martes, 30 de diciembre de 2014

Factores que Influyen en la Fermentación Alcohólica del Vino: Nutrientes; pH; Nivel de Sulfuroso; NFA; Sanidad



FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA DEL VINO

El “Enólogo” es el asesor técnico responsable de dirigir el proceso de elaboración del vino y el “Terruño” es el término utilizado para describir una determinada zona geográfica que goza de unas características geológicas, climáticas, ambientales, etc., específicas que lo hacen diferente de otras zonas.

Ambos han de convivir en armonía para poder crear un buen vino, honesto y de calidad, que sea la expresión liquida del lugar del que procede.

Conociendo todos los factores, se puede comprender y cuidar mejor el proceso de “La Elaboración del Vino”, “El Cultivo del Viñedo” y poder elaborar mejores vinos, además de una intervención minima.

Existen diversos factores, tanto físicos como químicos, que inciden, positiva o negativamente, en el transcurso de la fermentación alcohólica, ya sea actuando sobre el desarrollo de las levaduras, o directamente sobre la propia fermentación alcohólica. Los más relevantes son los siguientes:

- Nutrientes: Las levaduras fermentativas necesitan los azúcares para su catabolismo, es decir, para obtener la energía necesaria para sus procesos vitales. Generalmente, obtienen esa energía mediante la fermentación alcohólica y ocasionalmente, por respiración celular. Además, necesitan otros sustratos para su anabolismo como son nitrógeno, fósforo, carbono, azufre, potasio, magnesio, calcio y vitaminas, especialmente tiamina (vitamina B1).

- pH: El valor del pH nos indica el nivel de acidez del medio. Las levaduras vínicas soportan un pH entre 3 y 4. Por debajo de 3, su acción disminuirá o incluso se anulara y, por encima de 4, su actividad aumentara. El pH óptimo del vino se encuentra entre 3,2-3,7.

- Nivel de Sulfuroso: El sulfuroso durante el inicio y desarrollo de la fermentación alcohólica y, posteriormente, en la conservación del vino, realiza estas importantes funciones: Es Antiséptico, Antioxidante y Antioxidásico. El sulfuroso también se encuentra en forma combinada y en forma libre. La forma libre presenta varias formas moleculares siendo el SO2, la forma molecular activa a pesar de encontrarse en una muy pequeña proporción. Aproximadamente 30 ppm de sulfuroso libre es suficiente para conservar un vino.

- NFA: Estas siglas se traducen como Nitrógeno Fácilmente Asimilable, e integra al ión amonio y a los aminoácidos. El compuesto de Nitrógeno que más fácilmente absorbe la levadura del mosto es el ión amonio NH4+.

- Sanidad: En una uva sana los microorganismos que predominan son las levaduras adheridas a la pruina, entre las que se encuentra la Saccharomyces cerevisiae. Si la uva está atacada por Botrytis, no sólo encontraremos a este hongo, sino también, una flora acompañante como son las bacterias acéticas, grandes productoras de acidez volátil. Todos estos microorganismos consumirán nitrógeno y azúcares, por lo que su contenido en el mosto será menor.

- Nivel de Azúcar: Las levaduras utilizan los azúcares como fuente de carbono, y de ellos van a obtener la energía necesaria, en forma de ATP, para seguir realizando sus funciones vitales. La utilización de los mismos dependerá del oxígeno. En presencia del mismo se producirá respiración celular. En ausencia del mismo la fermentación alcohólica.


LOS NUTRIENTES

El mosto debe contener una base nutricional adecuada para poder llevar a cabo la fermentación alcohólica. Las levaduras fermentativas necesitan los azúcares para su catabolismo, es decir, para obtener la energía necesaria para sus procesos vitales pero, además, necesitan otros sustratos para su anabolismo como son: nitrógeno, fósforo, carbono, azufre, potasio, magnesio, calcio y vitaminas, especialmente tiamina (vitamina B1).

Normalmente, las sustancias nitrogenadas, las sales y los factores de crecimiento (vitaminas) se hallan en el mosto en concentración suficiente para el desarrollo de las levaduras. Sin embargo, en casos de vendimias atacadas de Botrytis, en las que los mohos han consumido parte de estos nutrientes, puede ser necesario adicionar al mosto complejos vitamínicos y sales de amonio.

