20/12/13

Bioquímica de las bacterias lácticas del vino y la fermentación maloláctica

Bioquímica de las bacterias lácticas del vino y la fermentación maloláctica
Albert Bordons y Cristina Reguant Grupo de Biotecnología Enológica, Departamento de Bioquímica y Biotecnología Facultad de Enología de Tarragona, Universitat Rovira i Virgili (URV)
Las bacterias lácticas o bacterias del ácido láctico son bacterias grampositivas de bajo contenido en G+C. Tienen en común el hecho de producir ácido láctico a partir de azúcares, debido a su metabolismo exclusivamente fermentativo, sobre todo la fermentación láctica. Por eso son anaerobias, si bien toleran el oxígeno. Son, por tanto, anaerobias aerotolerantes. Desde el punto de vista metabólico, tienen unos requerimientos nutritivos complejos (aminoácidos, vitaminas, etc.).
El vino es un alimento fermentado cuya fermentación principal es la alcohólica que llevan a cabo las levaduras. Ahora bien, como el mosto y los recipientes donde tiene lugar la vinificación no son estériles, aparte de las levaduras (autóctonas o inoculadas) también hay otros microorganismos, como las bacterias acéticas y las bacterias lácticas.
El número de bacterias lácticas durante la fermentación alcohólica normalmente es muy bajo, como mucho 102 por mL, ya que la mayoría son inhibidas por el etanol y por el SO2 añadido al mosto para controlar la población bacteriana, especialmente las acéticas. Cuando la alcohólica termina y las levaduras mueren, algunas bacterias lácticas pueden prosperar y conseguir un cierto crecimiento, en ocasiones, hasta 107 por mL. Estas bacterias lácticas producen algunas transformaciones en el vino, de las cuales la más interesante es la llamada fermentación maloláctica (FML). Las bacterias lácticas que se pueden aislar en muestras de mostos y vinos son de los géneros Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc, Weissella y, sobre todo, de Oenococcus.
Oenococcus oeni
Oenococcus oeni es la principal especie de este género, nombre que fue propuesto1 para la especie conocida hasta entonces como Leuconostoc oenos.2Antes se consideraban Leuconostoc porque son cocos y realizan la fermentación heteroláctica, o sea, que fermentan los azúcares produciendo otros compuestos además de ácido láctico, sobre todo CO2 y también acético y etanol en pequeñas cantidades. Sin embargo, Oenococcus tiene unas características exclusivas, que lo hacen diferente de Leuconostoc: su hábitat es exclusivamente el mosto y el vino, pueden crecer al pH del vino (entre 3 y 4), y toleran el etanol, un 10 % (v/v) y más. O. oeni es la especie predominante en la FML de vinos, si bien en algunos casos se ha comprobado que esta fermentación la realizan otras especies, como Lactobacillus plantarum.
El dato más relevante para proponer que Oenococcus era otro género distinto fue la comprobación, por comparación de las secuencias del RNA ribosomal, de que filogenéticamente está bien separado de Leuconostoc y otras especies de bacterias lácticas.
Bioquímica de la fermentación maloláctica
El papel más beneficioso conocido de las bacterias lácticas en los vinos es la FML, que da lugar a una desacidificación del vino. El mosto de la mayoría de las uvas, excepto los de climas muy cálidos, contiene una cierta cantidad de ácido L-málico (1-5 g/L), que tiene un sabor fuerte y áspero. Normalmente, después de la fermentación alcohólica, si bien muy ocasionalmente de forma simultánea a esta, las bacterias lácticas como O. oeni pueden realizar esta FML, que es la descarboxilación del L-málico en L-láctico, con desprendimiento de CO2 que aparece como pequeñas burbujas en el vino. Esta reacción es llevada a cabo porque dichas bacterias tienen el enzima maloláctico (fig. 1), que requiere Mn++y NAD+. Como el málico es dicarboxílico y el láctico es monocarboxílico, esto conlleva una reducción de la acidez, de 0,1 a 0,5 unidades de pH.
Figura_1
Figura 1: La fermentación maloláctica: conversión de L-málico a L-láctico y CO2 por el enzima maloláctico (EML) de células de bacterias lácticas como Oenococcus oeni.
