viernes, 13 de marzo de 2015

Nuevas Tendencias en Herramientas de Biotecnología Enológica



NUEVAS TENDENCIAS EN HERRAMIENTAS DE BIOTECNOLOGÍA ENOLÓGICA

- La seleccion de levaduras, de fácil autolisis y con gran liberación de polisacáridos y manoproteínas, puede representar importantes ventajas organolépticas en la vinificación de tintos. Siendo esta la razón de que aparezcan en el mercado levaduras comerciales hiperproductoras de manoproteínas.

- Existe la negativa de los organismos competentes a autorizar la utilización comercial de los organismos modificados genéticamente en enología, apoyados por todos aquellos que piensan que el vino debe ser natural. Por otra parte, para los defensores de “las levaduras u otros microorganismos a la carta” todo serían ventajas: aumento del control sobre las fermentaciones, mayor estabilidad del producto y, sobre todo, potenciación de los aspectos implicados en la salud humana y de los factores organolépticos, entre otras cosas.

En 1996 se obtuvo la secuencia genómica completa de los 16 cromosomas de Saccharomyces cerevisiae. La tecnología que se emplea para la manipulación del ADN de las levaduras y su comparación entre cepas, es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), (Observa la siguiente imagen) la electroforesis en campo pulsado (ECP), el estudio del ADN mitocondrial y el análisis del polimorfismo del fragmento de restricción (RLPF).

La autodegradación enzimática de los constituyentes celulares de las levaduras ha sido objeto de numerosos estudios, resultando de ellos, múltiples aplicaciones prácticas durante el proceso de maduración o afinado de los vinos.

Los productos autolíticos, entre los que se encuentran las manoproteínas de las levaduras, pueden condicionar la calidad organoléptica del producto final, mejorando su cuerpo y estructura, estabilizando su color y aportando nuevos aromas. Este proceso es una consecuencia natural en toda fermentación, pero resulta más acusado, en vinos donde se prolonga la crianza sobre lías como en la elaboración de vinos espumosos y, en otros vinos de crianza sobre lías, pero no espumosos.

El envejecimiento de los vinos, en contacto con las lías, provoca un enriquecimiento en distintos compuestos nitrogenados, sustancias volátiles, lípidos, y manoproteínas, lo que supone una mayor suavidad y mejor estructura y cuerpo de los vinos, además de la liberación de nutrientes que pueden favorecer la fermentación maloláctica.

En la fermentación maloláctica, las bacterias malolácticas se alimentaban de los "cadáveres" de las levaduras. Las manoproteínas y los polisacáridos son beneficiosos, así que también se pueden utilizar esos compuestos en el vino. Es interesante seleccionar una cepa de levadura que, entre otras cosas, se lisara con rapidez para proporcionarnos polisacáridos y manoproteínas, y no tener que comprarlos, y que, por añadidura, tuviera muchas y buenas características o, mejor aún, se pudiera hacer a la carta tras modificarla genéticamente. También la investigación sobre las bacterias malolácticas.

Nuevas Tendencias en Herramientas de Biotecnología Enológica:
- Las Manoproteínas evitan la quiebra proteica.
- Los Nutrientes Complejos evitan paradas de fermentación.
- Las Levaduras inmovilizadas mejoran el proceso continuo.
- Los Organismos Genéticamente Modificados poseen genomas diferentes.


MANOPROTEÍNAS

- Las manoproteínas son proteínas glicosiladas con restos de manosa, que forman parte de la capa externa de la pared de las levaduras enológicas. Es decir son proteínas unidas a azúcares que son las manosas.

- Están presentes en un vino de forma natural, una parte de las manoproteínas de las levaduras son liberadas al vino durante la fermentación y/o el envejecimiento en presencia de lías.

- Influyen en el vino mejorando la calidad sensorial del vino y evitando defectos organolépticos conocidos como quiebra tartárica y quiebra proteica.

- Sus efectos son positivos, por eso conviene que las manoproteínas estuvieran presentes en mayor proporción. Así es, tanto que un nuevo factor de selección de las levaduras es que sean hiperproductoras de manoproteínas.

- Se han desarrollado otros productos como:
Productos a base de manoproteínas y enzimas para extraer manoproteínas de pared, etc., con la finalidad de obtener mayor cantidad de éstas en el vino.

