domingo, 27 de enero de 2013

Las Levaduras y la Fermentación Alcohólica del Vino



LAS LEVADURAS Y LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA DEL VINO

El control de la fermentación alcohólica es una preocupación importante para el elaborador; controlando los parámetros que actúan sobre el crecimiento y la supervivencia de las levaduras, éste debe asegurarse de su acabado a fin de evitar todas las desviaciones microbiológicas. Las levaduras transforman el azúcar de la uva en etanol, gas carbónico y calor. También forman compuestos importantes olorosos y sápidos que participan en las propiedades organolépticas del vino.

FACTORES DEL DESARROLLO DE LAS LEVADURAS

El mosto de uva encierra todos los elementos nutritivos necesarios al desarrollo de las levaduras; así pues es muy fermentescible. No obstante, algunos factores pueden perturbar el crecimiento de las levaduras y su metabolismo. De forma general, éstos se reagrupan según su naturaleza, química o físico-química.

Los factores químicos

Algunos componentes del mosto presentes en muy poco cantidad, o por el contrario en exceso, tienen una incidencia sobre el desarrollo de las levaduras. La levadura necesita una fuente de carbono (proporcionada por la glucosa y la fructosa del mosto) y una fuente de nitrógeno para garantizar su crecimiento y su metabolismo. El mosto de uva es rico en elementos nitrogenados. Sin embargo sólo una fracción del nitrógeno total) puede ser utilizada por las levaduras. Se trata del «nitrógeno asimilable» constituido por el catión amonio y los aminoácidos. Los contenidos de nitrógeno asimilables de los mostos son extremadamente variables según el millésime, la naturaleza de la variedad, las prácticas culturales, el estado sanitario de la uva. Por ejemplo, los mostos procedentes de parcelas enherbadas muy a menudo carecen de nitrógeno asimilable; la fermentación alcohólica de estos mostos es con frecuencia incompleta. Métodos sencillos y rápidos permiten evaluar el contenido en nitrógeno asimilable de los mostos: el método al formol para el nitrógeno asimilable y la dosificación enzimática del nitrógeno amoniacal. El umbral de carencia en nitrógeno se ha definido alrededor de 130-140 mgN/L Conociendo este valor umbral y el contenido del mosto, es fácil hacer la corrección sabiendo que una aportación de 20 g/hL en sales de amonio corresponde a 42 mgN/L de nitrógeno asimilable.

Además del nitrógeno, otros constituyentes del mosto actúan como activadores de fermentación de las levaduras. Se hace la distinción entre los factores de crecimiento y los factores de supervivencia. La primera categoría engloba el conjunto de las vitaminas del mosto. Éstas actúan a baja concentración sobre la multiplicación y el metabolismo de las levaduras. En general, el mosto está suficientemente provisto de vitaminas para asegurar el desarrollo de la fermentación alcohólica. La tiamina es la única vitamina cuya adición está autorizada por la legislación europea a la dosis de 60 mg/hL. Se emplea poco para activar la fermentación alcohólica, pero es recomendable para disminuir la formación de compuestos cetónicos implicados en la combinación del dióxido de azufre de los vinos licorosos de podredumbre noble. Los factores de supervivencia actúan sobre el crecimiento y sobretodo sobre el mantenimiento de la viabilidad de las levaduras al final de la fermentación alcohólica. Juegan un papel esencial en la terminación de las fermentaciones en particular de los mostos ricos en azúcares. Son constituyentes lipidíeos, esteróles y ciertos ácidos grasos de cadena larga, necesarios al funcionamiento de la membrana plásmica de las levaduras. La membrana actúa como barrera selectiva, es el lugar de los intercambios entre los componentes carbonados y nitrogenados del mosto y el medio intracelular. Los compuestos lipidíeos están presentes en las partes sólidas de la uva; pasan en los mostos en el momento de la maceración en vinificación de tinto. En vinificación de blanco, se asocian principalmente a las lias. La levadura es capaz de sintetizar estos compuestos únicamente en presencia de oxígeno. De allí el interés de la práctica del remontado con aireación al inicio de la fermentación alcohólica.

