fase, le amilasi scompongono gli amidi in zuccheri semplici, mediante un processo chiamato idrolisi enzimatica. Nella seconda fase, i batteri o lieviti presenti nel substrato fermentano gli zuccheri semplici ottenuti, producendo destrano e anidride carbonica.

In laboratorio la fermentazione del destrano viene effettuata in ambiente controllato, sia per quanto riguarda la temperatura che per il pH, per ottenere un rendimento ottimale della fermentazione e una qualità stabile del destrano prodotto, ma nei nostri vasetti sono un “incidente di percorso” qualcosa che non dovrebbe accadere ma che accade.

Quali batteri producono i destrani in fermentazione?

I batteri implicati nella fermentazione del destrano sono principalmente del genere Leuconostoc e Streptococcus.

Leuconostoc mesenteroides è un batterio lattico che può produrre destrano mediante fermentazione degli amidi. In laboratorio viene utilizzato principalmente per la produzione di destrano da patate.

Streptococcus bovis e Streptococcus mutans sono altri batteri lattici resinosabili della fermentazione del destrano. Questi batteri producono destrani mediante fermentazione degli amidi, sono commensali di tutti gli altri lattobacilli e degli streptococchi ed è normale che per qualche motivo, prolifichino accidentalmente nei nostri vasetti. 

In ambito industriale la scelta del ceppo batterico dipende dalle esigenze specifiche dell'industria e dalle caratteristiche del substrato di partenza. Ad esempio, il ceppo batterico utilizzato dipende dal tipo di amido utilizzato per la fermentazione, dalle condizioni di fermentazione e dalle caratteristiche del destrano finale richiesto.

La filante del vino.

Nel mondo della vinificazione la filantazione del vino è conosciuta da sempre. Nota anche come malattia della filante del vino, è un problema che può verificarsi durante la produzione di vino e si caratterizza per la trasformazione del vino in una sostanza oleosa o viscida.

La malattia della filante può essere evitata attraverso una corretta gestione dell'igiene durante la produzione del vino, pulizia accurata delle attrezzature e delle bottiglie, e l'utilizzo di pratiche di conservazione adeguate (anidride solforosa). In caso di infezione, il vino colpito deve essere immediatamente eliminato per evitare la contaminazione degli altri vini.

Ma sono pericolosi per la nostra salute?

Per fortuna questo problema è solo disgustoso e preoccupante da vedere ma non produce assolutamente problemi alla nostra salute. Non ci sono molte informazioni specifiche sugli effetti negativi sulla salute dei destrani. Tuttavia, poiché i destrani sono composti chimici con configurazioni stereochimiche opposte a quelle dei composti normali dai quali derivano (saccarosio, amido, lattosio ecc…) potrebbero avere proprietà biologiche diverse.

I destrani del saccarosio e del glucosio, per esempio, sono stati osservati per avere una minore attività enzimatica rispetto ai loro isomeri normali, il che significa che potrebbero essere meno metabolizzati dall'organismo.

In generale, la ricerca sugli effetti negativi o positivi sulla salute dei destrani è ancora limitata e non ci sono prove definitive che dimostrino l'effetto negativo o positivo sulla salute degli stessi. Inoltre, non ci sono evidenze che i destrani siano pericolosi per la salute umana nei livelli in cui si trovano in natura o nell'alimentazione umana.

E' importante ricordare che la maggior parte degli studi sugli effetti negativi o benefici per la salute dei destrani sono stati condotti su animali o in vitro, quindi potrebbero non essere trasferibili all'uomo. In generale, sarebbero necessari ulteriori studi per comprendere meglio gli effetti dei destrani sulla salute umana.

Come fare per evitare la loro formazione nella fermentazione?

Per evitare la formazione di destrani durante la fermentazione, è importante controllare le condizioni di fermentazione, in modo da limitare l'attività degli enzimi che possono causare la modificazione della configurazione stereochimica dei composti.

Alcuni fattori da considerare per limitare la formazione di destrani durante la fermentazione sono:

Controllo della temperatura: la maggior parte degli enzimi che   possono causare la formazione di destrani hanno un'attività ottimale all’intervallo di temperature tra i 25 ed i 37 gradi. Mantenendo la temperatura al di fuori di questo intervallo, l'attività degli enzimi può essere limitata.

Controllo del pH: alcuni enzimi hanno un'attività ottimale in un determinato intervallo di pH. Mantenendo il pH tra 5 e 3.5, l'attività degli enzimi può essere limitata.

Scelta dei microrganismi: alcuni microrganismi producono enzimi che possono causare la formazione di destrani, mentre altri no. Scegliendo i microrganismi adatti per la fermentazione, la formazione di destrani può essere limitata. ma questo non è possibile in una fermentazione spontanea.

Controllo della concentrazione degli enzimi: la formazione di destrani può essere limitata mantenendo la concentrazione degli enzimi responsabili della formazione dei destrani al di sotto di un determinato livello. Cosa che facciamo controllando la proliferazione attraverso i primi due punti.

In conclusione. 

Se aprendo un vasetto di verdure o il tuo vaso di kombucha o di ginger bug scopri che il composto liquido si è trasformato in un gel ripugnante, non preoccuparti, forse sei in tempo per recuperare tutto. Puoi consumare comunque il prodotto (in caso di verdure), magari cuocendole, sapendo che i destrani non sono dannosi per la nostra salute e puoi soprattutto tentare di recuperare il tutto attraverso questi due medodi:

Cerca di abbassare il pH della tua solutione in una maniera artificiale (aggiunta di kombucha, aggiunta di starter acido, aggiunta di succo di limone.

Cerca di scuotere ed agitare (se possibile) il contenuto. Questo attività fisica scioglierà la gelatina ed è probabile che il tuo composto torni normale. E’ probabile ma non è detto che sia sufficiente. Se reputi che il prodotto sia compromesso ti consiglio di buttare tuto e ricominciare da capo!

Redatto da Marco Fortunato per I'm in fermentation