Quando pensiamo al lievito di birra, la prima immagine che ci potrebbe venire in mente è quella di piccoli granuli secchi o di un panetto morbido e umido, utili per far lievitare gli impasti. Ma cosa succede realmente a livello microscopico? Questo articolo esplora il ruolo del lievito di birra e dello zucchero nel processo di fermentazione, offrendo una spiegazione dettagliata e supportata da esperimenti.
Il Lievito di Birra: Un Organismo Microscopico
Dal punto di vista scientifico, il lievito di birra è composto da colonie di funghi unicellulari (Saccharomyces cerevisiae). Questi microrganismi sono essenziali per la panificazione e la produzione di birra e vino, dove svolgono un ruolo fondamentale.
In questo video abbiamo preso una piccola quantità di un cubetto di lievito fresco e lo abbiamo sospeso in acqua. Successivamente abbiamo prelevato una goccia della sospensione appena formata e l'abbiamo osservata direttamente al microscopio. Quello che si può osservare sono tantissime microscopiche sferette, simili per dimensioni a quelle dei globuli rossi, ovvero tra i 5 e i 10 micrometri (millesimi di millimetro) di diametro.
Ognuno degli ovali chiari che potete vedere nell'immagine qui sotto, che abbiamo realizzato al microscopio, non è altro che una singola cellula di Saccharomyces cerevisiae. Le cellule sono più piccole o più grandi anche a seconda del loro stadio di sviluppo.
Lievito di birra (cellule di Saccharomyces cerevisiae) al microscopio
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Questo organismo non è né una pianta né un animale, bensì un fungo di dimensioni microscopiche. Sono funghi essenziali per la panificazione e la produzione di birra e vino, dove svolgono un ruolo fondamentale: si nutrono degli zuccheri presenti nell’impasto o nel mosto e li metabolizzano trasformandoli in anidride carbonica (un gas) ed etanolo (comunemente noto come alcol etilico). Queste due sostanze sono quelle che fanno gonfiare e crescere l'impasto per pane e pizza. Durante la cottura dell'impasto, però, il calore uccide le cellule del lievito e al tempo stesso permette all'anidride carbonica di espandersi e gonfiare gli impasti.
Il Ruolo dello Zucchero nella Fermentazione
Il lievito di birra si nutre di zuccheri, trasformandoli in anidride carbonica e alcol etilico. Questo processo è noto come fermentazione. L'anidride carbonica prodotta rimane intrappolata nella maglia glutinica dell'impasto, facendolo lievitare.
Per ottenere un bel pane leggero ed alveolato bisogna sviluppare bene le proteine contenute nella farina per creare una gabbia glutinea più o meno forte per intrappolare l’anidride carbonica generata dal lievito durante la lievitazione. Aggiungendo zucchero all’impasto, si fornisce più nutrimento al lievito di birra che quindi si moltiplica meglio e genera più anidride carbonica.
Uno dei motivi per cui il pane che si compra nei panifici e’ più sviluppato, leggero e colorato rispetto a quello che tipicamente si fa in casa e’ che i panettieri professionisti aggiungono il malto alla maggior parte degli impasti. Il malto serve a nutrire il lievito che di conseguenza fa crescere meglio il pane. Siccome molti appassionati di arte bianca fanno fatica a trovare il malto per fare il pane in casa, in moltissime ricette il malto viene sostituito con lo zucchero. Cerchiamo di capire perché.
Esperimento: Lievito, Zucchero e Anidride Carbonica
Per dimostrare l'effetto dello zucchero sulla produzione di anidride carbonica da parte del lievito, è possibile effettuare un semplice esperimento. Questo esperimento di scienza per i bambini delle scuole medie fa vedere come il lievito nutrito con lo zucchero generi molta più anidride carbonica di quello senza zucchero.
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Materiali:
- Due contenitori trasparenti
- Acqua tiepida
- Lievito di birra
- Zucchero
- Due palloncini
Procedimento:
- Sciogliere una quantità di lievito in due contenitori separati con acqua tiepida.
