LEVADURAS Y PRODUCCION NATURAL DE ANHÍDRIDO SULFUROSO

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1 WERNER ET AL., LEVADURAS Y PRODUCCIÓN NATURAL DE ANHÍDRIDO SULFUROSO, P. 1 LEVADURAS Y PRODUCCION NATURAL DE ANHÍDRIDO SULFUROSO Maik WERNER 1, Doris RAUHUT 1, Philippe COTTEREAU 2 1 State Research Institute Geisenheim, Germany; 2 IFV Rodilhan, France Extraído de Cuestiones Técnicas del CÓDIGO DE BUENAS PRÁCTICAS VITIVINÍCOLAS ECOLÓGICAS, producido por el proyecto EU FP6 STREP - ORWINE Producción de SO 2 por las levaduras durante la fermentación alcohólica Durante la fermentación alcohólica las levaduras producen naturalmente anhídrido sulfuroso (SO 2 ) como intermedio metabólico de la ruta de reducción del sulfato (Romano y Suzzi (1993), Ribéreau- Gayon et al., (2006)). Las cepas de levadura se pueden clasificar en bajos productores de SO 2 (por ejemplo, Saccharomyces cerevisiae var. Ellipsoideus) y en altos productores de SO 2 (por ejemplo, Saccharomyces bayanus, Sacardo). Algunas cepas de levadura puede producir hasta 300 mg/l de anhídrido sulfuroso durante la fermentación. Dott y Trüper (1976) afirmaron que la sulfito reductasa de las cepas de levaduras productoras de anhídrido sulfuroso podría estar alterada. Como consecuencia el sulfito (SO 2 ) se acumula en la célula y, por último, es liberado en el mosto. No obstante, la suposición anterior de que las mutaciones podrían ser la causa de la formación de anhídrido sulfuroso no han podido ser confirmadas. Actualmente los productores de levaduras secas comerciales tienen muy en cuenta esta importante propiedad de las levaduras durante el proceso de selección. Sólo en el caso de que el enólogo desee inducir la fermentación espontánea las propiedades de las cepas de levadura no podrán ser garantizadas. Hoy en día, la mayoría de las cepas comerciales de levadura se consideran bajas productoras de SO 2, mostrando una producción de hasta 20 mg/l de SO 2 total. Solo algunas cepas de levadura parecen tener una producción más elevada (hasta 80 mg/l SO 2 ). Fig. 1: Producción de SO 2 por 22 cepas comerciales de levadura durante la fermentación. Pruebas efectuadas por triplicado, media de los tres valores. Las barras muestran la desviación estándar Formation of SO 2 by different commercial yeast strains during fermentation 100,0 90,0 concentration total SO 2 [mg/l] 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, yeast strains La figura 1 muestra la producción de SO 2 por 22 cepas comerciales de levadura usadas en Europa y distribuidas por los principales productores/fabricantes de levadura. La fermentación fue realizada con mosto de uva Riesling en 2007, que fue pasteurizado a fin de eliminar todos los

2 WERNER ET AL., LEVADURAS Y PRODUCCIÓN NATURAL DE ANHÍDRIDO SULFUROSO, P. 2 microorganismos indeseables. La temperatura de fermentación fue de 18 C, la dosis de inoculación fue de 30 g/hl de levadura seca pura. La rehidratación se efectuó con agua (35 C) durante 25 minutos. Los resultados muestran el predominio de dos grupos de cepas de levadura. Un grupo produce menos de 10 mg/l de SO 2 total, el otro grupo produce entre 10 y 20 mg/l de SO 2 total. Sólo una cepa de levadura alcanzó una concentración de 57 mg/l de SO 2 total. Fig. 2: Producción de SO 2 por una cepa de levadura comercial durante la fermentación con mostos de diferentes variedades de uva. Pruebas efectuadas por triplicado, media de los tres valores. Las barras muestran la desviación estándar. Formation of total SO 2 during fermentation by the same commercial yeast strain concentration total SO 2 [mg/l] Riesling 2007 Chardonnay 2007 Müller-Thurgau 2007 Bacchus 2007 Silvaner 2007 Kerner 2008 Riesling I 2008 Riesling II 2008 Riesling III 2008 Roter Traminer 2008 Müller-Thurgau 2008 Pinot blanc 2008 Chardonnay La figura 2 muestra la concentración de SO 2 después de la fermentación alcohólica, efectuada por la misma cepa comercial de levadura, de mostos de diferentes variedades de uva (vendimia 2007 y 2008). Las condiciones de fermentación fueron las mismas utilizadas en la prueba de comparación de cepas de levadura (prueba descrita anteriormente). Todos los mostos fueron pasteurizados con el fin de eliminar los microorganismos indeseables. Los resultados muestran que la formación de SO 2 durante la fermentación depende también de la variedad de uva y de la composición de los mostos. Todos los mostos mostrados en la figura 2 fueron fermentados con la misma cepa comercial de levadura, pero la concentración de SO 2 total después de la fermentación alcohólica varió de 15 a 60 mg/l. Esto indica que incluso cepas de levadura consideradas como bajas productoras de SO 2 pueden producir concentraciones más altas en determinados mostos en determinados años. Fig. 3: Producción de SO 2 por dos cepas comerciales de levadura durante la fermentación alcohólica de un mosto con adición de sulfato de amonio y fosfato de amonio. Variante 1-4: cepa de levadura 1; variante 5-7: cepa de levadura 2; variante 1 y 5: control; variante 2, 3 y 6: adición de sulfato de amonio, Variante 4 y 7: adición de fosfato de amonio. Fuente: colaborador IFV.