Desde el punto de vista metabólico, la FML no es una fermentación clásica como la misma láctica donde se utilizan azúcares como sustratos y obtienen ATP por fosforilación a nivel de sustrato en las reacciones de la glucólisis. La FML solamente es una descarboxilación que no parece que conlleve, en principio, ningún beneficio energético a las células que la realizan, y donde el único beneficio aparente sería la subida del pH externo. Sin embargo, se ha descubierto que la FML es una de las fermentaciones peculiares con ATP sintasa, ya que la salida del L-láctico de las células (fig. 1) se efectúa mediante un simport con protones,3 y que paralelamente hay una entrada de protones a favor de gradiente (el pH externo es 3-4 y el interior es superior a 6), mediante una ATP sintasa, que lo acopla a la síntesis del ATP.
Así pues, O. oeni puede obtener algunos ATP por la descarboxilación del málico en un medio como el vino donde prácticamente no hay azúcares. Estos ATP, junto con algunos nutrientes remanentes de los restos de las levaduras, pueden permitir un ligero crecimiento de estas bacterias en el vino.
Desde el punto de vista enológico, esta desacidificación del vino conlleva al mismo tiempo una mejora en su calidad, al reducir la sensación de aspereza del málico. Además, el ácido L-láctico que aparece es más agradable y suave a la cata.
Otros aspectos beneficiosos del metabolismo de las bacterias lácticas en el vino
Un aspecto interesante desde el punto de vista enológico consecuencia de la pequeña subida de pH de la FML es que el color del vino tinto, debido sobre todo a los antocianos como la malvidina, evoluciona hacia tonalidades menos intensas y no tan rojas, lo que los hace más interesantes visualmente.
Desde el punto de vista organoléptico, la FML conlleva una mejora del vino porque además de la desacidificación, el desarrollo de las bacterias provoca cambios en los contenidos de los diversos compuestos orgánicos del vino.
Aparte del L-málico, el cítrico es otro importante ácido orgánico metabolizado por las bacterias lácticas del vino. Se ha comprobado que O. oeni,4 al igual que muchas otras bacterias, capta el citrato y lo metaboliza dando lugar a diversos compuestos (fig. 2). De todos estos, el diacetilo se considera el más importante por su aroma a mantequilla o nata (aromas lácteos) que caracteriza a muchos vinos que han realizado la FML. Aparece en pequeñas concentraciones (hasta 2 mg/L) aunque tiene un umbral de detección sensorial muy bajo.5 El diacetilo se forma químicamente por descarboxilación oxidativa del alfa-acetolactato, un intermediario inestable. Por otro lado, en función de las condiciones, el diacetilo puede ser utilizado por las mismas bacterias convirtiéndolo en acetoína y 2,3-butanodiol, mucho menos aromáticos.
Figura_2
Figura 2: Utilización de citrato por las bacterias lácticas del vino como O. oeni.
Los principales enzimas implicados son: CitE: citrato liasa; Pdh: piruvato deshidrogenasa; Ldh: lactato deshidrogenasa; AlsS: acetolactato sintasa; AlsD: acetolactato descarboxilasa. La línea discontinua hacia diacetilo indica una reacción no enzimática.
Las bacterias lácticas del vino también pueden producir pequeñas cantidades de exopolisacáridos, que se unen con los taninos, responsables de la astringencia de los vinos jóvenes, con lo cual baja la astringencia y el vino se vuelve más agradable.
Otro beneficio muy importante es la estabilidad microbiológica que se consigue con la FML. Los vinos donde esta ha tenido lugar pueden ser embotellados sin el riesgo de un posible desarrollo bacteriano posterior, que podría dar lugar a la formación de CO2. Las bacterias lácticas agotan el málico y otros nutrientes como los azúcares, con lo cual es mucho más difícil el crecimiento posterior de otras bacterias.
Posibles perjuicios de las bacterias lácticas en los vinos
En algunas ocasiones, el desarrollo de las bacterias lácticas puede tener consecuencias negativas para la calidad de los vinos. Afortunadamente, la mayoría de estos casos se producen de forma muy esporádica, sobre todo cuando ha habido otros problemas previos a la fermentación o de poco control de la vinificación.
