Contribución de las levaduras al aroma de los vinos espumosos durante la segunda fermentación y la lisis celular

Resumo

• Introducción y motivación de la tesis Los vinos espumosos pertenecen a la categoría de vinos especiales y se obtienen mediante una segunda fermentación de un vino base previamente elaborado y con unas características enológicas adecuadas. Las metodologías utilizadas para tal fin pueden ser muy variadas, siendo la más conocida el método tradicional o Champenoise, que consiste en realizar la segunda fermentación en una botella cerrada, previa adición de levaduras y azúcar, seguida de un periodo mínimo de contacto con las lías de levadura donde tiene lugar su autolisis. Ambas etapas, fermentación y crianza, constituyen lo que se denomina ‘toma de espuma’. En las últimas décadas el consumo de los vinos espumosos ha aumentado notablemente, lo que ha impulsado a productores y comunidad científica a importantes esfuerzos para introducir mejoras en los procesos de elaboración con objeto de innovar, mantener la calidad y la demanda de estos vinos o captar consumidores emergentes [1]. De este modo, las propuestas presentadas en la literatura científica abarcan tres áreas de mejora: calidad, tecnología/biotecnología y salud [2], lo que permite avanzar en los objetivos de la industria enológica relacionados con la identidad, mejora de la producción y con la calidad, salud y seguridad alimentaria. La calidad sensorial es un factor determinante para la elección de un producto alimenticio por los consumidores, destacando la calidad visual y del aroma como las primeras características que ellos valoran en la selección de un determinado vino. Varios factores influyen en las propiedades sensoriales de los vinos espumosos (espuma, color, aroma y gusto) entre los que caben destacar: aspectos vitícolas y condiciones edafoclimáticas, variedad de uva, estado sanitario y de maduración, metodología utilizada en la elaboración del vino base y la toma de espuma [2-4]. Sin embargo, el aroma característico de los espumosos está muy influido por la levadura que interviene en las dos fases del proceso de toma de espuma (fermentación y crianza sobre lías). Por un lado, durante la fermentación, las levaduras vivas están sometidas a condiciones de estrés muy severas impuestas por el elevado contenido en etanol y la sobrepresión del dióxido de carbono, que afectan a su metabolismo y, por tanto, a la producción de compuestos del aroma. En una segunda fase (crianza sobre lías), cuando la levadura está muerta, se produce la lisis celular y se liberan algunos metabolitos endo-celulares, proteínas y enzimas que contribuyen también al aroma de estos vinos [5, 6]. Las tendencias actuales de investigación e innovación en la elaboración de vinos espumosos se centran en la elección de cepas de levadura no convencionales y variedades de uva tradicionalmente usadas para la elaboración de vinos tranquilos. Los estudios realizados a este respecto han permitido la elección de cepas de levadura por su tolerancia a las condiciones de estrés, por la producción de enzimas extracelulares (pectinasas, amilasas, lipasas, proteasas y glucosidasas) y también por su capacidad de lisis y floculación [2, 4, 5, 7, 8]. Sin embargo, son pocas las investigaciones sobre la contribución de las levaduras a la composición del aroma durante la segunda fermentación en botella, ya que los estudios existentes no suelen diferenciar entre esta fase y la de crianza sobre lías [9, 10]. Generalmente, los estudios realizados hasta ahora abordan el efecto de algunos factores implicados en el proceso de elaboración, siendo casi inexistentes las investigaciones dedicadas al análisis de su interacción. También, son muy escasos los estudios sobre la aplicación de nuevas biotecnologías, como los sistemas de inmovilización de levaduras emergentes. • Contenido de la investigación En esta Tesis Doctoral se han estudiado los metabolitos volátiles con capacidad odorante procedentes de las etapas de fermentación y crianza sobre lías de vinos espumosos obtenidos con dos cepas de levadura Saccharomyces cerevisiae, P29 y G1. La primera es una levadura habitualmente usada en la elaboración de vinos espumosos de la región vitícola de D.O. Penedès, mientras que la segunda es una levadura formadora de velo sobre la superficie del vino, típica en la elaboración de vinos de crianza biológica tipo fino y usada por primera vez para elaborar vinos espumosos. Esta levadura fue aislada de la zona vitivinícola de Montilla-Moriles y se ha propuesto para realizar la segunda fermentación de vinos base por el método tradicional debido a su alta tolerancia a elevadas