El etanol, principal producto de la fermentación alcohólica, es también el principal inhibidor de las levaduras. Modificando la permeabilidad de la membrana, perturba el transporte de los compuestos carbonados y nitrogenados en el interior de las células, así como la regulación del pH intracelular. Este efecto inhibidor es todavía más acusado al ser la temperatura de fermentación alta y la cepa de levadura poco tolerante al etanol.

Los ácidos grasos de cadena corta (ácidos octanoico y decanoico), productos secundarios del metabolismo de las levaduras, modifican como el etanol el funcionamiento de las membranas. Para eliminarlos, el vinificador puede utilizar las cortezas de levadura, capaces de absorber en su superficie estas moléculas inhibidoras. Algunos autores han mostrado que las cortezas de levaduras también son capaces de ceder al mosto esteróles y ácidos grasos de cadena larga, factores de supervivencia.

Otras sustancias presentes en los mostos, en particular los residuos de pesticidas, son muy conocidos por su toxicidad frente a las levaduras. Es el caso de los triazoles e imidazoles, inhibidores de la biosíntesis del ergosterol de los hongos parásitos de la viña como el oidio. Estos compuestos pueden alterar la composición y la fluidez de la membrana de Saccharomyces cerevisiae. Los residuos de Folpel en los mostos inhiben igualmente la fermentación alcohólica; en este caso, una demora de 48 horas antenor a la adición de levaduras lleva a la descomposición residuo inhibidor y permite el reestablecimiento de la fermentesribilidad de los mostos.

Los factores físico-químicos

El vinificador atento al buen desarrollo de la fermentación alcohólica está pendiente de tres operaciones esenciales: el control de la temperatura, el aporte de oxígeno y, en el caso de vinificación en blanco, el ajuste de la turbidez de los mostos. La temperatura influye en la cinética de la fermentación alcohólica que arranca de forma más rápida a 35°C que a 25ºC sin que por ello la totalidad de los azúcares sea degradada. En vinificación en tinto, es preferible mantener la cuba a temperaturas inferiores a 22ºC para iniciar la fermentación alcohólica. La levadura es sensible a temperaturas demasiado bajas en el caso de la vinificación en blanco (inferiores a 13°C) o demasiado altas en el caso de los tintos (superiores a 30°C). No obstante, algunas cepas de levaduras están bien adaptadas a las temperaturas bajas, de 10 a 13°C. Desviaciones importantes de temperatura o «choques térmicos» en un corto intervalo de tiempo (algunas horas) también pueden causar dificultades incluso paradas de fermentadón.

El efecto beneficioso del oxígeno sobre el desarrollo de las fermentadones se conoce desde hace tiempo. Las levaduras en presencia de oxigeno son capaces de sintetizar esteróles y ácidos grasos de cadena larga necesarios para el buen funcionamiento de las membranas especialmente al final de la fermentación alcohólica. Trabajos recientes han mostrado el efecto sinérgico entre el aporte de oxígeno y de nitrógeno. El primero, al actuar sobre la permeabilidad de la membrana, la asimilación del segundo. Para ser eficaz, la aportación de oxígeno debe realizarse antes que degraden los 50 primeros gramos por litro de azúcar, cuando las poblaciones y el desprendimiento de CO2 sean máximos. Actuando de este modo, las levaduras consumen muy rápidamente el oxígeno aportado; los riesgos de oxidación de los mostos en particular en blanco son muy limitados. Durante la vinificación, esta aportación puede hacerse durante un remontado con aireación en una bodega bien ventilada, pero igualmente por inyección de aire o de oxigeno en la canalización de remontado o por la utilización de caña.