De estos posibles perjuicios, el más frecuente es el picado láctico, debido a la producción bacteriana de una cierta cantidad de láctico y también de acético. Cuando en el vino hay azúcares residuales que las levaduras no hayan consumido por diversos problemas de paradas de la fermentación alcohólica, las bacterias pueden consumirlos y proliferar, haciendo la fermentación láctica y, por tanto, produciendo láctico. En este caso se produce D-láctico, mientras que en la FML a partir de L-málico aparece L-láctico. Dado que Oenococcus, Leuconostoc y algunos Lactobacillus (como L. brevis y L. hilgardii) hacen la fermentación heteroláctica, además de láctico producen ácido acético a partir de azúcares. Sin embargo, las especies homofermentativas como Pediococcus y otros Lactobacillus también pueden producir ácido acético a partir de pentosas.
En algunos vinos poco ácidos, la FML llevada a cabo por las bacterias lácticas puede dar lugar a una desacidificación excesiva, lo que no es conveniente porque parte del carácter del vino se pierde si es poco ácido y, además, el pH más alto puede favorecer el crecimiento de otras bacterias perjudiciales.
Solo hay dos compuestos en el vino que pueden ser tóxicos para los humanos y sean debidos a las bacterias lácticas: las aminas biógenas y el carbamato de etilo.
Aminas biógenas
Figura_3
Figura 3: Producción de las principales aminas biógenas asociadas al vino a partir de la descarboxilación de aminoácidos mediante los enzimas indicados.
Las aminas biógenas pueden llegar ocasionalmente en algunos vinos a más de 10 mg/L y su consumo puede comportar varias patologías, desde migrañas hasta trastornos cardíacos. Las principales aminas biógenas asociadas al vino son la putrescina, histamina, tiramina y cadaverina. Son el producto de la descarboxilación de diferentes aminoácidos presentes en el vino (fig. 3). Se han caracterizado diversas especies de bacterias lácticas como productoras de aminas biógenas, que incluyen L. hilgardii, L. brevis, L. buchneri y Pediococcus parvulus.6,7 Dichas especies son consideradas como contaminantes durante el proceso de vinificación, por lo que generalmente la aparición de aminas biógenas se asocia a falta de higiene en las prácticas enológicas. Algunas cepas de O. oeni también pueden producir ciertas cantidades de aminas biógenas como histamina y, en menor grado, putrescina, aunque las especies mayoritariamente responsables de elevados contenidos de estas aminas biógenas en vino son L. hilgardii y P. parvulus.8 La detección de los genes que codifican los enzimas responsables de la producción de aminas biógenas, como el de la histidina descarboxilasa (hdc) en el caso de la histamina, puede ser una herramienta para la selección de cepas de O. oeni que carezcan de estos genes.9
Carbamato de etilo
Otro compuesto tóxico, el carbamato de etilo, cancerígeno de carácter genotóxico, es detectado en algunos vinos en concentraciones muy bajas (unos 20 µg/L). Aunque el principal precursor del carbamato de etilo en vino por reacción con el etanol es la urea excretada por levaduras, otros precursores del carbamato de etilo que también reaccionan con el mismo son los productos de degradación de la arginina (como la citrulina) por parte de diversas especies de bacterias lácticas mediante la vía de la arginina deiminasa (ADI) (fig. 4). O. oenipresenta una capacidad variable de degradación de arginina y los genes de la ruta ADI se encuentran en gran cantidad de sus cepas. Sin embargo, algunas cepas de especies consideradas contaminantes, como L. brevis y L. buchneri, acumulan mayores cantidades de citrulina que O. oeni.10
Por otra parte, se ha comprobado que el ácido L-málico inhibe el consumo de arginina.11 Así pues, un buen control del momento de finalización de la FML e inmediata estabilización del vino es clave para evitar el consumo de arginina y la posible acumulación de precursores de carbamato de etilo.