El nitrógeno es de todos los nutrientes el más importante, siendo necesario que el mosto lo contenga inicialmente en forma de nitrógeno fácilmente asimilable, en una cantidad superior a 130-150 ppm.

Una deficiencia de estos nutrientes obligará a la levadura a atacar a las proteínas para desaminar aminoácidos y obtener el nitrógeno amoniacal (ión amonio); como consecuencia de este ataque se liberarán alcoholes superiores. La deficiencia de nitrógeno también puede aumentar los niveles de sulfhídrico, H2S El aroma del sulfhídrico recuerda a huevos podridos.

La presencia de esteroles y ácidos grasos insaturados es también necesaria, puesto que, se necesitan para que sus membranas celulares puedan ser funcionales. Se obtienen inicialmente del mosto y posteriormente de la lisis celular de las células madres. La síntesis de esteroles y la insaturación de ácidos grasos se realiza en las mitocrondrias en presencia de O2.

Además de estos nutrientes de efecto positivo para las levaduras existen otros de efectos negativos sobre ellas: La acumulación de los propios productos de la fermentación alcohólica pueden ralentizarla. Ejemplo: el etanol. Esos mismos compuestos junto a otros presentes en el mosto de forma natural (taninos) o artificial (pesticidas, SO2, etc.) pueden actuar como inhibidores del crecimiento de las levadura. Es importante evitar la presencia de inhibidores en el mosto, como por ejemplo, restos de productos fitosanitarios y ácidos grasos saturados de cadena corta.


PH

Un ácido es toda sustancia capaz de ceder iones H+ al medio. El pH es una medida de la concentración de iones H+ que se hallan presentes en un medio.

- Fórmula: pH= -log [H+]

- Valores: pH = 7 Neutro; pH > 7 Básico; pH < 7 Ácido.

Un valor de pH=9 es más básico que un pH=8. Por el contrario, un valor de pH=3 es más ácido que un pH=4.

El pH y los ácidos están relacionados: Aunque el pH depende del grado de disociación de los ácidos, se cumple que a mayor concentración de ácidos, normalmente, el valor del pH será más bajo. El pH del mosto-vino expresa, por tanto, la acidez real del mismo.

El pH también afecta a las levaduras durante la fermentación alcohólica: La acidez impide el desarrollo de muchos microorganismos. Las bacterias son más sensibles que las levaduras y éstas más sensibles que los mohos. Por tanto, las levaduras, en un medio muy ácido, se desarrollan peor y esto se traduce en que un mosto muy ácido es más difícil de fermentar que uno menos ácido.


NIVEL DE SULFUROSO

El sulfuroso es un ácido cuya fórmula química es H2SO3, resultado de la unión de un anhídrido sulfuroso (el SO2) y el agua H2O. Según su grado de disociación lo encontraremos en las siguientes formas moleculares: ión bisulfito (HSO3); ión sulfito (SO3); anhídrido sulfuroso (SO2) y sulfuroso (H2SO3). El grado de disociación dependerá del pH del vino.

La parte activa del sulfuroso libre es la forma molecular SO2, y ésta se encuentra en el vino en una proporción del orden solamente del 2.5-2.9 %, pero es suficiente para ejercer sus funciones. Es decir una parte del sulfuroso añadido al mosto, aunque queda libre, no es activo y otra parte se combina y tampoco será activa.

Se combina con aquellos compuestos que tienen grupos ceto (-C=O) como, por ejemplo, los azúcares y el acetaldehído. De esta forma el porcentaje de sulfuroso añadido, se combinará más al principio de la fermentación alcohólica que al final de la misma, porque hay más cantidad de azúcares.

Destacar también que las dosis altas de sulfuroso dificultan el desarrollo de las levaduras, no en vano y en la actualidad se seleccionan levaduras que sean resistentes a altas dosis de sulfuroso.

Sus funciones principales son: Antiséptico; Antioxidante; y Antioxidásico.

- Función de Antiséptico: Aplicado a la elaboración del vino significa, que añadido al mosto elimina bacterias y elimina levaduras apiculatas (que son las que inician la fermentación alcohólica sino se utilizan LSA y que producen acidez volátil), en definitiva, elimina a los microorganismos que competirán por los mismos sustratos que la levadura Saccharomyces cerevisiae.