El ajuste del grado de clarificación de los mostos destinados a la elaboración de vinos blancos y rosados es un factor determinante del desarrollo de la fermentación y de la calidad de los vinos. Los mostos demasiados clarificados están muy a menudo expuestos a fermentaciones lánguidas. Las lías constituyen un soporte que favorece el reparto de las levaduras en el mosto. Ricas en compuestos lipidíeos, juegan también un rol nutritivo; su presencia limita la formación de acidez volátil por la levadura, favorece la asimilación del nitrógeno y la tolerancia al etanol al final de la fermentación alcohólica. El efecto activador de las lías es todavía más marcado al proceder éstas de un mosto rico en nitrógeno asimilable. Se ha establecido una escala de turbidez óptima para las variedades blancas del Bordelais; está comprendida entre 50 y 200 NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Por encima de 200 NTU, la levadura puede formar compuestos azufrados nauseabundos, responsables de la aparición de defectos olfativos de reducción en los vinos. Sin embargo, cuando la riqueza de los mostos en azúcares es menos importante, puede ser acertado revisar al alza la turbidez en el desfangado (hasta 250 NTU) para permitir la fermentación de la totalidad de los azúcares.

Para la vinificación de los vinos licorosos, la adición de lías de mostos de uvas sanas a un mosto de podredumbre noble puede mejorar considerablemente la fermentabilidad, limitando notablemente la formación de acidez volátil. Basta aportar de 4 a 5 litros de lías por barrica para obtener la fermentación suplementaria de cerca de 50 g/L de azúcar, sin un aumento significativo de la acidez volátil.


LOS PRODUCTOS DE LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

El etanol es el principal producto de la fermentación alcohólica. Para un grado de alcohol (1 % vol.), la levadura utiliza de 16 a 19,5 g/L de azúcares (glucosa y fructosa). El rendimiento de transformación del azúcar en etanol varía de una cepa de levadura a otra, pero también según la composición del mosto. Aproximadamente el 8 % de las moléculas de azúcar del mosto es transformado en otros compuestos, via una vía secundaria de la fermentarión alcohólica, la fermentación glicero-pirúvica. Esta fermentación de inducción permite a la levadura regular su potencial de oxido-reducción y resistir a las fuertes presiones osmóticas. El principal producto de esta vía metabólica es el glicerol. En los vinos, las concentraciones de glicerol varían entre 5 a 20 g/L según las cepas y el medio. El papel organoléptico del glicerol en la percepción del sabor azucarado y «carnoso» de los vinos debe relativizarse. En cata triangular, sólo el 10 % de los catadores entrenados percibe una modificación del gusto por adición de 3 g/L de glicerol.

Las levaduras producen por su metabolismo fermentativo numerosos ácidos orgánicos. El ácido acético es, sin ninguna duda, el más observado durante la vinificación. El experto siempre busca limitar su formación mediante el control y el dominio de los parámetros de la vinificación (turbidez de los mostos blancos, carencias de nitrógeno, anaerobiosis, temperatura de fermentación en tinto...). Otros ácidos orgánicos derivan directamente de un compuesto clave del metabolismo fermentativo de las levaduras, el ácido pirúvico; el succinato, el 2-oxoglutarato, el malato, el citrato. A veces, estos compuestos tienen un efecto directo sobre las características organolépticas de los vinos modificando el pH. Siempre a partir del piruvato, la levadura forma de 200 a 300 mg de ácido D(-) láctico y algunas decenas de mg de ácido L(+) láctico. La acetoína, el 2,3-butanodiol y el diacetilo son igualmente resultantes del metabolismo del piruvato. La producción de diacetilo por parte de las levaduras es, sin embargo, despreciable respecto a las cantidades producidas por las bacterias lácticas a partir del ácido cítrico.