Figura_4
Figura 4: Ruta de la arginina deiminasa de las bacterias lácticas, con la posible acumulación de citrulina y carbamil-fosfato, precursores de la producción de carbamato de etilo mediante reacción con el etanol.
Los nombres de los genes de la ruta ADI se indican en rojo.
Causas de no realización o retrasos de la fermentación maloláctica
El vino es un medio hostil para los microorganismos, en general, y para las bacterias lácticas, en particular. A diferencia del mosto que es un medio rico en componentes nutritivos (fundamentalmente azúcares), el vino es un medio mínimo, y con los problemas agravantes de contener etanol, que es un buen antimicrobiano, tener un pH relativamente ácido, y con una cierta concentración de sulfuroso añadido durante la vinificación.
El pH del vino es uno de los principales factores que afectan al comportamiento de las bacterias lácticas. Si bien su pH óptimo es alrededor de 4,5, pueden efectuar la FML a pH normales de los vinos (alrededor de 3,5), pero tienen muchas dificultades a pH inferiores a 3,2. En cuanto al etanol, por encima del 10 %, la reducción de la actividad de la FML ya empieza a ser manifiesta, dando lugar a retrasos en su finalización cuanto más etanol tiene el vino, si bien esta influencia depende mucho de las cepas. Así pues, O. oeni se caracteriza por ser más resistente, a diferencia de varios Lactobacillus que resultan más afectados. En cualquier caso, la concentración máxima de etanol que permite la realización de la FML es del 15 % (v/v).
En los últimos años, se han realizado numerosos estudios sobre la respuesta de O. oeni a los factores de estrés asociados al vino, como el elevado contenido en etanol o el bajo pH. En este sentido, han sido caracterizadas diversas proteínas de estrés, como Hsp18, y reguladoras, como CtsR.12,13 Han sido también descritos otros mecanismos que ayudan a O. oeni a sobrevivir en condiciones desfavorables en función de las condiciones del medio y del estado de crecimiento. Respecto a la respuesta al pH ácido, los genes involucrados serían los relacionados con la degradación de ácidos presentes en el vino, como el málico y el cítrico, asociados a bombas de protones que ayudan a mantener la homeostasis del pH interno.14 El sistema ATPasa de membrana responde a la demanda de transporte de protones acoplada al catabolismo de sustratos, con la consiguiente producción de energía para la célula. Así pues, la actividad ATPasa y los mecanismos asociados a esta, como la propia FML, contribuirían a evitar la acidificación del medio interno favoreciendo el crecimiento celular.
Respecto a la toxicidad del etanol, esta se asocia al aumento de permeabilidad de la membrana celular debido a modificaciones en la composición lipídica.15 El aumento de la permeabilidad supone un incremento del transporte pasivo hacia el interior de la célula, provocando una acidificación del medio interno. Así pues, los mecanismos que contribuyen a la respuesta al pH ácido estarían también relacionados con la tolerancia al etanol. Por otra parte, los cambios físicos y de composición en la membrana celular son cruciales para la defensa contra agentes de estrés externos.
La respuesta asociada al estrés es variable dependiendo de la cepa de O. oeniy se ha observado que los niveles de transcripción de determinados genes puede ser un indicador del comportamiento metabólico durante la FML de dichas cepas.16
Bibliografía

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2. Garvie E.I.: Leuconostoc oenos sp. nov. J Gen Microbiol 1967; 48: 431-8.
3. Cox D.J., Henick-Kling T.: Chemiosmotic energy from malolactic fermentation. J Bacteriol 1989; 171: 5750-2.
4. Ramos A., J.S. Lolkema, W.N. Konings, H. Santos: Enzyme basis for pH regulation of citrate and pyruvate metabolism by Leuconostoc oenosAppl Environ Microbiol 1995; 61: 1303-10.
5. Martineau B., Henick-Kling, T. Acree, T.: Reassessment of the influence of malolactic fermentation on the concentration of diacetyl in wines. Amer J Enol Vitic 1995; 46: 385-8.
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7. Landete J.M., Pardo I., Ferrer S.: Tyramine and phenylethylamine production among lactic acid bacteria isolated from wine. Int J Food Microbiol 2007a; 115: 364-8.
