lunes, 29 de diciembre de 2014

Levaduras Vinicas: Morfología; Fisiología; Condiciones de desarrollo; Clasificación



LEVADURAS VINICAS

Las levaduras son hongos microscópicos unicelulares, en su mayor parte pertenecientes al grupo de los Ascomicetos. Son importantes en el mundo del vino por su capacidad para realizar la fermentación de los glúcidos.

Los Ascomicetos o Ascomycota constituyen una división dentro del Reino Fungi. Son hongos con micelio tabicado que producen ascosporas endógenas. Entre los más sencillos destacan las levaduras responsables de la fermentación.

Algunos elaboradores de vino pueden afirman que para hacer vino no hace falta saber tantos procesos bioquímicos, ni saber tanto de levaduras. Pero en mi opinión un arquitecto es capaz de construir un rascacielos porque conoce el material, las leyes de la física, las de la química y se rodea de personal competente. Si no es así, sólo será capaz de construir una choza.

Para obtener el vino, las levaduras vinicas, por medio de la fermentación alcohólica transforman los azúcares de la uva en etanol, anhídrido carbónico y otros compuestos.

Las levaduras son abundantes y se encuentran en el suelo y sobre la vid. Llegan a la uva por medio del viento y los insectos siendo retenidas en la pruina, una sustancia cérea que recubre la piel de la uva. Cuando se rompe el grano de uva, pasan al mosto.

Aunque existen muchas especies de levaduras, Saccharomyces Cerevisiae, es la más importante en la elaboración de vinos de calidad. En la actualidad, y gracias a la tecnología, sen pueden seleccionan las mejores cepas de Saccharomyces Cerevisiae, según sus diversas propiedades. También es posible mejorar este tipo de levadura por técnicas de ingeniería genética, con la finalidad de obtener un producto de mejor calidad y más uniforme.


MORFOLOGÍA

Observando las levaduras al microscopio se puede apreciar sus diferentes formas: ovales, esféricas, en forma de limón; su tamaño; cómo se agrupan; su aspecto; y cuántas especies existen.

La Morfología hace Referencia a la Forma:
- Son organismos inmóviles.
- Su tamaño varía considerablemente dependiendo de su edad y especie.
- La célula de una levadura típica, tiene cuando se halla plenamente desarrollada entre 8 y 14 µm de diámetro y una masa de materia seca de 40 pg.
- Es una célula eucariota, que es un  tipo de célula con núcleo y que presenta una pared celular. La pared celular representa el 30 % del peso seco total y tiene un grosor de 100-200 nm. Está constituida por aproximadamente un 40% de 3-glucanos, otro 40 % de α-mananos, 8 % de proteínas, 7 % de lípidos, 3 % de sustancias inorgánicas y 2 % de hexosamina y quitina.
- La superficie de la célula se encuentra cargada con una fuerte carga neta negativa.
- En cuanto a su forma pueden ser ovales, esféricas, tener forma de limón o de cigarro puro.
- Su reproducción puede ser: asexual o sexual. La asexual se lleva a cabo por gemación, generalmente, o por escisión. Y, cuando las condiciones son adversas, la mayor parte de las levaduras pueden reproducirse sexualmente por producción de esporas. La célula que contiene las esporas sexuales y protoplasma se llama asca, y las esporas contenidas en el asca, ascosporas. Por lo general, el asca contiene de una a cuatro ascosporas.
- Son heterótrofos y, por lo tanto, dependen de las plantas superiores y de los animales para conseguir su energía. Los organismos heterótrofos deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos, autótrofos o heterótrofos.
- Hay especies de levaduras con poder fermentativo y sin él. Las especies fermentadoras forman generalmente esporas.
- Hay levaduras que forman especialmente, en medio sólido, filamentos, ramificados o no, denominados pseudomicelios; otras ofrecen ramificaciones muy similares a los de los mohos. Un Pseudomicelio es una hilera de células micóticas que resulta de la brotación de un blastoconidio que ha permanecido unido a los demás. Los tabiques que separan las células están completos y no hay conexión citoplasmática, como si sucede en las hifas verdaderas tabicadas.
- Hay levaduras que forman velo (membrana) en la superficie de un medio líquido. Otras presentan sedimento.