- Función Antioxidante:  Consiste en eliminar el oxígeno del medio. El mecanismo de acción es que se oxida él mismo y se transforma en ácido sulfúrico, sulfato y bisulfato. El ácido sulfúrico no permanece en el vino ya que este ácido es muy fuerte y se disociará en sulfato SO4= y 2H+. Es adecuado eliminar el oxígeno del medio, ya que el sulfuroso al capturar el oxígeno evita que éste oxide a otros compuestos sensibles a él, como son aquellos que aportan color y aromas.

- Función Antioxidásico: Consiste en inactivar las enzimas, lacasa y tirosinasa, responsables del pardeamiento enzimático del vino-mosto. En dicho pardeamiento enzimático los compuestos fenólicos principalmente, los antocianos, sufren una transformación química y pasan de la forma fenol (rojo) a la forma quinona (marrón), produciéndose un amarronamiento del mosto-vino que no nos interesa.


NITRÓGENO FÁCILMENTE ASIMILABLE NFA

Un ecosistema es un conjunto de seres vivos que habitan en un lugar físico determinado, donde reinan unas condiciones físicas determinadas (temperatura, humedad, etc.), y en el que se establecen relaciones entre los seres vivos y de éstos con el medio. Por lo tanto, al mosto lo podríamos considerar un ecosistema, un ecosistema en el que la levadura va a necesitar una serie de nutrientes, entre los que se encuentran, los compuestos nitrogenados. Estos compuestos son importantes porque forman parte de varias rutas metabólicas. Se requiere, por lo tanto, tener una fuente de nitrógeno.

Esas fuentes de nitrógeno son: Los compuestos nitrogenados del mosto son complejos y son: amonio, aminoácidos (glutamato, glutamina, etc.), urea, ácido cítrico, γ-aminobutírico, oligopéptidos, proteinas, nitratos, nitritos y aminas orgánicas.

No todas las levaduras son capaces de asimilar todas estas fuentes de nitrógeno. La mayoría utilizan amonio, aminoácidos (glutamato, glutamina, etc.) urea, ácido γ-aminobutírico oligopéptidos y proteínas. Solo algunas levaduras son capaces de utilizar: nitratos, nitritos y aminas orgánicas.

Estas son las fuentes de Nitrógeno pero, en realidad, se llama NFA (Nitrógeno Fácilmente Asimilable) al nitrógeno en forma de nitrógeno amoniacal (NH4+) y aminoácidos (excepto la prolina que a pesar de ser abundante en el mosto no es asimilada por la levadura).

Las levaduras son economicas, ya que el orden de consumo y asimilación de la levadura sera: Primero, el nitrógeno amoniacal (NH4+), después los aminoácidos y, por último, las proteínas. Esto nos indica que la levadura no “trabaja” más allá de lo que necesita.

Los aminoácidos y las proteínas ceden el nitrógeno de su grupo amino -NH2. Las cantidades normales que podemos encontrar en los mostos están entre 100 y 300 mgN/L.

Los factores que influyen para que los mostos presenten unas u otras cantidades de mg N/L son:
- Alta producción en viñedo: Disminuye la cantidad de Nitrógeno.
- No fertilización: Disminuye la cantidad de Nitrógeno.
- Excesiva madurez de la uva: Disminuye la cantidad de Nitrógeno.
- Riego de la vid: Aumenta la cantidad de Nitrógeno.
- Clima frío: Aumenta la cantidad de Nitrógeno.

Cantidad de Nitrógeno que necesita la levadura se establece entre los siguientes valores:
- Por debajo de 150 mgN/L hay problemas de fermentación.
- Entre 150 y 300 mgN/l es la cantidad adecuada para la fermentación alcohólica. Por encima de 300 mg/l los vinos obtenidos presentan aromas de reducción y gustos herbáceos.

Determinación Nitrógeno fácilmente asimilable:
- Objetivo: Determinación del nitrógeno amínico y nitrógeno amoniacal en mosto, vino y vinagres.
- Principio: La función amínica de los aminoácidos se bloquea con la acción de aldehído fórmico y los grupos carboxílicos que quedan libres se valoran por acidimetría.
- Reactivos: Hidróxido sódico (1N y 0,1N), ácido clorhídrico (d=1,19) y aldehído fórmico (solución al 40% y corregido a pH 8).
- Procedimiento:
1. Poner en un matraz de 200 ml, 100 ml de muestra de mosto de vino y llevarlos a pH8 con la solución de hidróxido sódico 1N.
2. Esperar 15 minutos y completar el volumen hasta 200 ml con agua destilada. Agitar y filtrar.
3. Del total del volumen filtrado, se toma 10 ml y se corrige el pH a 8, si es necesario.
4. Añadir 25 ml de aldehído fórmico. Agitar y esperar 15 minutos.
5. Titular a pH 8 con la solución de hidróxido sódico al 0,1N.
6. Mililitros gastados de hiróxido sódico (0,1)=N.
- Resultados: Nitrógeno fácilmente asimilable o NFA=N*28. 