8. Landete J.M., Ferrer S., Pardo I.: Biogenic amine production by lactic acid bacteria, acetic bacteria and yeast isolated from wine. Food Control 2007b; 18: 1569-74.
9. Coton M., Romano A., Spano G., Ziegler K., Vetrana C., Desmarais C., Lonvaud-Funel A., Lucas P., Coton E.: Occurrence of biogenic amine-forming lactic acid bacteria in wine and cider. Food Microbiol 2010; 27: 1078-85.
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14. Olguín N., Bordons A., Reguant C.: Influence of ethanol and pH on the gene expression of the citrate pathway in Oenococcus oeni. Food Microbiol 2009; 26, 197-203.
15. Desens C., Lonvaud-Funel A.: Étude de la constitution lipidique des membranes de bactéries utilisés en vinification. Conn Vigne et du Vin 1988; 22: 25-32.
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Bibliografía general recomendada
García M.J., Zúñiga M., Uruburu F.: Revisión: El metabolismo y el control de las bacterias lácticas en el vino. Rev Esp Ciencia Tecnol Aliment 1992; 32, 233-68.
Henick-Kling T.: Malolactic fermentation. En: G.H. Fleet (ed.). Wine microbiology and biotechnology. Amsterdam: Harwood Academic, 1993: 289-326.
Liu S.Q.: Malolactic fermentation in wine - beyond acidification (A review). J Appl Microbiol2002; 92: 589-601.
Lonvaud-Funel A.: Lactic acid bacteria in the quality improvement and depreciation of wine. Ant van Leeuwenhoek 1999; 76: 317-31.

18/12/13

El vinagre de vino

El vinagre de vino
Ana Troncoso1, Mari Carmen García Parrilla1, María Jesús Torija2 y Albert Mas21Facultad de Farmacia. Universidad de Sevilla 
2Facultad de Enología. Universitat Rovira i Virgili
La normativa española define el vinagre como el líquido apto para el consumo obtenido por doble fermentación. La variedad de materias primas para la obtención de vinagres es muy amplia, desde subproductos o excedentes agrícolas hasta sustratos de gran calidad para los vinagres más exclusivos y apreciados como el vinagre de Jerez. Esta norma de calidad define hasta diez tipos de vinagres, entre los que se incluyen, el vinagre de vino, frutas, sidra, alcohol, cereales, malta, malta destilado, balsámico (con adición de mosto de uva), balsámico de sidra y un apartado de otros vinagres en el que cabe cualquier otro sustrato de origen agrícola como puede ser la miel o el arroz. Sin duda, el vinagre de vino es el más característico en los países mediterráneos, aunque las nuevas tendencias gastronómicas han tendido a ampliar considerablemente la oferta en los últimos años.
La producción de vinagre se remonta a alrededor del año 200 AC, y nos ha enseñado mucho sobre la biotransformación microbiológica. Sin embargo, el vinagre ha sido considerado siempre como «el pariente pobre» en la familia de los productos fermentados.1 El vinagre ha formado parte de la alimentación humana desde la antigüedad más remota como condimento y conservador de alimentos, así como base de remedios sencillos para hombres y animales. En 1732, el holandés Boerhaave hace notar que la llamada madre del vinagre es un organismo vivo, aunque sin precisar su papel en la acetificación. La acetificación también llega a formar parte de la controversia entre químicos que mantienen que el proceso era puramente químico y aquéllos que afirmaban que en dicha transformación intervenía un «ser organizado». En cuanto a la madre del vinagre, Kützing observó que la débil película que recubre la superficie del líquido acidificado está formada por glóbulos seis veces más pequeños que los de las levaduras. Pasteur afirma que siempre que el vino se transforma en vinagre, es debido a la acción de un velo de Micoderma acetidesarrollado en su superficie.
