control biológico en la fermentación de vinos...
TRANSCRIPT
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
Jose Antonio Suárez Lepe.Universidad Politécnica de Madrid.
Control biológico en laControl biológico en lafermentación de vinos tintosfermentación de vinos tintos
MonforteMonforte, Galicia, Noviembre 2007, Galicia, Noviembre 2007
enotecUPM
UTILIZACIÓN NUTRICIONAL DE CARBOHIDRATOS DELMOSTO
CRECIMIENTO Y REPRODUCCIÓN DE LEVADURAS Y ACTIVIDADFERMENTATIVA SIMULTÁNEA
ETANOL
LEVADURAS
AZÚCARES
PRODUCTOS SECUNDARIOS
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
G
GF
GLUCOLISISP
E CO2
E CO2
GLICERINA
P.S.
GLICERINAP.S.
F
NAROMAS
S
DEFECTOSJo
sé A
nton
io S
uáre
z Le
pe. U
NIV
ERSI
DA
D P
OLI
TÉC
NIC
A D
E M
AD
RID
EXTRACCIÓN DELOS HOLLEJOS
DIFUSIÓN EN ELMOSTO-VINO
REABSORCIÓN ENPARTES SÓLIDAS
INSOLUBILIZACIÓN
Maceración: procesosJo
sé A
nton
io S
uáre
z Le
pe. U
NIV
ERSI
DA
D P
OLI
TÉC
NIC
A D
E M
AD
RID
Fermentaciónproceso microbiológico
Maceraciónproceso fisicoquímico
Encubado
CH3CH2OHCH3CH2OH
glucosa
glucosa-6-P
fructosa-6-P fructosa
fructosa-1,6-diP
dihidroxiacetona-P gliceraldehído-3-P
NADH, H +
ATP
ATPATP
NAD +
CITOPLASMAMEDIOEXTERIOR
HXK, GK
PGI
PFK
TPI
fructosa
fructosa
glucosa HXT
ALD
1,3-difosfoglicerato
PGKATP
HXK
3-fosfoglicerato
2-fosfoglicerato
PGM
fosfoenol piruvato
ENO
piruvato
PyKATP
CH3CHO
ADH
CO2PyC
acetaldehído
etanol
MembranaPlasmática
CO2
GLUCOSA (F) ETANOL + CO2
EXTRACCIÓN/DIFUSIÓN
PIGMENTOS
TANINOS
AROMASJosé
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
FACTORESBIOLÓGICOS
SINERGISMOS Y
ANTAGONISMOS
MICROBIANOS
FACTORESFÍSICOS
AIREACIÓN Y
TEMPERATURA
FACTORESQUÍMICOS
NECESIDADES
NUTRITIVAS
C. N. MINERAL
MOLÉCULASINHIBIDORAS
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
PIE DE CUBA
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
7. OTROS. Según tecnologías específicas.
1. PODER FERMENTATIVO
ELEVADO
2. ACIDEZ VOLÁTIL BAJA3. CORRECTA
CINÉTICA FERMENTATIVA
5. AUSENCIA DE DEFECTOS
OLFATIVOS
4. RESISTENCIA A SO2
6. FACTOR KILLER
1. PODER FERMENTATIVO ELEVADO
• Producción y tolerancia al etanol.
• Ausencia de problemas de acabado.
2. ACIDEZ VOLÁTIL BAJA
• Baja producción de ácido acético yacetato de etilo.
3. CORRECTA CINÉTICA FERMENTATIVA
• Rápido arranque y acabado.
• Duración de la fermentación.
• Regularidad fermentativa.
• Resistencia a estrés fermentativo.
4. RESISTENCIA AL SO2
• Genética e inducible.
5. AUSENCIA DE DEFECTOS OLFATIVOS
• Mínima producción de SH2 y otrosderivados azufrados.
6. FACTOR KILLER
• Fenotipos K1, K2 y neutro.