- Aggiungere zucchero a uno dei contenitori e mescolare.
- Coprire entrambi i contenitori con un palloncino.
- Osservare i risultati.
Risultati:
Il palloncino sul contenitore con lo zucchero si gonfierà più rapidamente e raggiungerà dimensioni maggiori rispetto al palloncino sul contenitore senza zucchero. Questo dimostra che lo zucchero fornisce al lievito il nutrimento necessario per produrre più anidride carbonica.
Direi che l’esperimento sia riuscito ed abbia dimostrato che aggiungere zucchero all’impasto dia più nutrimento al lievito che di conseguenza generare più anidride carbonica che fa lievitare meglio il pane.
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Fermentazione alcolica del lievito di birra
Controversie e Approfondimenti
Vi propongo un punto di vista alternativo di Paolo che ha scritto un bellissimo libro per la panificazione in casa che trovate qui. Anche lui ha fatto un esperimento più completo utilizzando anche la farina e provando a fare il pane senza zucchero, con lo zucchero e con il malto. Trovate l’esperimento e la spiegazione sul sito di Paolo. Sono d’accordo che il malto faccia la differenza. Per quanto riguarda lo zucchero, mi ripropongo di fare ancora un po’ di ricerca perché’ mi sembra strano che tantissime ricette anglosassoni lo richiedano e non serva a niente.
Il Contesto Storico della Fermentazione
La comprensione del processo di fermentazione ha una lunga storia, segnata da teorie errate e scoperte rivoluzionarie. All'inizio dell'Ottocento, la Francia aveva già un settore vitivinicolo molto avanzato, che rappresentava un importante fattore economico nazionale. Quindi fu lo stesso governo a stimolare e supportare le ricerche sul vino. Ad esempio, nel 1803 l’Istituto di Francia offrì un premio in 1 Kg di oro, riproposto nel 1805, a chi fosse stato in grado di dare risposte alle domande sulla fermentazione alcolica, ma nessuno fu in grado di farlo.
All’inizio dell’Ottocento si continuava a cercare una spiegazione sul perché della fermentazione solo da un punto di vista prettamente chimico. La teoria presa in maggior considerazione, qualche anno più tardi, fu quella del famoso chimico tedesco Justus von Liebig. Egli ipotizzò che la reazione avvenisse per via del moto delle molecole. Una spiegazione puramente chimica era la più accettabile e lineare col pensiero di quel tempo.
All’epoca si conosceva già l’esistenza dei microrganismi, ma non erano presi molto in considerazione. Il pensiero dominante dell’epoca era che i microrganismi fossero un mondo a parte, da non prendere in considerazione, un universo in miniatura che non poteva avere influenza sul nostro. Inoltre da secoli predominava il cosiddetto vitalismo, già accennato rapidamente con van Helmont. Secondo questo pensiero, largamente diffuso, le leggi chimico-fisiche (che erano via via scoperte) riguardavano essenzialmente la materia inanimata, solo secondariamente gli esseri viventi. Si continuava a credere che i fenomeni della vita avessero proprietà particolari (dette “psico-chimiche”) e che fossero governati da leggi proprie.
L’esistenza di un mondo microscopico, già ipotizzata da alcuni, fu dimostrata per la prima volta dall’olandese Anton van Leeuwenhoek nel XVII secolo. Riuscì a perfezionare i primi microscopi, ottenendo un ingrandimento mai visto prima (fino a 270 volte!). Con questo strumento riuscì ad osservare per la prima volta dei microrganismi nel 1676.
Pasteur dimostrò il ruolo del lievito nella fermentazione alcolica e come questa fosse un fenomeno fisiologico. Capì anche che il lievito svolge la fermentazione alcolica in assenza di ossigeno. Se questo è presente, il lievito si sviluppa ugualmente, ma la fermentazione alcolica è inibita.