FISIOLOGÍA

La Fisiología hace Referencia al Funcionamiento:
- Si pueden crecer y además fermentar en un determinado carbohidrato.
- Si pueden, o no, utilizar determinadas fuentes de nitrógeno, como los nitratos.
- Si utilizan otro tipo de nutrientes como fósforo, azufre y ciertas vitaminas.

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

La levadura utiliza los carbohidratos para obtener energía:
- Monosacáridos: glucosa, fructosa, manosa, galactosa.
- Disacáridos: sacarosa (azúcar), maltosa.
- Trisacáridos: rafinosa.
- Sustratos o Productos Secundarios generados durante la fermentación alcohólica como: piruvato, lactato, etanol, glicerol y acetato.

La levadura es económica utilizando su fuente de energía, primero: usa lo mas fácilmente asimilable como son los monosacáridos, después los disacáridos, trisacáridos, y por último, otros sustratos o productos secundarios.

La levadura utiliza determinadas fuentes de nitrógeno para la síntesis de proteínas:
- La mayor parte de las especies pueden aprovechar el ión amonio, aminoácidos (glutamato, glutamina, etc.), urea, ácido γ-aminobutírico y oligopéptidos.
- Otras son capaces de utilizar determinadas fuentes de nitrógeno, como los nitratos, nitritos y aminas orgánicas.
- El género Hansénula, es uno de los pocos géneros capaces de utilizar el nitrato como fuente de nitrógeno.
- Saccharomyces Cerevisiae, no es capaz de utilizar los nitratos como fuentes de nitrógeno.

La levadura es económica utilizando su fuente de nitrógeno, primero usa lo más fácilmente asimilable, el ión amonio, después el resto.

Otros nutrientes que utiliza la levadura:
- Fuentes de Fosfatos: fosfato inorgánico o ésteres fosfóricos.
- Fuentes de Azufre: sulfatos, sulfitos, tiosulfatos y aminoácidos azufrados (cisteína, metionina).
- Vitaminas y Sales: biotina, Fe, Mg, Mn, Cu, Ca, K y Zn.


CONDICIONES DE DESARROLLO

Como todos los organismos en la naturaleza, las levaduras, tienen un hábitat óptimo para su desarrollo. En ese hábitat reinan unas condiciones favorables y unos factores de desarrollo imporantes de conocer para poder elaborar vinos de calidad:

- Temperatura: Las levaduras son microorganismos mesófilos, es decir aquellos que tiene una temperatura óptima de crecimiento de entre 15 y 35 °C. A mayor temperatura, la fermentación alcohólica transcurre más rápidamente. Sin embargo, es menos pura, es decir, se produce menos etanol y más cantidad de compuestos secundarios que, a menudo, no mejoran la calidad del vino. Por otro lado, las levaduras tienen en los 25-28 ºC su temperatura óptima de desarrollo. Por encima de los 35 ºC, la actividad decrece rápidamente, y en torno a los 45 ºC mueren. Por debajo de 10ºC, la mayor parte de las levaduras silvestres son inactivas, aunque sabemos que las levaduras comerciales están adaptadas para soportar amplios márgenes de temperatura.

- pH: La tolerancia ácida varía según las especies entre pH 2,2 y 8,0. Para las levaduras vínicas, el margen óptimo se establece entre pH 3 y 4.

- Oxígeno: Según la utilización del oxígeno son anaerobios facultativos (capaces de crecer en condiciones de aerobiosis o anaerobiosis). Aunque la fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico, las levaduras mantienen una leve respiración utilizando para ello el oxígeno combinado a moléculas del mosto.