3 WERNER ET AL., LEVADURAS Y PRODUCCIÓN NATURAL DE ANHÍDRIDO SULFUROSO, P. 3 La figura 3 muestra que la concentración de sulfato desempeña un papel importante en la producción de SO 2 durante la fermentación alcohólica. El sulfato está presente en el mosto natural o puede ser introducido mediante la adición de sulfato de amonio, un nutriente. Alternativamente se puede añadir amonio en forma de fosfato de amonio. Como muestran los resultados en la figura 3, no todas las cepas de levadura tiene la misma capacidad para producir SO 2, partiendo de SO 4. La cepa de levadura 2 no utiliza cantidades significativas de sulfato, sea el presente naturalmente sea el adicionado. Esto explica por qué esta cepa de levadura puede ser considerada como un bajo productor de SO 2. La cepa de levadura 1 muestra una elevada capacidad de producción SO 2, partiendo de SO 4, incluso si éste se encuentra presente en el mosto sólo de forma natural. Esta cepa de levadura puede ser considerada como un gran productor de SO2 El anhídrido sulfuroso producido por la levadura estará unido a los compuestos que se combinan con el SO 2. Por lo tanto, estará incluido en la estimación de la concentración de SO 2 total en el vino, que tiene que respetar un valor límite legal, pero no estará disponible como SO 2 libre activo. La demanda final de SO 2 para un determinado vino está determinada por varios compuestos del vino, como el acetaldehído, el 2-ceto-glutarato y el piruvato, pero también por la cantidad de azúcares. Sólo mediante la adición de una cantidad adecuada de anhídrido sulfuroso el vino estará finalmente protegido gracias a la presencia de una determinada cantidad de SO 2 libre activo. Influencia de los nutrientes sobre la producción por las levaduras de compuestos que combinan el SO 2 Durante la fermentación alcohólica, las levaduras son capaces de producir algunos productos derivados que se une al anhídrido sulfuroso (SO 2 ). El acetaldehído es probablemente la sustancia más conocida, porque su presencia en forma libre influye significativamente sobre el carácter sensorial de un vino. Si está presente en forma libre, da lugar a una "nota oxidativa", que a menudo es considerada un off-flavor. Su presencia es apreciada sólo en determinados tipos de vino. Además del acetaldehído, hay muchos otros compuestos carbonílicos que pueden combinar el SO 2 en el vino. Cuanto mayor sea la concentración total de compuestos que combinan el SO 2, menor será la cantidad SO 2 libre activo en el vino final, para una determinada adición de anhídrido sulfuroso (véase también el capítulo sobre la gestión del SO 2 ). Cuadro 1: Síntesis general simplificada de los compuestos carbonílicos significativos que combinan el SO 2 y que se encuentran presentes en el vino y en vinos especiales. En la práctica su concentración va de muy baja a alta dependiendo de la actividad metabólica de la levadura o de otros organismos. Compuesto carbonílico Efecto sobre la Origen combinación de SO 2 Acetaldehído Alto metabolismo de levadura Piruvato Alto metabolismo de levadura 2-cetoglutarato Alto metabolismo de levadura Azúcares reductores Alto, dependiente de la De la uva o añadido (Glucosa, Fructosa, ) concentración Ácido glucónico Alto Actividad microbiana en uvas 5-cetofructosa Alto Actividad microbiana en uvas Xiloson Alto Actividad microbiana en uvas Propanal Bajo Actividad microbiana Butanal Bajo Actividad microbiana Glicerol-aldehído Bajo Actividad microbiana Isobutil-aldehído Bajo Actividad microbiana Diacetil Bajo Actividad microbiana

