Control biológico en la fermentación de vinos tintos

Transcripción

1 Monforte,, Galicia, Noviembre 2007 Control biológico en la fermentación de vinos tintos Jose Antonio Suárez Lepe. Universidad Politécnica de Madrid. enotecupm

2 UTILIZACIÓN NUTRICIONAL DE CARBOHIDRATOS DEL MOSTO José Antonio Suárez Lepe. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID CRECIMIENTO Y REPRODUCCIÓN DE LEVADURAS Y ACTIVIDAD FERMENTATIVA SIMULTÁNEA LEVADURAS AZÚCARES PRODUCTOS SECUNDARIOS ETANOL

3 P.S. GLICERINA GLICERINA P.S. E E CO 2 P GLUCOLISIS CO2 F G F G N A R O M A S S D E F E C T O S

4 Maceración: procesos DIFUSIÓN EN EL MOSTO-VINO EXTRACCIÓN DE LOS HOLLEJOS INSOLUBILIZACIÓN REABSORCIÓN EN PARTES SÓLIDAS

5 Encubado Fermentación proceso microbiológico GLUCOSA (F) Maceración proceso fisicoquímico MEDIO EXTERIOR glucosa ETANOL + CO2 EXTRACCIÓN/DIFUSIÓN PIGMENTOS TANINOS AROMAS fructosa CH 3 CH 2 OH HXT Membrana Plasmática CO 2 ATP CITOPLASMA fructosa etanol CH 3 CH 2 OH ADH HXK glucosa HXK, GK glucosa-6-p PGI fructosa-6-p PFK fructosa-1,6-dip ALD dihidroxiacetona-p CH 3 CHO acetaldehído CO 2 PyC NAD + ATP ATP TPI NADH, H + fructosa gliceraldehído-3-p 1,3-difosfoglicerato PGK ATP 3-fosfoglicerato PGM 2-fosfoglicerato ENO fosfoenol piruvato PyK piruvato ATP

6 FACTORES BIOLÓGICOS SINERGISMOS Y ANTAGONISMOS MICROBIANOS FACTORES FÍSICOS AIREACIÓN Y TEMPERATURA FACTORES QUÍMICOS NECESIDADES NUTRITIVAS C. N. MINERAL MOLÉCULAS INHIBIDORAS

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8 PIE DE CUBA

9 6. FACTOR KILLER 5. AUSENCIA DE DEFECTOS OLFATIVOS 4. RESISTENCIA A SO2 7. OTROS. Según tecnologías específicas. 1. PODER FERMENTATIVO ELEVADO Producción y tolerancia al etanol. Ausencia de problemas de acabado. 2. ACIDEZ VOLÁTIL BAJA Baja producción de ácido acético y acetato de etilo. 3. CORRECTA CINÉTICA FERMENTATIVA Rápido arranque y acabado. Duración de la fermentación. Regularidad fermentativa. Resistencia a estrés fermentativo. 3. CORRECTA CINÉTICA FERMENTATIVA 1. PODER FERMENTATIVO ELEVADO 2. ACIDEZ VOLÁTIL BAJA 4. RESISTENCIA AL SO 2 Genética e inducible. 5. AUSENCIA DE DEFECTOS OLFATIVOS Mínima producción de SH 2 y otros derivados azufrados. 6. FACTOR KILLER Fenotipos K1, K2 y neutro. 7. OTROS SEGÚN TECNOLOGÍAS ESPECÍFICAS. Blancos y tintos de calidad. Espumosos naturales. Crianza biológica.

10 CRITERIOS DE SELECCIÓN ESPECÍFICOS PARA LA VINIFICACIÓN EN TINTO AROMA Correcto perfil de volátiles, con bajas producciones de alcoholes isoamílicos, acetato de etilo y metanol ESTRUCTURA Producción de glicerina. Producción 2,3- butanodioles. Emisión de polisacáridos de pared. COLOR Producción de acetaldehido. Formación de vitisinas A y B. No expresión de actividad β- glicosidasa. Adsorción de antocianos por paredes celulares. OTROS Degradación de ácido málico. Resistencia a estrés fermentativo.

11 AROMAS

12 Ciencias sensoriales José Antonio Suárez Lepe. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Química analítica Ciencia computacional Psicología Neurociencia

13 VÍA NASAL VÍA RETRONASAL SEDE DEL GUSTO (PAPILAS DE LA LENGUA) Sede de la percepción y vía olfativa. Se diferencian la vía nasal, que identifica el olor sencillo y la retronasal que identifica el olor a boca La rotación de la copa levanta el vino, acrecentando su volatilidad y el nivel de percepción.