- Alcohol: Según su poder alcohológeno, o grado máximo de alcohol que pueden alcanzar, algunas detienen su actividad a los 5 % Vol, mientras que otras llegan a 17 o 18 % Vol.

- Sulfuroso: Según la resistencia al anhídrido sulfuroso que presente la levadura, hace que en el mosto se seleccionen unas u otras.

- Pesticidas: La presencia de restos de pesticidas pueden ser causantes de muerte celular de las levaduras, por eso, es muy importante que se respeten los plazos de seguridad de aplicación de los mismos.

- Altas concentraciones de azúcares: La levadura necesita ser osmófila para resistir esas altas concentraciones de azúcares, de lo contrario mueren. son microorganismos adaptados a entornos con altas presiones osmóticas, tales como altas concentraciones de azúcar.

Los organismos osmofílicos, son microorganismos adaptados a ambientes con altas presiones osmóticas, tales como altas concentraciones de azúcar.

Las levaduras sufrirían una plasmólisis, es decir, estallaran al salir bruscamente el agua de su interior para equilibrar las concentraciones de solutos en el exterior y en el interior de la célula.

La plasmólisis se produce cuando las condiciones del medio extracelular son hipertónicas, es decir, que tienen una concentración mayor que la que existe en el interior celular. Debido a esto, el agua que hay dentro sale al medio hipertónico (ósmosis) y la célula se deshidrata, ya que pierde el agua que la llenaba, reduciendo así su tamaño.

Especies de levaduras como Saccharomycodes Ludwigii y Schizosaccharomyces Pombe, entre otras, son capaces de resistir mayores concentraciones de azúcar.


CLASIFICACIÓN

En el vino, además de las levaduras beneficiosas (Saccharomyces), también podemos encontrarnos con otras, que pueden causar alteraciones, tanto positivas cómo negativas.

En una fermentación alcohólica espontanea, donde no se siembran levaduras comerciales, todo sucede cómo si de una carrera de atletismo se tratase. Solo llegan al final, las mejor adaptadas a la fermentación alcoholica. Las primeras en desvanecer son levaduras de bajo poder fermentativo, posteriormente se suceden las cepas de poder fermentativo intermedio y finalmente se impone una cepa de la especie Saccharomyces Cerevisiae, que agota los azúcares y finaliza la fermentación alcohólica.

Levaduras que no son Saccharomyces:
- No son capaces de fermentar completamente los azucares.
- Son fundamentalmente respiratorias, no fermentativas.
- Producen acidez volátil.
- No son resistentes al sulfuroso. Esto hace que se inhiban, al añadir éste al mosto, al inicio de la fermentación alcohólica.
- No son resistentes al alcohol y por ello, ya no se encuentran al final de la fermentación.
- Las Levaduras Espontáneas compiten con Saccharomyces por los nutrientes y producen ésteres de ácidos grasos y otros compuestos que afectan al "bouquet" del vino durante las etapas iniciales de la fermentación.
- Son muy abundantes.
- Ejemplo de ellas son las levaduras apiculatas.

Saccharomyces:
- Es capaz de fermentar completamente los azucares de la uva. Las Saccharomyces son poco abundantes en los hollejos de la uva madura, y se piensa, que las fermentaciones espontáneas proceden de las levaduras que están en la bodega.
- 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).

Existen diferentes variedades de Saccharomyces:
- Variedad Cerevisiae: (S. ellipsoideus) Son las clásicas cerevisiae, buenas fermentadoras, productoras de ésteres y alcoholes superiores, buen rendimiento azúcar/etanol.
- Variedad Bayanus: (S. oviformis) Presentan mayor resistencia al etanol, más fructófilas, adaptación a las bajas temperaturas, buenos finales de fermentación, glicéricas y más neutras en la producción de aromas.
- Variedad Uvarum: Tienen muy buena adaptación a las bajas temperaturas de fermentación & 15ºC, productoras de ácidos, glicerina, polisacáridos y aromas florales.