Numerosos compuestos volátiles sintetizados durante la fermentación alcohólica participan en las características organolépticas de los vinos. Los aromas denominados «fermentativos» reagrupan los alcoholes superiores y los ésteres. Los primeros proceden del metabolismo de los aminoácidos asimilados en el transcurso de la fermentación alcohólica. Las concentraciones en alcoholes superiores varían entre 50 y 300 mg/L. Sólo el feniletanol, que evoca el olor de rosa, juega un rol positivo en el aroma de los vinos. El resto de constituyentes de fuerte concentración poseen olores pesados, recordando a veces los disolventes. La síntesis de estos compuestos es tanto más importante cuanto más elevado sea el pH de los mostos, más débil su contenido en nitrógeno asimilable, más clarificados sean los mostos blancos y más elevada sea la temperatura de fermentación. Por otro lado, la especie y la cepa de levadura influyen en los contenidos en alcoholes superiores en los vinos. Así, la especie S. uvarum produce más feniletanol que S. cerevisiae, cualesquiera que sean las condiciones de la vinificación. En el seno de S. cerevisiae, las cepas retenidas para la producción industrial no deben producir cantidades grandes de alcoholes superiores.

Los ésteres representan numéricamente el mayor grupo de compuestos con impacto olfativo producidos durante la fermentación alcohólica. La levadura forma acetatos de alcoholes superiores, siendo los más conocidos el acetato de isoamilo, con olor a plátano, y el acetato de feniletilo, con olor de rosa, pero también los ésteres etílicos de ácidos grasos, cuya síntesis es independiente del metabolismo nitrogenado. Estos últimos evocan aromas florales y afrutados interesantes desde el punto de vista organoléptico. Los ésteres se forman en cantidad variable en función de las especies y de las cepas de levaduras; la especie S. uvarum forma siempre cantidades superiores de acetato de feniletilo comparada con S. cerevisiae. En vinificación en blanco, el contenido en ésteres es tanto más importante cuanto más límpido sea el mosto y baja la temperatura de fermentación. No obstante, estos compuestos que caracterizan el aroma de algunos vinos blancos jóvenes, se hidrolizan muy rápidamente durante el envejecimiento en botella.

La levadura produce también numerosos compuestos azufrados volátiles. Presentes en los vinos en estado de traza, poseen umbrales de percepción particularmente bajos (del μg/L al ng/L). La mayor parte del tiempo, son los precursores de los defectos olfativos de reducción. El más conocido de entre ellos es el ácido sulfhídrico (H2S). La débil producción de estos compuestos azufrados, en particular de H2S y de sulfito (SO2) constituye uno de los criterios de selección de las levaduras destinadas a la elaboración de los vinos.

Ciertos compuestos azufrados volátiles, liberados por la levadura, presentan olores desagradables. Participan en el aroma varietal de algunas variedades (Sauvignon, Manseng, Riesling, Arvine...) y en la tipicidad aromática de los vinos derivados de las mismas. Las moléculas olorosas identificadas en los vinos están presentes en la uva bajo forma de precursores de aromas inodoros. La transformación de estos precursores de aroma por la actividad de la levadura durante la fermentación alcohólica es más o menos eficaz según la cepa. Así, la elección de la cepa de levadura para la vinificación de los vinos de estas variedades es un parámetro a considerar para la calidad final del producto.

Los compuestos cuantitativamente más importantes en los vinos, así como los factores que influyen en su formación durante la fermentación alcohólica, ya están bien identificados. Pero numerosos otros productos salidos del metabolismo fermentativo permanecen desconocidos; estas moléculas, a menudo en estado de traza en los vinos, siguen siendo difíciles de identificar y dosificar. Existen muchos trabajos de investigación puestos en marcha para identificar las moléculas odorantes que participan en el aroma varietal de las variedades y el papel eventual de la levadura en su liberación. En un futuro, estos estudios deberían permitir definir los nuevos criterios de selección de las levaduras destinadas a la elaboración de vinos.

Fuente: Vigne & Vin. Publications Internationales 

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