- Las manoproteínas se extraen de las paredes celulares de levaduras Saccharomyces cerevisiaepor métodos físico-químicos o enzimáticos.

La función de la pared celular de las levaduras y bacterias es: Protección física de las mismas; Estabilidad osmótica; Barrera de permeabilidad; Soporte de enzimas; Ligado de cationes; Reconocimiento célula-célula; Adhesión célula-célula.

- Para saber si las manoproteínas tienen función de estabilización tártrica y/o proteica en de los vinos: Ambas estabilizaciones evitan las nombradas quiebra tartárica y quiebra proteica. Afortunadamente las manoproteínas tienen diferentes estructuras según su masa molecular, su grado y tipo de glicosilación y su carga. Según su modo de extracción, poseen diferentes actividades de estabilización tártrica y/o proteica en los vinos.

- Formas en que nos las encontramos en el mercado:
Las manoproteínas se presentan, bajo una forma de polvo, normalmente microgranulado de color blanco o beige e inodoro, o también, en solución coloidal de color amarillento, traslúcido.

- Para la conservación: Las manoproteínas sólidas tienen una duración superior a 2 años, si las conservamos almacenadas al abrigo de la humedad, en un embalaje cerrado y en locales climatizados. Si las manoproteínas se presentan en soluciones coloidales preparadas para el empleo, deben ser almacenadas en recipientes herméticamente cerrados.

- En la etiqueta del producto podemos encontrar estos datos: El campo de aplicación (estabilización tártrica y/o proteica de los vinos), las condiciones de seguridad y de conservación, así como la fecha límite de utilización.


NUTRIENTES COMPLEJOS

Tanto las levaduras como las bacterias lácticas, necesitan unos nutrientes que les proporcionen una fuente de carbono, de nitrógeno, de vitaminas, minerales, etc.

Diferencias entre nutrientes y nutrientes complejos: La diferencia está en la composición y en su uso.

- Los nutrientes complejos tienen más compuestos, y se aconseja su uso, para condiciones difíciles de fermentación y, sobre todo, en aquellas con riesgo de parada fermentativa.

Un ejemplo, sería el producto Actimax Ferm. Se caracteriza porque está compuesto por: Fosfato, sulfato de amonio, levaduras inactivas tiamina.

Al adicionarlo al mosto:
- Incrementa el nitrógeno fácilmente asimilable.
- Previene la aparición de defectos sensoriales que puedan estar relacionados con carencia de nutrientes como el aroma a sulfhídrico.
- Disminuye la producción de acidez volátil.
- Mejora el contenido de ésteres aromáticos.

Gracias a este tipo de nutrientes se puede fermentar mostos:
- A bajas temperaturas.
- Con un grado potencial muy elevado.
- Muy clarificados, es decir con pocos nutrientes.
- Con alta podredumbre.
- Con paradas de fermentación.
- Con residuos de pesticidas.

La forma de adicionarlo es disolver 10 veces su peso en agua o mosto, y añadir al mosto asegurándonos su perfecta homogeneización.

Se añade en el primer tercio de la fermentación alcohólica:
- A su inicio o,
- tras la siembra de las levaduras o,
- cuando la densidad ha bajado aproximadamente 20 puntos.

En el caso de paradas de fermentación se añade al mosto-vino, antes de añadirle el pie de cuba de levaduras.

MATERIALES DE SOPORTE

El material de soporte se usa en procesos fermentativos y se utiliza para inmovilizar las cepas de levadura Saccharomyces y las cepas de la bacteria maloláctica Oenococus oeni.

La fijación de las levaduras en superficies sólidas es, actualmente, uno de los métodos más usados para la inmovilización de levaduras. Las levaduras inmovilizadas en los soportes se encuentran, en contacto directo, con los sustratos del medio líquido, permitiendo su reutilización y mejora en el rendimiento del proceso.