Los factores que contribuyen al predominio de Saccharomyces durante la fermentación del vino son:
- Tolerancia al Etanol (ventaja sobre la mayoría de microorganismos).
- Tolerancia al Calor (ventaja sobre Brettanomyces y Zygosaccharomyces que toleran etanol).
- Buena Competición por los Nutrientes Limitantes del Mosto. Compite muy eficazmente.


LEVADURAS ESPORULADAS

De primera fase: Las levaduras de primera fase se caracterizan por aparecer al principio de la fermentación alcohólica y producir gran cantidad de compuestos secundarios, enriquecedores del sabor y aroma del vino. Entre ellas destacan:
- Hanseniaspora uvarum:  Es una levadura apiculada. Su poder fermentativo está entorno al 4%. Presenta las esporas con forma de bombín.
- Saccaromycodes Ludwigii: Se caracteriza por poseer células apiculadas pero mucho más engrosadas, (10 a 20 µm)

De segunda fase: Las levaduras de segunda fase se caracterizan por aparecer en un estado avanzado de la fermentación alcohólica y producir gran cantidad de etanol. Entre ellas destacan:
- Zygosaccharomyces Bailii: Tiene un poder fermentativo (poder alcohológeno) aproximadamente de 10%. Es resistente al sulfuroso.
- Schizosaccharomyces Pombe: Se reproduce por bipartición. Realiza la fermentación maloalcohólica.
- Torulaspora Rosei (S. rosei): Tiene un poder alcohológeno de 8 a 14 % vol y su principal característica es su capacidad para fermentar lentamente los azúcares con lo que los niveles de acidez volátil producidos son menores. Es una especie de interés para realizar fermentaciones con asociación escalar con otras levaduras de alto poder fermentativo.
- Saccharomyces Cerevisiae: Estas levaduras son las que finalizan la fermentación alcohólica.
- Saccharomyces Bayanus (S. oviformis): Semejante a la anterior, resiste también 250 mg/l de SO2, pero su poder alcohológeno es mayor pudiendo superar los 18 % vol. Es la levadura típica de las etapas finales de la fermentación y, a menudo, la responsable de refermentaciones de vinos embotellados.

Otros géneros:
- Hansenula: Tienen un metabolismo oxidativo, forma velos y asimila nitratos
- Pichia: Presenta un metabolismo oxidativo, forma velos y pseudomicelios, (se diferencia de Hansenula en que ésta no asimila nitratos).
Estos dos géneros de levaduras aparecen en la uva y en el mosto.
- Dekkera: Es la forma esporulada de Bretanomyces.

LEVADURAS NO ESPORULADAS

De primera fase:
- Kloeckera Apiculata: Es la forma imperfecta o haploide de Hanseniaspora uvarum. Su poder alcohológeno es muy bajo (4-5 % vol) y también lo es su rendimiento en alcohol (21 a 22 g de azúcar/1º de alcohol). Produce mucha acidez volátil, por lo que no es deseable en las fermentaciones. Se la elimina fácilmente con el sulfitado dada su baja resistencia al SO2.
- Rodothorula: Es una levadura pigmentadas que aparece al inicio de la Fermentación. Tiene un poder fermentativo bajo.
- Metschinikowia Pulcherrima: (también llamada Candida Pulcherrima). Levadura poco fermentativa, pueden aparecer en la uva, aunque en menor proporción que las apiculadas. Tiene poder fermentativo bajo en torno al 1 % vol.

De segunda fase:
- Torulopsis Stellata: Tiene una intervención escasa en la fermentación alcohólica. Su poder fermentativo va aproximadamente de 7 a 10 % vol. T. bacillaris  se caracteriza fundamentalmente por aparecer con más frecuencia en mostos de uvas atacadas de podredumbre.
- Bretanomyces: Responsable del olor a Brett debido a la producción de vinil-fenoles, cuyo aroma recuerda a sudor de caballo y cuero.
- Cándida Vini: Tiene un metabolismo oxidativo. Forma velos en la superficie del  vino, las llamadas "flores del vino".

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