Artículo #199
En busca de la distinción fermentativa
En la búsqueda constante de la excelencia enológica, la fermentación del vino emerge como un proceso fundamental donde las levaduras desempeñan un papel protagónico. Este proceso, que transforma el mosto de uva en una bebida compleja y aromática, está intrínsecamente ligado a la actividad metabólica de microorganismos, especialmente de la especie Saccharomyces cerevisiae. Sin embargo, en los últimos tiempos, el escrutinio científico ha revelado que las llamadas levaduras no-Saccharomyces también contribuyen significativamente a la calidad sensorial del vino, desafiando así la percepción tradicional que las consideraba como agentes indeseables en la fermentación. Este cambio de paradigma ha suscitado un interés renovado en la investigación enológica, impulsando el estudio de la diversidad microbiana y sus efectos en la composición química y el perfil aromático del vino. En este contexto, el presente trabajo se propone explorar las distintas facetas de la fermentación del vino, enfocándose en el papel de las levaduras no-Saccharomyces y su potencial para enriquecer la experiencia sensorial del producto final.
Texto destacado
Las levaduras no-Saccharomyces emergen como elementos clave en la elaboración del vino, ofreciendo nuevas posibilidades para enriquecer su perfil aromático y sensorial.
En este sentido, podría entenderse que el vino es una matriz compleja que involucra compuestos de diferente naturaleza química, siendo los compuestos volátiles los principales responsables de la calidad aromática del vino. El aroma y el sabor del vino se obtienen de muchos compuestos volátiles formados durante la fermentación alcohólica (FA), incluidos alcoholes, ésteres, ácidos orgánicos, fenoles, tioles, monoterpenos y norisoprenoides. La formación de éstos se debe principalmente al metabolismo de las levaduras durante la FA. Varios estudios en el campo de la microbiología han reportado que Saccharomyces cerevisiae es la responsable de la FA, influyendo en la calidad sensorial del vino y afectando la actividad metabólica de otros géneros y especies de levaduras, denominadas no-Saccharomyces, impactando positivamente a la calidad sensorial.
En virtud de las investigación llevadas a cabo en los últimos años, las levaduras no-Saccharomyces, consideradas hasta hace poco como levaduras indeseables o de deterioro, pueden mejorar la composición química y el perfil aromático del vino. La actividad de éstas se considera fundamental para el perfil aromático final del producto. Así, el metabolismo de estos microorganismos podría ser un factor decisivo que influya fuertemente en el aroma del vino, repercutiendo en su calidad. Sin embargo, existen pocos estudios que expliquen el impacto de las levaduras no-Saccharomyces en el perfil aromático. En esta revisión se resumen aspectos relevantes en la síntesis de compuestos aromáticos por levaduras no-Saccharomyces.
El estudio de las levaduras implicadas en el proceso de fermentación del vino ha demostrado que los principales géneros de levaduras son Saccharomyces, Metschnikowia, Debaryomyces, Hanseniaspora, Kloeckera, Pichia y Torulaspora (Fleet et al., 1984). A pesar de la gran cantidad de géneros involucrados en este proceso, se ha identificado que la especie responsable de la FA es S. cerevisiae.
Actualmente, los enólogos utilizan cultivos iniciadores de S. cerevisiae para homogeneizar la microbiota fermentativa y evitar que prevalezcan especies de levaduras no deseadas en el proceso de fermentación. Estos cultivos se posicionan rápidamente frente al resto de levaduras, asegurando así la calidad del producto final sin verse condicionado por el resto de las especies de microorganismos presentes en la fermentación. Sin embargo, esta homogenización podría impactar negativamente sobre la tipicidad de los vinos, involucrando atributos sensoriales. Esto último aún genera el debate sobre la utilización o no de inóculos de S.cerevisiae, ya que entregan uniformidad a costa de una disminución en la complejidad aromática del producto final.