concentraciones de etanol, y sus propiedades de floculación; que la convierten en una candidata idónea para acortar el tiempo de la etapa de removido de lías. Las investigaciones realizadas en la presente Tesis sobre el volatiloma de las levaduras forman parte y completan el estudio llevado a cabo durante los últimos años por miembros del grupo de Vitenol de la Universidad de Córdoba sobre el perfil proteómico y metabolómico de las levaduras usadas para la elaboración de vinos espumosos [10, 11]. El diseño experimental aplicado en cada etapa de elaboración de esta tesis permitió estudiar la influencia de factores claves en el proceso productivo, relacionados con el estrés de las levaduras y, consecuentemente, con la calidad aromática de los vinos espumosos. De este modo, durante la etapa de fermentación en botella, se estudió la presión endógena de CO2 y, junto a la de crianza, el efecto combinado de la temperatura de fermentación, el tiempo de crianza y el formato de inoculación de levadura. También, se ha evaluado el potencial de técnicas no destructivas para el análisis rápido de la fracción del aroma, como es la nariz electrónica basada en microbalanzas de cuarzo. Finalmente, los estudios estadísticos realizados sobre matrices de datos organolépticos y analíticos han permitido contribuir al esclarecimiento de las asociaciones existentes entre la composición de la fracción volátil y la calidad sensorial de los vinos espumosos. • Conclusiones El estudio realizado en esta Tesis Doctoral permite establecer los efectos de la temperatura, cepa de levadura y tiempo de crianza sobre la calidad analítica y sensorial de los vinos espumosos durante las dos fases del proceso de toma de espuma. Durante la segunda fermentación en botella se observa una menor influencia de la sobrepresión de CO2 en la viabilidad de las células de la levadura propias de la elaboración de vinos espumosos, cuya cinética de formación es más rápida comparada con la cepa de levadura de velo, que se justifica por ser una cepa poco adaptada a este tipo de vinificación. Sin embargo, aunque la viabilidad la levadura de flor es menor con respecto a la levadura convencional, parece ser una buena candidata para la clarificación del vino durante la fase de removido, por su capacidad de formación de flóculos gruesos de rápida sedimentación y menor adherencia a la pared de la botella. Este resultado se refuerza también con los obtenidos en el análisis de la fracción volátil, alcanzándose variaciones significativas en los contenidos de las familias químicas del aroma, dependiendo de la cepa de levadura y de la presión de gas CO2 generado. La sobrepresión de CO2 provoca una disminución de las series odorantes química y afrutada en los vinos obtenidos por las levaduras ensayadas. Durante el periodo de crianza estudiado se advierte un mayor efecto del factor tiempo que de la cepa de levadura sobre la fracción volátil. Mediante análisis sensorial se obtiene mayor puntuación de los vinos elaborados con la levadura de flor, que está relacionada con la mayor limpidez de los vinos obtenidos y, probablemente, con las interacciones de compuestos odoríferos que son sólo detectables mediante cata. Durante el estudio de la etapa de toma de espuma, que contempla el análisis de la influencia de los restantes factores (temperatura, formato y tiempo de crianza), se percibe una ralentización de la cinética fermentativa a bajas temperaturas de las levaduras inmovilizadas como biocápsulas que se justifica por el estrés que sufre la levadura en el proceso de inmovilización, induciendo a un mayor periodo de adaptación al vino base. El estudio llevado a cabo ha permitido establecer compuestos volátiles clave como marcadores de la influencia de cada factor estudiado. Los buenos resultados obtenidos en la clasificación de los vinos mediante el uso de la nariz electrónica hacen evidente su utilidad como herramienta destinada al control de calidad y la detección de fraudes en los vinos espumosos. Como conclusión general se establece que el conocimiento de la influencia de estos factores sobre el volatiloma y su relación con los atributos sensoriales permitirá un mejor control de calidad del proceso de elaboración de los vinos espumosos, una diversificación de los productos elaborados y, por tanto, un mayor grado de innovación en esta industria agroalimentaria. • Bibliografía 1. OIV: OIV Focus: The global sparkling wine market. In. http://www.oiv.int/en/; 2020. 2. Di Gianvito P, Arfelli G, Suzzi G, Tofalo R: New trends in sparkling wine production: Yeast Rational Selection. In: Alcoholic Beverages. 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