La regulación alimentaria considera que vinagre es todo aquel producto obtenido por doble fermentación alcohólica y acética de cualquier sustrato azucarado. Los países europeos cuentan con normas específicas para los vinagres que se comercializan en las diferentes regiones. En la Unión Europea se han establecido límites para la acidez y el contenido residual en etanol. Así, para el vinagre de vino (obtenido exclusivamente por fermentación acética del vino) la acidez ha de ser al menos del 6 % (p/v) y el etanol residual como máximo de 1,5 % (v/v). La normativa española define el vinagre como el líquido apto para el consumo obtenido por doble fermentación. La variedad de materias primas para la obtención de vinagres es muy amplia, desde subproductos o excedentes agrícolas hasta sustratos de gran calidad para los vinagres más exclusivos y apreciados como el vinagre de Jerez. Esta norma de calidad define hasta diez tipos de vinagres, entre los que se incluyen, el vinagre de vino, frutas, sidra, alcohol, cereales, malta, malta destilado, balsámico (con adición de mosto de uva), balsámico de sidra y un apartado de otros vinagres en el que cabe cualquier otro sustrato de origen agrícola como puede ser la miel o el arroz. Sin duda, el vinagre de vino es el más característico en los países mediterráneos, aunque las nuevas tendencias gastronómicas han tendido a ampliar considerablemente la oferta en los últimos años.
Tecnología de la producción de vinagres
Aparte de los diferentes sustratos, los vinagres se pueden diferenciar también por el sistema de producción. En los vinagres tradicionales, la transformación de etanol en ácido acético se realiza mediante un cultivo estático en la interfase entre el líquido y el aire. Las barricas se llenan hasta 2/3 de su capacidad para dejar una cámara de aire que se mantiene en contacto con el aire exterior mediante diversos tipos de abertura. Este sistema tradicional produce vinagre que se suele considerar de alta calidad debido a su complejidad organoléptica. No obstante, la consideración del vinagre como subproducto del vino conlleva que dicho proceso se realice de forma poco adecuada y con muchos riesgos innecesarios. Precisamente, el Proyecto WINEGAR (Proyecto CRAFT liderado por las instituciones representadas en esta revisión) trata de buscar alternativas que mejoren el proceso sin poner en riesgo la calidad del producto. Cambiando algunos aspectos –como pueden ser la selección de materia prima, barricas especialmente diseñadas para la elaboración del producto: tipo de madera, forma de la barrica, volumen, maderas nuevas, y selección de cultivos iniciadores– se produjo un cambio significativo en el proceso, acelerándolo considerablemente (reducciones desde seis meses o un año hasta 50 días) y manteniendo o aumentando la calidad sensorial del producto.2
Por otro lado, existen otros métodos que permiten también reducir el tiempo de acetificación, como el sistema Schutzenbach o los sistemas de cultivos sumergidos. En el primer tipo, las bacterias se encuentran inmovilizadas sobre virutas de haya que forman un lecho sólido sobre el que se esparce el vinagre en producción. Este vinagre, tras pasar por el lecho de virutas se recoge en un contenedor en la parte inferior desde el que se bombea nuevamente sobre el mismo lecho sólido, que se impregna con el vinagre en formación. Sucesivamente, va aumentando la acidez y se puede obtener un vinagre de calidad razonable en un plazo de una semana.
Alternativas mucho más rápidas son los sistemas de cultivos sumergidos, que se basan en la generación de flujos de burbujas de aire en el vino o solución hidroalcohólica. En las interfases aire-líquido de las burbujas de aire se produce el proceso oxidativo. Las mejoras de este proceso han sido básicamente de ingeniería del proceso (mantenimiento de las burbujas en el líquido, uniformidad del tamaño de burbujas, recuperación de aromas perdidos, etc.). En este tipo de vinagres, las bacterias se transforman en biorreactores para la transformación de alcohol en ácido acético, con una producción muy limitada de otros metabolitos, en los que además se produce un arrastre considerable de los aromas presentes en el vino inicial. Por lo tanto, el resultado de dichos procesos es un producto más limitado organolépticamente, pero a un precio significativamente inferior. A pesar de la disminución de calidad del producto, esta metodología presenta dos aspectos importantes: larapidez y la concentración de acidez, ya que se puede llegar a concentraciones elevadas de ácido acético, adecuadas para el transporte que evita costes al reducir el transporte de agua.