7. OTROS SEGÚN TECNOLOGÍASESPECÍFICAS.
• Blancos y tintos de calidad.
• Espumosos naturales.
• Crianza biológica.
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
CRITERIOS DE SELECCIÓN ESPECÍFICOSPARA LA VINIFICACIÓN EN TINTO
COLOR
•Producción de
acetaldehido.
•Formación de
vitisinas A y B.
•No expresión
de actividad β-
glicosidasa.
•Adsorción de
antocianos por
paredes
celulares.
ESTRUCTURA
•Producción de
glicerina.
•Producción 2,3-
butanodioles.
•Emisión de
polisacáridos de
pared.
AROMA
•Correcto perfil
de volátiles, con
bajas
producciones de
alcoholes
isoamílicos,
acetato de etilo
y metanol
OTROS
•Degradación
de ácido
málico.
•Resistencia
a estrés
fermentativo.
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
AROMAS
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
Ciencias sensoriales
Químicaanalítica
Neurociencia
Cienciacomputacional
Psicología
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
VÍA NASAL
VÍARETRONASAL
SEDE DEL GUSTO(PAPILAS DE LA LENGUA)
Sede de la percepción y vía olfativa. Sediferencian la vía nasal, que identifica el
olor sencillo y la retronasal queidentifica “el olor a boca”
La rotación de la copa levanta el vino,acrecentando su volatilidad y el nivel de
percepción.
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
IMPLICACIONES METABÓLICAS DEL METABOLISMO DE LALEVADURA EN LA PRODUCCIÓN DE AROMAS
SH2
NH3
CO2
ETANOL
ETANAL
ACETOINA DIACETILO
ACIDOSGRASOS
ALCOHOLESSUPERIORES
ESTERES
AMINOÁCIDOS
GLUCOSAFRUCTOSA
CETOÁCIDO
S
SULFATOS
PIRUVATO
ACETOLACTATO
ACETIL CoA
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
ACETATOS
FENIL-ETILO (6 ppb)
HEXILO (2, 4 ppb)
ISOAMILO (4 ppb)
ACIDOS
BUTÍRICO
CAPRÍLICO (17 ppb)
CÁPRICO (5,8 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
COMPUESTOS AROMÁTICOS EN VINOSJo
sé A
nton
io S
uáre
z Le
pe. U
NIV
ERSI
DA
D P
OLI
TÉC
NIC
A D
E M
AD
RID
AROMALIGADO
AROMA LIBRE:TERPENOLES
Actividad β-glicosidasaα-arabinosidasa
β-glicosidasaα-ramnosidasasα-arabinosidasasα-apiosidasas
Glucósidode terpenol
Monoglucósidode terpenol
Terpenollibre
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
Actividad cinamatodescarboxilasa
delevaduras POF+
Ácidos cinámicos - p-cumárico - ferúlico
Fenoles volátiles - 4-vinilfenol - 4-vinilguayacolJo
sé A
nton
io S
uáre
z Le
pe. U
NIV
ERSI
DA
D P
OLI
TÉC
NIC
A D
E M
AD
RID
MORFOLOGÍA
* Pequeño tamaño
* Células ojivales
* Estructuras ramificadas en cultivos viejos
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
O+
O
OH
OH
O-Glucose
OMe
R2R1
OH
OMe
R2R1
OH
O OH
R2R1
OH
O+
OH
OH
OH
O-Glucose
OMe
OMeMalvidin-3-O-glucoside
(grape)
Vinylphenolic pyranoanthocyanin
(wine)
hydroxycinnamic acid
(grape)
Vinylphenol
yeasthydroxycinnamate
decarboxylase +
(fermentation)
Caffeic acid:
p-Coumaric acid:
Ferulic acid:
R1=-OH; R2=-H;
R1=-H; R2=-H;
R1=-OCH3; R2=-H;
malvidin-3-O-glucoside-4-vinylcatechol
malvidin-3-O-glucoside-4-vinylphenol
malvidin-3-O-glucoside-4-vinylguaiacol