4 WERNER ET AL., LEVADURAS Y PRODUCCIÓN NATURAL DE ANHÍDRIDO SULFUROSO, P. 4 Los ensayos realizados han demostrado que la producción natural de los tres compuestos que combinan el SO 2, acetaldehído, piruvato y 2-cetoglutarato, depende de la cepa de levadura y de la composición de natural del mosto. Con respecto a la composición nutricional del mosto, la tiamina desempeña un papel clave en la formación de compuestos que combinan el SO 2. La tiamina actúa como co-enzima de la piruvato descarboxilasa, que disminuye la concentración de los últimos intermediarios en la ruta de consumo del azúcar por la levadura. Algunos factores, como el tratamiento térmico del mosto o la actividad de la Botritis en la uva, puede reducir la concentración natural de tiamina en el mosto. La figura 4 muestra el efecto de la adición de nutrientes (amonio y tiamina) sobre la concentración de los compuestos que combinan el SO 2, en un mosto de uva Riesling pasteurizado después de la fermentación alcohólica. Fig. 4: Efecto de la adición de hidrogenofosfato de diamonio (0.5 g/l) y de tiamina (0.6 mg/l) sobre la concentración de acetaldehído, piruvato y 2-cetoglutarato en el vino final. La fermentación fue llevada a cabo por Saccharomyces cerevisiae en un mosto de uva Riesling pasteurizado. Pruebas efectuadas por triplicado, media de los tres valores. Las barras muestran la desviación estándar. Fuente: SRIG concentration [mg/l] 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 acetaldehyde 2-ketoglutarate pyruvate 0,0 control thiamine ammonium thiamine + ammonium nutrient additions La elevada concentración de compuestos que combinan el SO 2 en el vino testigo (control) puede ser debida a la pasteurización del mosto, que era necesaria para poder eliminar todos los microorganismo no deseado. El efecto positivo de amonio y tiamina en la disminución de los compuestos que combinan el SO 2 puede ser demostrado claramente. La concentración de las sustancias se podría reducir bastante, a pesar de que las sustancias que combinan el SO 2, no puedan ser eliminadas. Además, la actividad fermentadora de la levadura también podría ser incrementada por las dos sustancias. En función de las diferentes concentraciones de los compuestos de carbonílicos en el vino, cada vino tendrá unas "necesidades" diferentes de SO2 para poder garantizar una calidad y estabilidad consistentes. Los azúcares reductores, como glucosa y fructosa, que están presentes en los vinos de tipo dulce, aumenta significativamente el potencial de enlace. Además, el ph y la temperatura del vino desempeñan un papel importante con respecto al equilibrio entre el anhídrido sulfuroso libre y combinado, que serán descritos con más detalle en el capítulo sobre la gestión del SO 2 Referencias: Dott, W. and Trüper, H. G. (1976): Sulphite Formation by Wine Yeasts, III. Properties of Sulphite Reductase, Archives of Microbiology 108, Springer Verlag, p

5 WERNER ET AL., LEVADURAS Y PRODUCCIÓN NATURAL DE ANHÍDRIDO SULFUROSO, P. 5 Romano, P. and Suzzi, G. (1993): Sulphur dioxide and wine micro organisms. In: Wine Microbiology and Biotechnology. Edited by Fleet, G., Harwood Academic Publishers GmbH, Chur, Switzerland, p Ribéreau-Gayon, P., Glories, Y., Maujean, A., Dubourdieu, D. (2006) Handbook of Enology, Volume 2, John Wiley and Sons, England, p Ribéreau-Gayon, P., Dubourdieu, D., Doneche, B. (2006) Handbook of Enology, Volume 1, John Wiley and Sons, England Wucherpfennig, K. (1985) Die schwefelige Säure im Wein önologische und toxikologische Aspekte, Deutsches Weinbau Jahrbuch, RECONOCIMIENTO Los autores agradecen el apoyo económico de la Comisión de las Comunidades Europeas, al proyecto ORWINE SSPE- CT Viticultura y enología bajo el área prioritaria 1.2 (Viticultura y enología biológica: desarrollo de técnicas ecológicamente sostenibles y orientadas hacia el respeto de los consumidores con el fin de mejorar la calidad del vino biológico y establecer una normativa de referencia basada en criterios científicos) del Sexto Programa Marco de Investigación, Desarrollo tecnológico y demostración. La información recogida en este informe no refleja necesariamente el punto de vista de la Comisión y de ningún modo anticipa la política futura en este área. Los contenidos de este informe son única y exclusivamente responsabilidad de los autores. La información contenida aquí, incluyendo toda expresión de opinión y proyección o predicción, se ha obtenido de fuentes que los autores estimaron fiables, pero no garantizan su exactitud o su cumplimiento. La información es ofrecida sin obligación y bajo el entendimiento de que cualquier persona que actúe en consecuencia o que por otro lado cambie su posición en relación a lo escrito, lo hará enteramente bajo su propia responsabilidad. ADVERTENCIA La información escrita disponible en estas páginas es ofrecida de buena fe. Para mayor conocimiento y juicio profesional sobre los autores, esta información es exacta y está corregida en el día de la edición. Sin embargo, como los autores pueden no tener todo el control sobre el uso que hagan los receptores de esta información, no aceptan la responsabilidad u obligaciones en relación al uso de dicha información por esos receptores (o por terceras partes que reciban esta información de dichos receptores). Todas las afirmaciones hechas en este documento no son vinculantes, y no suponen compromiso alguno. El contenido y la información de toda esta publicación y/o parte de la misma, pueden ser ampliadas, modificadas total o parcialmente por los autores sin previo aviso.