SANIDAD

Este factor indica la presencia de uva sana y una flora favorable. Por otro lado una uva afectada por diferentes enfermedades, conlleva una flora desfavorable, para el vino. El mosto es un ecosistema donde los microorganismos, tanto favorables como desfavorables, establecerán una relación de competencia por conseguir los nutrientes que les permitan sobrevivir.

El origen de esta flora microbiana, depende de factores como: lluvia, humedad, régimen del riego del viñedo, altitud, insectos, fertilización nitrogenada, maduración, temperatura, etc.:

En la uva podemos encontrar los siguientes microorganismos:
- Mohos: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Mucor, Botrytis.
- Bacterias: Bacterias lácticas, bacterias acéticas.
- Levaduras:
. Espontáneas: Kloeckera, Metschnikowia, Hansenula, Candida y Haseniaspora.
. Vínicas: Saccharomyces (si se utiliza residuos de la bodega como fertilizantes).

En la flora microbiana de la bodega encontraremos:

- Mohos y bacterias aerobias: La gran mayoría de ambos no crecen en condiciones de la fermentación (que son anaeróbicas), pero existen excepciones como la bacteria acética (Acetobacter) que puede crecer durante la fermentación de vinos tintos y convertir el etanol en ácido acético. Una medida preventiva sería evitar el contacto del oxígeno con el hollejo del sombrero.

- Bacterias lácticas: Son responsables de la posterior fermentación maloláctica y causantes de enfermedades como amargor, picado láctico.

- Las levaduras espontáneas: En las etapas iniciales de la fermentación, compiten con Saccharomyces por los nutrientes y, además, producen ésteres de ácidos grasos y otros compuestos que afectan al "bouquet" del vino. No son tolerantes al etanol, por lo que no se encuentran al final de la fermentación.

Destacar, que de todos los microorganismos nombrados en la flora microbiana de la bodega. Las levaduras vínicas, Saccharomyces son las más importantes desde el punto de vista enológico. También es cierto que sin una buena uva, muy dificilmente obtendremos un buen vino.


NIVEL DE AZÚCAR

La degradación de los azúcares, como la glucosa, se lleva a cabo por procesos anaerobios (fermentación) o aerobios (oxidación).

C6H12O6 ---> Etanol + anhídrido carbonico (fermentación).

C6H12O6 + O2 ---> Anhídrido carbonico + água (oxidación completa).

C6H12O6 + O2 ---> Ácidos + Productos intermedios (oxidación incompleta).

17-20 gramos de azúcar por litro producen 1 grado alcohólico probable. En principio, a más contenido de azúcares mayor grado alcohólico.

Todas las levaduras vinicas resisten altas concentraciones de azúcar y sus posteriores grados alcohólicos elevados.

- Saccharomyces Cerevisiae (S. ellipsoideus): Es una de las más importantes en enología, ya que es la responsable de la fermentación de la mayor parte de los azúcares del mosto. Su poder alcohológeno es elevado (17% vol) y es bastante resistente al SO2 (250 mg/l).

- Saccharomyces Bayanus (S. oviformis): Semejante a la anterior resiste también 250 mg/l de SO2, pero su poder alcohológeno es mayor pudiendo superar los 18º. Es la levadura típica de las etapas finales de la fermentación y a menudo la responsable de refermentaciones de vinos embotellados.

Efecto del alcohol en la levadura y final de fermentación: Además, de desnaturalizar a las proteínas, el alcohol ejerce una acción de disolución de los esteroles presentes en la membrana alterando así, la integridad de la misma; la consecuencia es que los protones del medio afluyen a la célula y no son expulsados por la "bomba de protones", que está inhibida por el alcohol. La levadura se acidifica y esto le supondrá su muerte.
Mecanismo de acción del azúcar: Si la concentración es muy elevada, por efecto osmótico, la levadura perderá agua intracelular y morirá.

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