El estudio de las levaduras
En relación a esto, es que se han realizado numerosos trabajos correlacionando la cepa de S. cerevisiae utilizada versus el aroma del vino obtenido (Coghe et al., 2004). Así, varios reportes en el campo de la microbiología del vino han informado que no sólo S. cerevisiae tiene efecto sobre la calidad sensorial del vino, sino que también lo haría la actividad metabólica de otros géneros y especies de levaduras, denominadas no-Saccharomyces, las que afectan positivamente la calidad sensorial. No obstante, a pesar del potencial aromático de estas levaduras, la mayoría de ellas tienen una baja capacidad fermentativa, debido a su baja tolerancia al alcohol, no pudiendo finalizar la fermentación. Estas características han limitado su uso en la industria, a pesar de su potencial.
Actualmente, una de las estrategias empleadas por la industria es el uso de cultivos mixtos de especies no-Saccharomyces con cepas de S. cerevisiae. Esto representa una herramienta útil que permite aprovechar las cualidades sensoriales de especies no-Saccharomyces y la aptitud fermentativa de S. cerevisiae, favoreciendo la complejidad sensorial y, por tanto, la calidad del vino obtenido (Maurizio Ciani et al., 2010).
Entre las levaduras no-Saccharomyces, Torulaspora delbrueckii ha ganado interés en la industria vitivinícola porque modifica las propiedades aromáticas de los vinos finales de forma muy positiva, produciendo mayores niveles de ésteres frutales, tioles y terpenos, y menores cantidades de alcoholes superiores, por lo que respetando el carácter inicial de la uva (Azzolini et al., 2015; Belda et al., 2017; Renault et al., 2016). Además, T. delbrueckii suele producir bajas concentraciones de ácido acético (Bely et al., 2008), uno de los principales parámetros de calidad en la producción de vino.
Adicionalmente, se ha informado que T. delbrueckii produce vinos con mayores niveles de glicerol (Belda et al., 2015) y, en consecuencia, con menores concentraciones de etanol (Contreras et al., 2014). Esta es una característica relevante actualmente, porque, como consecuencia del cambio climático, se ha observado un aumento en la concentración de azúcar en el mosto, dando como resultado vinos con mayor contenido alcohólico.
Durante la fermentación alcohólica, la producción de etanol suele ser superior al 12% (v/v), por lo que los microorganismos asociados deben tener mecanismos de resistencia a este compuesto. En la práctica, el fenotipo de resistencia al etanol entre las levaduras enológicas es heterogéneo, siendo S. cerevisiae la que presenta mayor nivel de resistencia y la encargada de liderar la fermentación alcohólica. Sin embargo, las especies de levaduras distintas de Saccharomyces desempeñan un papel importante durante las primeras etapas de la fermentación alcohólica espontánea, cuando la concentración de etanol no es muy alta (Taillandier et al., 2014).
Debido a esto último, es que actualmente se utiliza la estrategia de fermentaciones mixtas y/o secuenciales, que combina levaduras no-Saccharomyces con una levadura de mayor perfil fermentativo como es S. cerevisiae, que en la mayoría de los casos es necesaria para finalizar adecuadamente el proceso industrial de fermentación alcohólica.
Se ha descrito que T. delbrueckii es capaz de fermentar y tolerar hasta una concentración de etanol ligeramente superior al 9% (v/v) (M. Ciani & Maccarelli, 1997). Por otro lado, Bely et al. (2008) han informado que este valor es menor, alcanzando sólo el 7,4% (v/v). Sin embargo, Belda et al. (2015, 2017), a través de estudios de cinética poblacional en fermentación secuencial, observaron que T. delbrueckii sufría una disminución significativa en la viabilidad celular cuando los niveles de etanol superaban el 8% (v/v). Esto sugiere que la resistencia al etanol de T. delbrueckii es limitada y mucho menor que la de S. cerevisiae, lo que complica su uso en fermentaciones industriales. Sin embargo, para mejorar la velocidad de fermentación de las levaduras no-Saccharomyces seleccionadas, se utilizan cultivos secuenciales, pero esto en detrimento de la diversidad de aromas que podrían estar presentes en el producto final. Dado este contexto, la resistencia al etanol es un factor importante en la selección de cepas industriales no-Saccharomyces y particularmente de T. delbrueckii (Catrileo et al., 2020).