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
ESTRUCTURACUERPO
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
GLICERINA “vs” TINTOS DE CRIANZA
CH2OH C O CH2O - P
CH2OH CHOH CH2OH
NADH2NAD
PO4-3H2O
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
ManoproteinasGlucanos
NucleótidosNucleósidos
Agentes de flavor AminoácidosPéptidos
Ésteres etílicos de ácidos grasos(notas frutales)
Alcoholes:Terpénicos (notas amoscateladas)Superiores (herbáceos,medicinales, florales)
Aldehidos (10 compuestos diferentes)Metil-3-butanal (mayoritario)Benzaldehido
AzufradosVitisparina (balsámico)
Lactonasα-decalactonaSotolón
Activadores del crecimiento de bacterias lácticasInteraccionan con volátiles aromáticosModifican la estructura y densidad en boca de los
vinosEstabilización de la materia coloranteActúan como coloides protectores frente a
precipitaciones tartáricas y quiebras férricas
Aromas
Precursores de aromasSabores dulces o amargosActivadores de la
fermentación maloláctica
LípidosMonoglicéridosDiglicéridosÁcidos grasos
SaturadosInsaturados
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
ENZIMASPERIPLÁSMICAS
MEMBRANAPLASMÁTICA
ESPA
CIO
PER
IPLÁ
SMIC
O
GLUCANOS
QUITINA
OLIGOSACÁRIDOS
MANOPROTEÍNAS
PAR
EDC
ELU
LAR
ENZIMAS DEMEMBRANA
ESTRUCTURA DE LA ENVUELTA CELULARJo
sé A
nton
io S
uáre
z Le
pe. U
NIV
ERSI
DA
D P
OLI
TÉC
NIC
A D
E M
AD
RID
AUTOLISIS
- Desestructuración- Rotura de fibras (glucano y quitina)- Liberación de polisacáridos al vino- Liberación del contenido celular
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
Cromatografía de exclusión molecular
Filtración molecular
Separación por tamaño
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
TAMAÑO MOLECULAR
MV
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
Minutes
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
cepa 5CV
cepa S6U
MV
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
Minutes
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
5.90
0
47.3
00
22.8
00
112.
000
11.8
00
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
1ª SEMANA
POLISACÁRIDOS CON ADICIÓN DE β-GLUCANASAS (5 g/Hl)FEUILLAT MODIFICADO (EtOH, TH2, NaOH)ELUYENTE NaNO3 0,1 M (8,58 g/L)
2ª SEMANA
3ª SEMANA
1ª SEMANA
2ª SEMANA
3ª SEMANA
MV
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
Minutes
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
Minutes
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.010.0
cepa S6U cepa 2EV47.3
00
22.8
00
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
COLOR
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
O-Gl
O+
O
OH
OCH3
OH
OCH3
COOH
O-Gl
O+
O
OH
OCH3
OH
OCH3
O-Gl
O+
OH
OCH3
OH
OCH3
OH
CH3
HOOCO
CH3
HO
VITISINA AMalvidin-3-O-glucósido-piruvato
VITISINA BMalvidin-3-O-glucósido-vinil aducto
MALVIDINAMalvidin-3-O-glucósido
Acetaldehído
Ácido pirúvico
Procedente de la uva Metabolitos fermentativosde las levaduras
Formados durante la fermentación y envejecimiento