14 IMPLICACIONES METABÓLICAS DEL METABOLISMO DE LA LEVADURA EN LA PRODUCCIÓN DE AROMAS ETANOL ETANAL GLUCOSA FRUCTOSA PIRUVATO ACETOLACTATO ACIDOS GRASOS ACETIL CoA ESTERES ALCOHOLES SUPERIORES CO 2 CETOÁCIDO S NH 3 AMINOÁCIDOS ACETOINA DIACETILO SULFATOS SH 2

15 COMPUESTOS AROMÁTICOS EN VINOS José Antonio Suárez Lepe. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID FENIL-ETILO (6 ppb) ACETATOS HEXILO (2, 4 ppb) ISOAMILO (4 ppb) BUTÍRICO CÁPRICO (5,8 ppb) ACIDOS CAPRÍLICO (17 ppb) CAPROICO (8 ppb) ISOBUTÍRICO CAPRATO DE ETILO (3,2 ppb) CAPRILATO DE ETILO (2,6 ppb) CAPROATO DE ETILO (1 ppb) FENIL-2-ETANOL (15 ppb) HEXANOL LACTATO DE ETILO SUCCINATO DE ETILO

16 Glucósido de terpenol α-ramnosidasas α-arabinosidasas α-apiosidasas Monoglucósido de terpenol AROMA LIGADO β-glicosidasa Actividad β-glicosidasa α-arabinosidasa Terpenol libre AROMA LIBRE: TERPENOLES

17 Ácidos cinámicos - p-cumárico - ferúlico Actividad cinamato descarboxilasa delevaduras POF+ Fenoles volátiles - 4-vinilfenol - 4-vinilguayacol

18 MORFOLOGÍA * Pequeño tamaño * Células ojivales * Estructuras ramificadas en cultivos viejos

19 R1 O OH R2 hydroxycinnamic acid (grape) Caffeic acid: p-coumaric acid: Ferulic acid: OH yeast hydroxycinnamate decarboxylase + (fermentation) R1=-OH; R2=-H; R1=-H; R2=-H; R1=-OCH 3 ; R2=-H; Malvidin-3-O-glucoside (grape) HO R1 OH OH O + Vinylphenol R2 OMe O-Glucose OH OMe HO malvidin-3-o-glucoside-4-vinylcatechol malvidin-3-o-glucoside-4-vinylphenol malvidin-3-o-glucoside-4-vinylguaiacol R1 O O + R2 OMe O-Glucose OH OMe OH Vinylphenolic pyranoanthocyanin (wine)

20 ESTRUCTURA CUERPO

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22 GLICERINA vs TINTOS DE CRIANZA CH 2 OH C O CH 2 O - P NAD H 2 O NADH 2 PO 4-3 CH 2 OH CHOH CH 2 OH

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24 Nucleótidos Nucleósidos Manoproteinas Glucanos Agentes de flavor Aminoácidos Péptidos Activadores del crecimiento de bacterias lácticas Interaccionan con volátiles aromáticos Modifican la estructura y densidad en boca de los vinos Estabilización de la materia colorante Actúan como coloides protectores frente a precipitaciones tartáricas y quiebras férricas Aromas Precursores de aromas Sabores dulces o amargos Activadores de la fermentación maloláctica Lípidos Monoglicéridos Diglicéridos Ácidos grasos Saturados Insaturados Ésteres etílicos de ácidos grasos (notas frutales) Alcoholes: Terpénicos (notas amoscateladas) Superiores (herbáceos, medicinales, florales) Aldehidos (10 compuestos diferentes) Metil-3-butanal (mayoritario) Benzaldehido Azufrados Vitisparina (balsámico) Lactonas α-decalactona Sotolón

25 ESTRUCTURA DE LA ENVUELTA CELULAR OLIGOSACÁRIDOS MANOPROTEÍNAS GLUCANOS QUITINA ENZIMAS PERIPLÁSMICAS ENZIMAS DE MEMBRANA MEMBRANA PLASMÁTICA PARED CELULAR ESPACIO PERIPLÁSMICO

26 AUTOLISIS José Antonio Suárez Lepe. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID - Desestructuración - Rotura de fibras (glucano y quitina) - Liberación de polisacáridos al vino - Liberación del contenido celular

27 Cromatografía de exclusión molecular José Antonio Suárez Lepe. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Filtración molecular Separación por tamaño

28 MV TAMAÑO MOLECULAR Minutes

29 MV cepa 5CV cepa S6U Minutes

30 MV POLISACÁRIDOS CON ADICIÓN DE β-glucanasas (5 g/hl) FEUILLAT MODIFICADO (EtOH, TH2, NaOH) ELUYENTE NaNO3 0,1 M (8,58 g/l) cepa S6U 3ª SEMANA 2ª SEMANA 1ª SEMANA cepa 2EV 3ª SEMANA 2ª SEMANA 1ª SEMANA Minutes Minutes