Por otro lado, especies de Kluyveromyces no suelen intervenir en los procesos de fermentación espontánea porque tienen una baja capacidad de fermentación y una lenta multiplicación (Fonseca et al., 2008). Sin embargo, son capaces de producir cantidades considerables de ácido láctico (1,5 a 1,8 g/l) y bajas cantidades de ácido acético. Se ha informado que las especies de Kluyveromyces producen compuestos aromáticos como ésteres, alcoholes monoterpénicos, ácidos carboxílicos, cetonas, furanos y acetato de isoamilo en la fermentación en fase líquida. De todos estos compuestos destaca la producción de 2-feniletanol (2-PE) (Wittmann et al., 2002), con aroma a pétalos de rosa, el cual tiene importancia comercial, ya que confiere características que influyen positivamente en la calidad del vino, entre otras (van Breda et al., 2013). En particular, se ha estudiado la influencia de la fuente de carbono (Fabre et al., 1998; Medeiros et al., 2001), la tasa de aireación (Medeiros et al., 2001), la composición (Etschmann et al., 2004) y las condiciones de crecimiento (Etschmann & Schrader, 2006) en la producción de aromas en K. marxianus.
Especies de otro género de levaduras, como Hanseniaspora, que son microorganismos omnipresentes en el entorno vitivinícola, se han propuesto como iniciadores de levadura en vino (Cian et al., 2016). De esta forma, fermentaciones de cultivos mixtos con H. guilliermondii, junto con S. cerevisiae, han mostrado concentraciones más altas de éster de acetato en comparación con las fermentaciones utilizando sólo S. cerevisiae, sin afectar significativamente el acetaldehído, el ácido acético, el glicerol y los alcoholes totales superiores (Rojas et al., 2003). Sin embargo, Lleixà et al. (2016) informaron que el uso de la especie H. vineae como iniciador es capaz de otorgar complejidad aromática a los vinos, produciendo compuestos aromáticos clave. Sin embargo, la evaluación sensorial de los vinos elaborados con esta levadura apiculada es aún limitada y los resultados no han sido consistentes. En este sentido, Medina et al. (2013) informaron que la fermentación con H. vineae produjo niveles hasta 10 veces más altos de acetato de 2-feniletilo en el vino, en comparación con las fermentaciones convencionales y espontáneas. No obstante, se observó lo contrario para la concentración de 2-PE, que fue significativamente menor.
Metschnikowia pulcherrima es una de las especies de levaduras no-Saccharomyces con mayor capacidad para sintetizar enzimas hidrolíticas extracelulares. En M. pulcherrima se ha descrito la presencia de enzimas con actividad pectinasa, proteasa, glucanasa, liquenasa, β-glucosidasa, celulasa, xilanasa, amilasa, sulfito reductasa, lipasa y β-liasa (Barbosa et al., 2018; Ganga & Martínez, 2004; Jolly et al., 2006; Reid et al., 2012). Además, su alta actividad proteolítica la convierte en una candidata para ser utilizada en fermentaciones con S. cerevisiae, liberando aminoácidos y aumentando las fuentes de nitrógeno disponibles para el crecimiento de S. cerevisiae (Morata et al., 2019; Romano et al., 2006). También destaca por su actividad glucosidasa (Fernández et al., 2000; Zott et al., 2011), que aumenta en condiciones aeróbicas (Ferreira et al., 2001), favoreciendo la liberación de aromas varietales mediante la hidrolización de los monoterpenos unidos.
