Producción de compuestos aromáticos por parte de las levadura Hanseniaspora vineae durante la fermentación del vino

Artículo publicado en la Revista Journal of Agricultural and Food Chemistry.

Por Valentina Martin, Facundo Giorello, Laura Fariña, Manuel Minteguiaga, Valentina Salzman, Eduardo Boido, Pablo S. Aguilar, Carina Gaggero, Eduardo Dellacassa, Albert Mas y Francisco Carrau.

Las levaduras producen durante la fermentación del vino una serie de compuestos con cualidad aromática que pueden impactar en la percepción sensorial del producto, y por tal en la aceptación o no por parte de los consumidores. Dichos compuestos en general forman el llamado bouquet de un vino, junto a los compuestos aromáticos que provienen de las uvas (llamados varietales), los que se forman como consecuencia de la manipulación de los frutos antes de la fermentación (llamados pre-fermentativos) y los que se producen como consecuencia del proceso de maduración del producto (aromas de crianza).

Dentro de los diferentes compuestos aromáticos que pueden estar presentes en las uvas, o generarse durante la fermentación del vino, los alcoholes aril-alquícos como el feniletílico y el bencílico (AB) (figura 1), son de importancia debido a las notas aromáticas florales y frutales que producen e imprimen al producto. Varietales como Chardonnay, Cabernet Sauvignon, Merlot, Pinot Noir y Tannat pueden contener una importante concentración de éste tipo de componentes.

Figura 1: bencenoides producidos de novo por H. vineae durante la fermentación alcohólica.

Fuente: el autor, en base a estructuras de bibliografía y diseño de Sigma Aldrich (http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search/substructure/SubstructureSearchPage)

La fermentación del vino tradicionalmente se realiza con cepas comerciales de la levadura Saccharomyces cerevisiae, pero en los últimos años los enólogos han destacado la importancia de conducir fermentaciones con más de una levadura (llamadas fermentaciones mixtas), para incrementar la diversidad de aromas que se generan durante la fermentación. Es de destacar que de la flora normal de las uvas, el 99% de las levaduras no son S. cerevisiae, sino que se encuentra una gran proporción de otros géneros y especies, como por ejemplo Hanseniaspora sp. que puede llegar a ser el 60% de la flora natural (en especial la especie H. vineae, figura 2).

Figura 2: Levaduras apiculadas Hanseniaspora uvarum (parientes próximas  y morfológicamente similares de H. vineae) empleadas en las fermentaciones mixtas de vinos de calidad.

Fuente: Universidad de California, Davis (http://wineserver.ucdavis.edu/industry/enology/winemicro/wineyeast/hanseniaspora_uvarum.html)

Durante el curso de ésta investigación se seleccionaron 11 cepas nativas de H. vineae, y se evaluó la capacidad de producir AB en condiciones de fin de fermentación. Para ello se empleó un medio sintético semejante al mosto de uva con los niveles de nitrógeno usualmente empleados en la fabricación de vinos (150 mg N/L). A efectos comparativos, también se evaluaron en las mismas condiciones 5 especies nativas y comerciales de S. cerevisiae. Se observó que éstas últimas tenían una producción de AB muy inferior a las cepas de H. vineae, por ejemplo, la cepa de S. cerevisiae más productora de AB (KU1) llegó a un nivel de éste de 5,1 ug/L, mientras que la cepa menos productora de H. vineae (Hv 12/213) alcanzó un nivel de 87 ug/L y la que resultó más promisoria alcanzó un nivel de 620 ug/L (Hv 12/196).

En éste estudio también se observó que el agregado de nitrógeno (bajo la forma de amonio) al medio de fermentación disminuye la producción de todos los bencenoides de la figura 1, lo que podría indicar una inhibición y una modificación en el metabolismo de la levadura hacia la producción de otro tipo de compuestos. Cuando se trabajó a un nivel de 50 mg/L de nitrógeno se alcanzó la mayor producción de AB, unos 1055 ug/L, siendo la mayor descripta por una levadura hasta el momento.

Experimentos de suministro de aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina y triptofano) demostraron que H, vineae produce de novo éste tipo de alcoholes bencenoides a partir de los azúcares vía intermediarios como benzaldehído y p-hidroxibenzaldehído (figura 1), probablemente empleando la vía sintética del corismato.

Los resultados precedentes sugieren que se puede regular la producción de bencenoides aromáticos mediante el agregado de nitrógeno, modificando las vías metabólicas de H. vineae. Ello puede constituir una herramienta de utilidad para los productores de vino y enólogos que quieran imprimirle un carácter más floral o frutal a sus vinos, incrementando la calidad de los mismos.

Abstract

Benzyl alcohol and other benzenoid-derived metabolites of particular importance in plants confer floral and fruity flavors to wines. Among the volatile aroma components in Vitis vinifera grape varieties, benzyl alcohol is present in its free and glycosylated forms. These compounds are considered to originate from grapes only and not from fermentative processes. We have found increased levels of benzyl alcohol in red Tannat wine compared to that in grape juice, suggesting de novo formation of this metabolite during vinification. In this work, we show that benzyl alcohol, benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, and p-hydroxybenzyl alcohol are synthesized de novo in the absence of grape-derived precursors by Hanseniaspora vineae. Levels of benzyl alcohol produced by 11 different H. vineae strains were 20–200 times higher than those measured in fermentations with Saccharomyces cerevisiae strains. These results show that H. vineae contributes to flavor diversity by increasing grape variety aroma concentration in a chemically defined medium. Feeding experiments with phenylalanine, tryptophan, tyrosine, p-aminobenzoic acid, and ammonium in an artificial medium were tested to evaluate the effect of these compounds either as precursors or as potential pathway regulators for the formation of benzenoid-derived aromas. Genomic analysis shows that the phenylalanine ammonia-lyase (PAL) and tyrosine ammonia lyase (TAL) pathways, used by plants to generate benzyl alcohols from aromatic amino acids, are absent in the H. vineae genome. Consequently, alternative pathways derived from chorismate with mandelate as an intermediate are discussed.

Bibiografía:

1. V. Martin, F. Giorello, L. Fariña, M. Minteguiaga, V. Salzman, E. Boido, P.S. Aguilar, C. Gaggero, E, Dellacassa, A. Mas, F. Carrau. 2016. De Novo Synthesis of Benzenoid Compounds by the Yeast Hanseniaspora vineae Increases the Flavor Diversity of Wines". J. Agric. Food Chem. 64(22): 4574-4583.