31 COLOR

32 HO Procedente de la uva OH O + O-Gl OCH 3 OH MALVIDINA Malvidin-3-O-glucósido Metabolitos fermentativos de las levaduras OCH 3 HOOC O H 3 C Ácido pirúvico H H 3 C O Acetaldehído HO HO Formados durante la fermentación y envejecimiento OCH 3 OH O O O + COOH O + O-Gl O-Gl OCH 3 VITISINA A Malvidin-3-O-glucósido-piruvato OCH 3 OH OCH 3 VITISINA B Malvidin-3-O-glucósido-vinil aducto

33 METABOLITOS FERMENTATIVOS vs PIGMENTOS DE ELEVADA ESTABILIDAD (mg/l) ÁCIDO PIRÚVICO b (mg/l) a ACETALDEHÍDO Time (days) 9CV 2EV 3VA 7VA S6U Time (days) 9CV 2EV 3VA 7VA S6U

34 VIT. A (mg/l) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 R 2 = 0, Piruvato (mg/l) VIT. B (mg/l) R 2 = 0,81 METABOLITOS FERMENTATIVOS vs PIGMENTOS DE ELEVADA ESTABILIDAD Acetaldehído (mg/l)

35 DIFERENCIAS EN LA ADSORCIÓN José Antonio Suárez Lepe. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Baja adsorción Elevada adsorción

36 Levaduras impermeables OCH 3OH OCH 3OH HO O + OCH OCH 3OH HO O + 3 O-Gl OCH HO O + 3 OH O-Gl OCH 3 OH O-Gl OH Levaduras adsorbentes

37 Baja adsorción DIFERENCIAS EN LA ADSORCIÓN Elevada adsorción

38 SUPERFICIE CELULAR DE UN MOSTO EN FERMENTACIÓN José Antonio Suárez Lepe. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID 1 Litro de mosto en fermentación 10 um 5 um 10 m 2 de paredes celulares 3,16 m 3,16 m m 2 x 10 8 ufc/ml x 10 3 ml/l = 10 m 2

39 ADSORCIÓN DE ANTOCIANOS POR PAREDES DE LEVADURAS

40 PRODUCCIÓN Y DEGRADACIÓN DE MÁLICO CH 3 -CHOH-CH 2 -CH 3 CH 3 -CHOH-CH 2 -CH 3 CH 3 -CHOH-CH 2 -CH 3 CH 3 -CHOH-CH 2 -CH 3

41 RESISTENCIA A ESTRÉS FERMENTATIVO José Antonio Suárez Lepe. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID GRADO ALCOHÓLICO (%v/v) TIEMPO (d) 4CV 5CV 9CV 7EV 2EV 1EV 3VA 1VA 7VA S6U

42 GRADO ALCOHÓLICO ALCANZADO (%v/v) RESISTENCIA A ESTRÉS FERMENTATIVO Tratam iento Testigo 60C10 100C10 150C10 100C10-5ºd

43 Cepa 3VA Microscopía LTSEM con Criofracturación de la Muestra Taxonomía D. O. (aislamiento) Variedad Fase S. cerevisiae Ribera del Duero Tempranillo Acabado Temperatura (ºC) ºBé 13, ,5 13,5 13,5 13,5 SO 2 total (mg/l) Poder fermentativo 14,0±0,3 15,0±0,1 14,4±0,2 14,88 11,88 - Glicerina (g/l) 6,24±0,12 7,97±0,15 8,45±0,36 Acetaldehído (mg/l) 11,30±0,51 16,08±2,13 31,75±5,87 Polisacáridos (mg/l) 1070,0±20,0 Temperatura (ºC) %Degradación de ácido málico ºBé 13,5 15 1,42 g/l 2,16 g/l 3,07 g/l Ac. Volátil (g/l de AcH) 0,20±0,01 0,27±0,03-47,1-23,6-11,1 SH 2 (escala 1-5) 2-3 Actividades enzimáticas (escala 1-5) Esterasa (C4) 4 Esterasa Lipasa (C8) 3!-glucosidasa 3 "-glucosidasa - Volátiles Fermentativos (mg/l) METANOL 27,1±0,8 1 PROPANOL 30,3±4,1 2 METIL 1 PROPANOL 42,2±13,2 1 BUTANOL 0,0±0,0 2 METIL 1 BUTANOL 78,1±10,9 3 METIL 1 BUTANOL 318,2±38,2 HEXANOL 4,1±0,4 # ALCOHOLES 500,0±67,6 ACETATO DE ETILO 32,9±4,9 ACETATO DE ISOBUTILO 2,9±2,5 ACETATO DE ISOAMILO 0,0±0,0 LACTATO DE ETILO 4,6±4,0 # ÉSTERES 40,4±11,5 # VOLÁTILES 558,6±95,0

44 COMPORTAMIENTO CELULAR EN MEDIO LÍQUIDO

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47 ELEVADA IMPLANTACIÓN DE LEVADURAS SELECCIONADAS PESO (g) 3,50 2,50 1,50 0,50-0, TIEMPO (DÍAS)

48 Muchas gracias José Antonio Suárez Lepe