Terpenos y Fermentación Maloláctica
Los terpenos son relevantes en el carácter varietal de diversas variedades de uva blanca, siendo los principales descriptores de variedades como Moscatel, Riesling o Albariño (Marais, 2017). Sin embargo, la composición de terpenos libres en el mosto es escasa, existiendo una gran cantidad de terpenos glicosilados (Maicas & Mateo, 2005). Estos pueden liberarse mediante hidrólisis enzimática mediante enzimas glicosidasas (Gunata et al., 1994; Mateo & Stefano, 1997). Dentro de este grupo destacan el linalol, el geraniol, el nerol, el citronelol y el alfa-terpineol (Gunata et al., 1994; Marais, 2017).
Por otro lado, fermentaciones mixtas entre M. pulcherrima y S. cerevisiae han permitido identificar niveles más altos de ésteres de acetato y β-damascenona y niveles más bajos de alcoholes C6 en Icewine de la variedad de uva Vidal Blanc (Zhang et al., 2018). De manera similar, se ha reportado una mayor producción de alcoholes superiores, con mayor cantidad de isobutanol y feniletanol (Prior et al., 2019).
El ácido L-málico es un compuesto que está presente en el mosto de uva y su concentración depende de las variedades de uva y las condiciones climáticas. Cuando se produce la fermentación maloláctica (FML), las bacterias del ácido láctico transforman el ácido L-málico en ácido láctico, reduciendo la acidez total y aumentando así el pH del mosto de uva (Lonvaud-Funel, 2015). Sin embargo, factores como la concentración de etanol, el pH, la temperatura y el nivel de dióxido de azufre (SO2) afectan la finalización exitosa de la FML (Wibowo et al., 1988).
Una alternativa a este proceso es la desacidificación maloetanólica llevada a cabo por Schizosaccharomyces pombe (Benito et al., 2012; M. Ciani, 1995). Esta levadura posee una alta tolerancia a pH bajo y altos niveles de SO2, características que la hacen altamente compatible para su uso durante el proceso de elaboración del vino (Benito et al., 2016). Benito et al. (2013) informaron que la conversión de ácido málico en etanol disminuye la acidez total en aproximadamente 4 g/l y aumenta el pH final en aproximadamente 0,4.
En conclusión, el estudio detallado de las levaduras no-Saccharomyces revela su potencial para transformar la fermentación del vino, aportando una riqueza aromática y sensorial que enriquece la experiencia del consumidor. A pesar de que tradicionalmente se hayan considerado como agentes secundarios o indeseables, su influencia positiva en la calidad del producto final está siendo cada vez más reconocida y valorada en la industria vinícola. La combinación de estas levaduras con cepas de Saccharomyces cerevisiae ofrece una vía prometedora para alcanzar nuevos estándares de distinción fermentativa, permitiendo la producción de vinos con perfiles únicos y diferenciados que reflejan la diversidad y complejidad del mundo microbiano enológico.
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(*) Sobre la autora:
Liliana Godoy Olivares
Académico asociado en la Pontificia Universidad Católica de Chile, tiene una extensa experiencia en el ámbito académico y de investigación. Ha ocupado cargos como Profesora Asistente en la Pontificia Universidad Católica de Chile, Profesora de Microbiología de Alimentos en la Universidad de Santiago y jefa de Programa de Doctorado en Biotecnología Vegetal UC. Además, ha realizado investigaciones significativas en la Universidad de Santiago y la Universidad de Lund en Suecia. Con una formación académica que incluye un doctorado en Ciencia y Tecnología de Alimentos, ha contribuido significativamente al avance del conocimiento en microbiología de alimentos y levaduras vitivinícolas.
(**) Texto original correspondiente a:
Formation of Aromatic and Flavor Compounds in Wine: A Perspective of Positive and Negative Contributions of Non-Saccharomyces Yeasts.
Liliana Godoy, Andrea Acuña-Fontecilla and Daniela Catrileo.
DOI: 10.5772/intechopen.92562
En: https://www.intechopen.com/chapters/72364
Imágenes de apoyo gentileza de la Ingeniera Agrónomo-Enólogo Karla Riquelme Rodríguez.