Ejemplos típicos de soportes que han sido satisfactoriamente utilizados para la inmovilización de diferentes especies de Saccharomyces, incluyen:

- virutas de madera,
- rocas volcánicas,
- cerámicas,
- acero inoxidable,
- vidrio poroso,
- dietilaminoetil-celulosa,
- cubos de poliuretano,
- sílice porosa,
- matrices de células de plantas,
- capsulas de alginato (son las más utilizadas en vinos y se han inmovilizado en ellas, tanto Saccharomyces cerevisiae, como Oenococcus oeni).

Schizosaccharomyces pombe, se inmoviliza en capsulas de alginato y es introducida en tanques donde tiene lugar la fermentación alcohólica, a diferentes intervalos de tiempo, con el objetivo de degradar el málico. También existe el uso de bacterias malolácticas inmovilizadas.

El uso de levaduras y bacterias inmovilizadas, en procesos continuos de fermentación, representa una línea de investigación de elevado interés, debido a las ventajas económicas y técnicas que presenta, en comparación a los sistemas discontinuos con los microorganismos libres.

- Los nutrientes complejos evitan paradas de fermentación.
- Las levaduras inmovilizadas mejoran el proceso continuo.
- Las manoproteínas evitan la quiebra proteica.
- Los Organismos genéticamente modificados poseen genomas diferentes.


ORGANISMOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTE

Organismo modificado genéticamente: Es aquél al que se le ha introducido material genético procedente de otro organismo y se conoce como ingeniería genética al conjunto de técnicas que hacen posible esa manipulación de los genes. Los ingenieros genéticos hacen con los genes nuevos organismos, al igual que, con ladrillos, construyen casas los albañiles.

Fundamento de las levaduras y bacterias modificadas genéticamente:
- La introducción de uno o varios genes exógenos, en la levadura, implica la producción de una o de varias y nuevas características de interés industrial.
- Su posterior inoculación e imposición asegura la expresión de dichas características a lo largo del proceso fermentativo y, por tanto, su efecto en el producto final.

Cómo se introducen estos genes:
- Para poder modificar genéticamente un organismo, es necesario disponer de un sistema de transformación que permita introducir en el organismo la información genética modificada in vitro.
- Durante los últimos años, se han desarrollado enormemente los sistemas de transformación y, finalmente, se ha logrado construir levaduras vínicas recombinantes. Éstas portan un nuevo gen o genes, integrados en el genoma de la misma.
- Una vez introducidos los genes, el siguiente paso consiste en conseguir su expresión durante la vinificación. La regulación de la expresión puede modularse de forma que los genes se “enciendan” o “apaguen”, en función de determinadas condiciones fisiológicas o ambientales, lo que permite, no sólo que los genes se expresen, sino que lo hagan en el momento más idóneo del proceso de elaboración.

Los diferentes tipos de levaduras vínicas transgénicas que se han conseguido:
- Para vinos que presentan problemas de baja acidez, se han “construido” levaduras que contienen un gen, aislado de Lactobacillus casei, necesario para la producción de ácido láctico. Esta levadura transgénica es, así, capaz de llevar a cabo la fermentación alcohólica y la láctica, con lo que se solventa el problema de la baja acidez.

Para vinos con excesiva acidez:
- Se han introducido en la levadura dos genes provenientes de Lactococcuslactisy Schizosaccharomyces pombe, que han conseguido que la levadura modificada sea capaz de llevar a cabo la fermentación maloláctica, es decir, la conversión del ácido málico en ácido láctico, lo cual se traduce en una disminución de la acidez y solventa la necesidad de realizar, a posteriori, la fermentación maloláctica.
- Saccharomyces cerevisiae modificada genéticamente. ML-01 Coexpresa el gen de la malato permeasa de Schizosaccharomyces pombe (mae1) y el gen maloláctico de Oenococcus oeni (mleS)

Igualmente se han obtenido levaduras transgénicas que producen algunas enzimas, prestando especial interés al incremento de los aromas varietales. Así, la inclusión en la levadura vínica, de los genes que codifican enzimas implicados en el incremento del aroma, se ha llevado a cabo con éxito, lo que ha permitido obtener vinos en los que se ha comprobado el aumento de los aromas florales y frutales.

De igual forma se han incluido en levadura vínica actividades enzimáticas de maceración, como celulasas y hemicelulasas, y se han logrado resultados comparables a los obtenidos tras la adición convencional de los preparados comerciales durante la vinificación.

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