Llevats no-Saccharomcyes com a eines per a controlar el grau alcohòlic dels vins: Importància de...
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Levaduras no-Saccharomyces como
alternativa para controlar el grado
alcohólico de los vinos.
El papel del oxígeno y la
respiración.
www.icvv.es/microwine
Selección clonal y varietal Técnicas de cultivo
Desalcoholización parcial
Objetivo: compensar 2-3 grados
Tres limitaciones:
Productos secundarios debido a
reajustes metabólicos (acético,
acetoína, productos de
“oxidación”)
¿(multi) GMOs en vino?
Estrategias basadas en
levaduras recombinantes(S. cerevisiae)
Tres limitaciones:
Productos secundarios debido a
reajustes metabólicos (acético,
acetoína, productos de
“oxidación”)
¿(multi) GMOs en vino?
¿Qué hacemos con el azúcar?
Estrategias basadas en
levaduras recombinantes(S. cerevisiae)
Tres limitaciones previstas
Fermentación con especies alternativas de levaduras
Necesitamos oxígeno
Ninguna de ellas es la auténtica limitación
Exceso de oxígeno disuelto
Efecto Crabtree en S. cerevisiae
Candida sake x4Candida stellataCandida vanderwaltiiCandida vinariaCandida zemplinina x4Debaryomyces hansenii x4Debaryomyces fabryiHanseniaspora guilliermondii x3Hanseniaspora uvarum x2Hanseniaspora vineaeHansenula polymorphaKazachstania exigua x2Kloeckera apiculata x3Kluyveromyces sp. x4Kluyveromyces nonfermentans
Kregervanrija fluxuumLanchancea cidriiLanchancea thermotoleransMetschnikowia pulcherrima x4Pichia anomala x4Pichia membranifaciens x4Saccharomyces cerevisiae x4Scheffersomyces stipitis x4Starmerella bombicola x4Torulaspora delbrueckii x3Zygosaccharomyces bailiiZygosaccharomyces rouxii
65 cepas de levadura (28 especies)
AQ (IATA), CIDA (ICVV), CIAL (IFI), CRA-ENO (Asti), CBS
RQ=1: respiración pura
RQ= ∞: fermentación pura
RQ=%respiración=
100/(3RQ-2)CO2 producido
O2 consumido
¿Cuánto azúcar respira o fermenta cada cepa?
•pH 3.5
•200g/L de azúcar
•Aire 0.2 vvm
•Preaclimatación 24h
Cuantificación de RQs
O cómo soslayar el stripping del etanol
RQ=2: 25 % respiración
Factores que afectan a la reducción de grado
•Temperatura15ºC, 20ºC, 25ºC
•Intensidad de oxigenación10% O2, 21% O2, 50% O2
•Nitrógeno asimilable•150 mg/L, 200 mg/L, 250 mg/L
Ensayos con cuatro cepas de levadura
y tres niveles por parámetro
(diseño ortogonal: 9 de 27 combinaciones)
•Metschnikowia pulcherrima•Kluyveromyces lactis•Candida sake•Saccharomyces cerevisiae
Relevancias relativas de cada parámetro
S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C. sake
Consumo de[O2] 2 + 5 - 3 - 42 +
azúcarYAN 45 + 45 + 50 + 18 +
TEMP 53 + 50 + 47 + 39 +
Etanol[O2] 26 - 11 - 62 - 18 -
(rendimiento)YAN 44 + 67 + 33 + 71 +
TEMP 30 - 21 + 5 + 11 +
Ácido acético[O2] 38 + 21 + 63 + 54 +
(rendimiento)YAN 15 - 46 - 28 + 46 +
TEMP 47 + 34 - 9 - 0 +
Glicerol[O2] 79 - 15 + 75 - 76 -
(rendimiento)YAN 2 + 78 - 4 - 12 -
TEMP 19 + 7 + 21 + 12 -
Reducción[O2] 12 + 8 - 33 + 51 +
de gradoYAN 27 + 35 + 29 + 28 -
TEMP 61 + 57 + 38 + 21 +
Eficacia[O2] 19 + 5 + 38 - 22 -
YAN 46 - 37 + 30 - 67 -
TEMP 35 - 58 + 32 + 11 +
El efecto del oxígeno sobre la respiración es el esperado
(pero siempre tiende a aumentar el acético)
S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C. sake
Consumo de[O2] 2 + 5 - 3 - 42 +
azúcarYAN 45 + 45 + 50 + 18 +