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
0
20
40
60
80
100
120
140
0 5 10 15 20 25 30
Time (days)
(mg
/L)
9CV 2EV 3VA 7VA S6U
METABOLITOSFERMENTATIVOS vs
PIGMENTOS DEELEVADA
ESTABILIDAD
0
20
40
60
80
100
120
140
0 5 10 15 20 25 30
Time (days)
(mg
/L)
9CV 2EV 3VA 7VA S6U
2a
2b
ACETALDEHÍDO
ÁCIDO PIRÚVICO
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
R2 = 0,81
0
1
2
50 100 150 200
Acetaldehído (mg/L)
VIT
. B
(m
g/L
)
R2 = 0,80
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
60 80 100 120 140
Piruvato (mg/L)
VIT
. A
(m
g/L
)
METABOLITOSFERMENTATIVOS vs
PIGMENTOS DEELEVADA ESTABILIDAD
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
Elevadaadsorción
Bajaadsorción
DIFERENCIAS EN LA ADSORCIÓNJo
sé A
nton
io S
uáre
z Le
pe. U
NIV
ERSI
DA
D P
OLI
TÉC
NIC
A D
E M
AD
RID
O-Gl
O+
OH
OCH3OH
OCH3
OH O-Gl
O+
OH
OCH3OH
OCH3
OH O-Gl
O+
OH
OCH3OH
OCH3
OH
Levadurasimpermeables
Levadurasadsorbentes
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
Elevadaadsorción
Bajaadsorción
DIFERENCIAS EN LA ADSORCIÓNJo
sé A
nton
io S
uáre
z Le
pe. U
NIV
ERSI
DA
D P
OLI
TÉC
NIC
A D
E M
AD
RID
SUPERFICIE CELULAR DE UN MOSTO EN FERMENTACIÓN
1 Litro demosto en
fermentación
10 um
∅ 5
um
100·10-12 m2 x 108 ufc/mL x 103 mL/L = 10 m2
10 m2
de paredes celulares
3,16 m
3,16
m
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
ADSORCIÓN DE ANTOCIANOS POR PAREDESDE LEVADURAS
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
PRODUCCIÓN Y DEGRADACIÓN DE MÁLICO
CH3-CHOH-CH2-CH3
CH3-CHOH-CH2-CH3
CH3-CHOH-CH2-CH3
CH3-CHOH-CH2-CH3
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
0
2
4
6
8
10
12
14
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
TIEMPO (d)
GR
AD
O A
LCO
HÓ
LIC
O (%
v/v)
4CV 5CV 9CV 7EV 2EV 1EV 3VA1VA 7VA S6U
RESISTENCIA A ESTRÉS FERMENTATIVOJo
sé A
nton
io S
uáre
z Le
pe. U
NIV
ERSI
DA
D P
OLI
TÉC
NIC
A D
E M
AD
RID
10
11
12
13
14
15
Tratamiento
GR
AD
O A
LCO
HÓ
LIC
O A
LCA
NZA
DO
(%v/
v)
Testigo 60C10 100C10 150C10 100C10-5ºd
RESISTENCIA A ESTRÉS FERMENTATIVOJo
sé A
nton
io S
uáre
z Le
pe. U
NIV
ERSI
DA
D P
OLI
TÉC
NIC
A D
E M
AD
RID
Cepa 3VA Microscopía LTSEM con Criofracturación
de la Muestra
Taxonomía D. O. (aislamiento) Variedad Fase S. cerevisiae Ribera del Duero Tempranillo Acabado
Temperatura (ºC) 25 25 32 25 25 25 ºBé 13,5 17 13,5 13,5 13,5 13,5 SO2 total (mg/L) - - - 100 200 300 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) 25 25 %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
SH2 (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
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
COMPORTAMIENTOCELULAR EN MEDIO
LÍQUIDO
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
ELEVADA IMPLANTACIÓN DELEVADURAS SELECCIONADAS
-0,50
0,50
1,50
2,50
3,50
1 2 3 4 5 6
TIEMPO (DÍAS)
PE
SO
(g
)
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID
Muchas gracias
José Antonio Suárez Lepe
José
Ant
onio
Suá
rez
Lepe
. UN
IVER
SID
AD
PO
LITÉ
CN
ICA
DE
MA
DR
ID