Microbial engineering of flavour compounds from African oil bean seed (AOBS) (Pentaclethra macrophylla)

Nelle pianure umide dell'Africa occidentale, un albero leguminoso noto come fagiolo dell'olio africano produce semi che sono inedibili allo stato crudo. Questi semi grigiastri e duri contengono composti tossici che devono essere rimossi prima che possano essere consumati. Per generazioni, le comunità si sono affidate a un metodo tradizionale per renderli sicuri: l'immersione in acqua, la bollitura e poi il lasciare che i semi riposino in un involucro caldo e avvolto per diversi giorni. Questo processo, chiamato fermentazione, trasforma i cotiledoni duri e tossici in un condimento morbido e saporito noto come ugba, che è un alimento base in molti piatti nigeriani. Tuttavia, questa pratica antica è una scommessa. Poiché si basa su qualunque vita microscopica si trovi casualmente nell'aria o sulle foglie di avvolgimento, il prodotto finale può variare enormemente nel gusto e nella consistenza, e talvolta può ospitare batteri nocivi che causano deterioramento o malattie.

Gli scienziati sospettano da tempo che specifici microbi benefici siano i veri architetti di questa trasformazione, ma individuare esattamente quali siano quelli che svolgono il lavoro e come cambino la chimica del cibo è stato difficile. L'obiettivo della moderna scienza alimentare in quest'area è allontanarsi dall'imprevedibilità della natura e muoversi verso un processo controllato. Identificando i batteri specifici responsabili della creazione dei sapori e delle consistenze desiderabili, i ricercatori sperano di standardizzare la produzione di questa prelibatezza, garantendo che sia sicura, costante e nutriente ogni volta. Ciò richiede la comprensione di come diversi lavoratori microscopici interagiscano con i grassi e le proteine del seme per creare l'aroma complesso e il gusto che definiscono una buona partita di ugba.

In uno studio recente, i ricercatori hanno deciso di testare questa idea utilizzando il seme del fagiolo dell'olio africano, localmente noto come Pentaclethra macrophylla. Iniziarono isolando due tipi specifici di batteri che si trovano spesso nelle fermentazioni tradizionali: Bacillus subtilis, un microbo robusto noto per la scomposizione delle proteine, e Lactobacillus fermentum, un tipo di batterio lattico spesso associato ai probiotici. Per vedere come questi microbi lavorino da soli e insieme, il team preparò lotti di semi bolliti e li inoculò con queste colture. Crearono quattro gruppi distinti: un lotto fermentato solo con Bacillus subtilis, un altro solo con Lactobacillus fermentum, un terzo dove entrambi venivano aggiunti insieme, e un gruppo di controllo finale che subiva il metodo di fermentazione tradizionale non controllato. Monitorarono questi campioni per un periodo di quattro giorni, prendendo piccole porzioni ogni ventiquattro ore per analizzare i cambiamenti chimici che avvenivano all'interno.

I ricercatori usarono una macchina sofisticata chiamata gas cromatografo-spettrometro di massa per agire come un microscopio chimico. Questo dispositivo separa i composti volatili rilasciati dai semi, permettendo al team di identificare esattamente quali molecole fossero responsabili dell'odore e del gusto. Quando esaminarono i semi fermentati solo con Bacillus subtilis, scoprirono che il processo generava principalmente acidi grassi. Questi sono i mattoni dei grassi e, in questo contesto, formavano l'ossatura del profilo aromatico. I semi fermentati solo con Lactobacillus fermentum seguirono un percorso diverso, producendo un'alta concentrazione di aldeidi, una classe di composti organici spesso responsabili di aromi pungenti o freschi. Tuttavia, il risultato più significativo emerse dal lotto in cui erano presenti entrambi i microbi. In questa coltura mista, il panorama chimico cambiò drasticamente. Invece di semplici acidi o aldeidi pungenti, i semi divennero ricchi di esteri.

Gli esteri sono composti chimici che si formano quando un acido e un alcol reagiscono e, nel mondo del cibo, sono famosi per fornire aromi fruttati, dolci e piacevoli. Lo studio mostrò che dopo settantatré ore di fermentazione con la coltura mista, i semi erano dominati da questi composti esteri, insieme a una diversificata gamma di acidi grassi che sono considerati benefici per la salute umana. Il metodo tradizionale, non controllato, produceva una grande varietà di composti aromatici, ma portava anche il rischio di includere organismi di deterioramento e patogeni. Al contrario, la coltura mista controllata produceva un profilo di sapore robusto e complesso senza i rischi per la sicurezza della fermentazione selvatica. I ricercatori osservarono che la combinazione specifica di Bacillus subtilis e Lactobacillus fermentum lavorava in modo complementare, con il primo che scomponeva la struttura del seme e il secondo che assisteva nello sviluppo del gusto finale.

Lo studio tracciò anche come questi cambiamenti chimici si evolvessero nel tempo. Nella coltura mista, la diversità degli acidi grassi aumentava con il progredire della fermentazione. Al traguardo delle settantatré ore, i semi contenevano una ricca miscela di acido oleico, acido dodecanoico e altri acidi grassi salutari che sono noti per sostenere la salute del cuore e ridurre l'infiammazione. La presenza di questi specifici composti suggerisce che la fermentazione controllata faccia di più del semplice rendere i semi commestibili; essa potenzia attivamente il loro valore nutritivo. I ricercatori notarono che, sebbene il metodo tradizionale possa produrre un buon risultato, è inconsistente. L'approccio controllato utilizzando questi due starter specifici produceva costantemente un prodotto con un profilo di sapore superiore e prevedibile, caratterizzato dai piacevoli esteri che sono molto apprezzati nei legumi fermentati.

In definitiva, la ricerca dimostra che la magia dell'ugba non è un mistero del caso, ma il risultato di specifiche interazioni biologiche. Utilizzando una combinazione di Bacillus subtilis e Lactobacillus fermentum, i produttori possono creare in modo affidabile un prodotto di semi fermentati che sia sicuro, nutriente e delizioso. Lo studio conclude che fermentare i semi per settantatré ore a una temperatura e un pH specifici con questa coltura mista è il metodo ottimale per ottenere queste trasformazioni biochimiche. Questa scoperta offre una via chiara per standardizzare la produzione di questo alimento tradizionale, garantendo che la prossima generazione di consumatori possa godere di una versione costante e sicura di questo pilastro culturale, libera dall'imprevedibilità del processo di fermentazione selvatica.