TEMP 53 + 50 + 47 + 39 +
Etanol[O2] 26 - 11 - 62 - 18 -
(rendimiento)YAN 44 + 67 + 33 + 71 +
TEMP 30 - 21 + 5 + 11 +
Ácido acético[O2] 38 + 21 + 63 + 54 +
(rendimiento)YAN 15 - 46 - 28 + 46 +
TEMP 47 + 34 - 9 - 0 +
Glicerol[O2] 79 - 15 + 75 - 76 -
(rendimiento)YAN 2 + 78 - 4 - 12 -
TEMP 19 + 7 + 21 + 12 -
Reducción[O2] 12 + 8 - 33 + 51 +
de gradoYAN 27 + 35 + 29 + 28 -
TEMP 61 + 57 + 38 + 21 +
Eficacia[O2] 19 + 5 + 38 - 22 -
YAN 46 - 37 + 30 - 67 -
TEMP 35 - 58 + 32 + 11 +
La producción de glicerol por M. pulcherrima
responde de manera opuesta al restoS. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C. sake
Consumo de[O2] 2 + 5 - 3 - 42 +
azúcarYAN 45 + 45 + 50 + 18 +
TEMP 53 + 50 + 47 + 39 +
Etanol[O2] 26 - 11 - 62 - 18 -
(rendimiento)YAN 44 + 67 + 33 + 71 +
TEMP 30 - 21 + 5 + 11 +
Ácido acético[O2] 38 + 21 + 63 + 54 +
(rendimiento)YAN 15 - 46 - 28 + 46 +
TEMP 47 + 34 - 9 - 0 +
Glicerol[O2] 79 - 15 + 75 - 76 -
(rendimiento)YAN 2 + 78 - 4 - 12 -
TEMP 19 + 7 + 21 + 12 -
Reducción[O2] 12 + 8 - 33 + 51 +
de gradoYAN 27 + 35 + 29 + 28 -
TEMP 61 + 57 + 38 + 21 +
Eficacia[O2] 19 + 5 + 38 - 22 -
YAN 46 - 37 + 30 - 67 -
TEMP 35 - 58 + 32 + 11 +
El oxígeno raramente es el factor más relevante
(dentro de los márgenes estudiados)
S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C. sake
Consumo de[O2] 2 + 5 - 3 - 42 +
azúcarYAN 45 + 45 + 50 + 18 +
TEMP 53 + 50 + 47 + 39 +
Etanol[O2] 26 - 11 - 62 - 18 -
(rendimiento)YAN 44 + 67 + 33 + 71 +
TEMP 30 - 21 + 5 + 11 +
Ácido acético[O2] 38 + 21 + 63 + 54 +
(rendimiento)YAN 15 - 46 - 28 + 46 +
TEMP 47 + 34 - 9 - 0 +
Glicerol[O2] 79 - 15 + 75 - 76 -
(rendimiento)YAN 2 + 78 - 4 - 12 -
TEMP 19 + 7 + 21 + 12 -
Reducción[O2] 12 + 8 - 33 + 51 +
de gradoYAN 27 + 35 + 29 + 28 -
TEMP 61 + 57 + 38 + 21 +
Eficacia[O2] 19 + 5 + 38 - 22 -
YAN 46 - 37 + 30 - 67 -
TEMP 35 - 58 + 32 + 11 +
Puesta a punto de condiciones para reducir el grado alcohólico
Cultivo mixto con M. pulcherrima, diferente
proporciones de inoculación, mosto natural, 25ºC,
aireación controlada 48 h (resto anaeróbico)
Consumo de azúcar en mosto natural
Etanol producido
-3 grados
0.17 g/L
1.90 g/L
0.64 g/L
Acidez volátil final
Consumo de azúcar en mosto natural
Etanol producido
0.17 g/L
0.51 g/L
0.35 g/L
Acidez volátil final
-2.1 grados
0
20
40
60
80
100DO
0 34 67 101 134 168
hours
Time
100% airM. pulcherrima
0
20
40
60
80
100DO
0 34 67 101 134 168
hours
Time
100% airM. pulcherrima/S. cerevisiae (1%)
0
20
40
60
80
100DO
0 34 67 101 134 168
hours
Time
100% airM. pulcherrima/S. cerevisiae (10%)
0
24
48
72
96
120DO
0 34 67 101 134 168
hours
Time
100% airS. cerevisiae
0
20
40
60
80
100DO
0 34 67 101 134 168
hours
Time
25% airM. pulcherrima/S. cerevisiae (10%)
0
20
40
60
80
100DO
0 34 67 101 134 168
hours
Time
25% airS. cerevisiae
¿Puede haber exceso de oxígeno?
Con la industria
Investigación de base
•Metabolismo energético de especies alternativas de levaduras(y su regulación)•Mecanismo de producción de acético en condiciones oxigenación(S. cerevisiae y otras especies)•Interacciones metabólicas en condiciones aeróbicas•Factores determinantes para la competición entre cepas
•Selección de cepas con criterios enológicos•Optimización de parámetros de proceso•Desarrollo de dispositivos específicos de control