Diseño de consorcios de levaduras para mejorar la estabilidad y la bioactividad de los vinos: interacciones microbianas, metabólicas y moleculares

Abstract

[ES] La fermentación del vino es un proceso bioquímico complejo en el que la principal reacción es la transformación de azúcares, presentes en el mosto, en etanol y dióxido de carbono por acción de las levaduras. Sin embargo, los principales determinantes de la calidad y estabilidad del vino son compuestos derivados del metabolismo secundario como el glicerol, ácidos, compuestos aromáticos como alcoholes superiores, ésteres y acetatos, etc., a pesar de su menor concentración. En el caso del metabolismo del nitrógeno, este está relacionado con la síntesis de compuestos aromáticos y otros metabolitos con un gran potencial de bioactividad. Resulta de gran interés para la calidad, estabilidad y potencial bioactivo del producto final, ya que es el origen de los aromas fermentativos más importantes (alcoholes y ésteres superiores), antioxidantes (glutatión e hidroxitirosol) y moléculas bioactivas como la melatonina. La melatonina presenta un gran potencial bioactivo que puede contribuir a la calidad y estabilidad de los vinos, además de que aporta múltiples beneficios para la salud. Esto supone una potencial mejora de la imagen del vino como producto con compuestos de interés para la salud de los consumidores, a pesar de que la presencia de etanol exige una recomendación de moderación en su consumo. Por tanto, el objetivo principal de este trabajo es aumentar la presencia de los compuestos indólicos derivados del triptófano, en concreto de la melatonina, en los vinos finales. Se ha visto que estos compuestos se sintetizan de forma diferencial por distintas cepas y especies de levaduras durante la fermentación del vino. En los últimos años se ha observado que es posible aumentar la concentración de múltiples compuestos de interés y mejorar las características organolépticas de los vinos finales empleando levaduras no convencionales e inoculando diferentes especies de levadura en la fermentación, que cooperan formando consorcios. Las levaduras no convencionales han mostrado poseer características que pueden resultar de interés en las fermentaciones a nivel industrial. Además, se ha visto que las cepas de levadura no convencionales aisladas ambientalmente tienen características únicas debido a la adaptación a esos ambientes, que supone el desarrollo de sistemas enzimáticos que las levaduras aisladas de ambientes enológicos no poseen, y por tanto nos pueden aportar características diferentes y muy interesantes en los vinos finales. Es por esto que, para conseguir el objetivo principal del trabajo, se han seleccionado y estudiado dos consorcios de levaduras aisladas de ambientes y las fermentaciones que estos desarrollan, y se ha determinado que el consorcio formado por cepas de S. cerevisiae y S. eubayanus es capaz de producir una cantidad de melatonina superior, de 24,87 ± 2,19 ng/mL, a la que producen cada una de las cepas por separado y a la que produce el otro consorcio, formado por S. cerevisiae y S. uvarum. Además, se han estudiado las interacciones microbianas, metabólicas y moleculares de los consorcios durante la fermentación alcohólica y se han visto diferencias significativas entre ellos, principalmente en los perfiles aromáticos que presentan, caracterizados por aromas florales, frutales y un cierto carácter alcohólico, pero que sería conveniente seguir estudiando.

[EN] Wine fermentation is a complex biochemical process in which the main reaction is the transformation of sugars present in the must into ethanol and carbon dioxide by the action of yeasts. However, the main determinants of wine quality and stability are compounds derived from secondary metabolism such as glycerol, acids, aromatic compounds such as higher alcohols, esters and acetates, etc., despite their lower concentration.

In the case of nitrogen metabolism, it is related to the synthesis of aromatic compounds and other metabolites with a great potential for bioactivity. It is of great interest for the quality, stability and bioactive potential of the final product, since it is the source of the most important fermentative aromas (higher alcohols and esters), antioxidants (glutathione and hydroxytyrosol) and bioactive molecules such as melatonin. Melatonin has a great bioactive potential that can contribute to the quality and stability of wines, in addition to providing multiple health benefits. This represents a potential improvement in the image of wine as a product with compounds of interest to consumers' health, even though the presence of ethanol requires a recommendation of moderation in its consumption. Therefore, the main objective of this work is to increase the presence of indolic compounds derived from tryptophan, specifically melatonin, in the final wines.

It has been seen that these compounds are differentially synthesized by different strains and species of yeast during wine fermentation. In the last times, it has been observed that it is possible to increase the concentration of multiple compounds of interest and improve the organoleptic characteristics of the final wines using unconventional yeasts and inoculating different species of yeast in the fermentation, which cooperate by forming consortia. Unconventional yeasts have shown to have characteristics that are of interest in fermentations at an industrial level. In addition, it has been seen that environmentally isolated non-conventional yeast strains have unique characteristics due to adaptation to these environments, which involves the development of enzyme systems that yeasts isolated from oenological environments do not possess, and therefore they can provide us with different characteristics. and very interesting in the final wines.

This is why, in order to achieve the main objective of the work, two consortia of yeasts isolated from environments and the fermentations they develop have been selected and studied, and it has been determined that the consortium formed by strains of S. cerevisiae and S. eubayanus is capable of producing a higher amount of melatonin, 24.87 ± 2.19 ng/mL, than that produced by each of the strains separately and that produced by the other consortium, formed by S. cerevisiae and S. uvarum . In addition, the microbial, metabolic and molecular interactions of the consortia during alcoholic fermentation have been studied and significant differences have been seen between them, mainly in the aromatic profiles they present, characterized by floral, fruity aromas and a certain alcoholic character, but it would be good to continue studying it.