Bacterias acéticas
A pesar de que las bacterias acéticas son temidas en medios enológicos, debido a sus efectos negativos sobre la uva y el vino en general, cabe destacar que son agentes imprescindibles en la elaboración de vinagres. Son aerobias, presentando exclusivamente un metabolismo respiratorio con el oxígeno como aceptor final de electrones, si bien pueden utilizar ocasionalmente otros aceptores finales de electrones, lo que les permite sobrevivir en medios casi anaerobios como durante la fermentación vínica.
Su ventaja metabólica fundamental es la oxidación rápida de todo tipo de sustratos orgánicos (alcoholes, aldehídos, etc.), generando los ácidos orgánicos correspondientes. Algunas presentan un ciclo de los ácidos tricarboxílicos funcional, por lo que pueden llegar a oxidar completamente el ácido acético hasta CO2 y agua. No obstante, en estos casos, la presencia de pequeñas cantidades de etanol inhibe completamente dicha oxidación.
La bacterias acéticas se han considerado como microorganismos fastidiosos por su respuesta al crecimiento en medios de cultivo. Su cultivabilidad suele ser baja en los diferentes medios y frecuentemente con una gran irregularidad. Además, muchas cepas pierden algunas características (por ejemplo, la capacidad de producir concentraciones apreciables de ácido acético) después de pasar por medios de cultivo. La identificación se ha realizado tradicionalmente por pruebas fisiológicas y bioquímicas y básicamente se habían reconocido los géneros Acetobacter y Gluconobacter, según fuera su preferencia de desarrollo en medios con alcohol o con glucosa, recogiendo apenas media docena de especies. No obstante, la irrupción de métodos moleculares ha permitido una mejor clasificación taxonómica y hoy día se han descrito 13 géneros y casi 70 especies. En la actualidad, una docena de especies están secuenciadas.
Análisis de restricción de genes ribosomales para comprender mejor los procesos de elaboración de vinagres
Los métodos moleculares y su adaptación a las condiciones de estudios rutinarios que permitan el análisis de poblaciones y el control de los procesos microbiológicos han sido el objeto de estudio del grupo de la URV. Se han desarrollado una serie de métodos para la identificación rutinaria de especies mediante diferentes análisis de restricción de genes ribosomales o de sus espaciadores,3,4 que han permitido comprender mejor el proceso de aparición y resistencia durante la fermentación alcohólica y el proceso de producción de vinagres.
Asimismo, se han aplicado otras metodologías para la identificación a nivel de cepa, lo que ha facilitado el seguimiento de las poblaciones de bacterias acéticas desde la uva hasta el vino y durante los procesos de elaboración de vinagres. No obstante, todos estos procesos se han analizado sobre las poblaciones recuperadas en medio de cultivo, que presentan una reducida recuperación.
En los últimos años han aparecido aplicaciones de metodologías independientes de cultivo como el DGGE, o PCR cuantitativa. Con estos métodos disponibles también se han podido seguir las poblaciones de bacterias acéticas en el vino o en vinagres.
Centrándonos en el mundo del vinagre, con la utilización de técnicas como las descritas en el recuadro hemos podido observar que en el vinagre se produce de forma característica una sucesión de especies, según sea la concentración de ácido acético. Así, a concentraciones bajas de ácido acético se encuentran mayoritariamente especies del género Acetobacter, como A. pasteurianus, que parece bastante mayoritaria en los vinagres de vino, mientras que cuando las concentraciones superan el 5 % se desplaza la predominancia hacia el género Gluconacetobacter, hacia especies como Ga. europaeus o Ga. intermedius.5,6
Este hecho lo hemos observado también en la inoculación de poblaciones de cultivos iniciadores realizada en el Proyecto WINEGAR, en el que cultivos de A. pasteurianus iniciaban eficazmente el proceso pero posteriormente se veían sustituios por Ga. europaeus.
En la actualidad, consideramos que los cultivos mixtos de una especie de inicio rápido (A. pasteurianus o similar) y otra de tolerancia a ácido acético (Ga. europaeus o similar) permiten garantizar mejor la producción de vinagre mediante un rápido arranque y una buena finalización del proceso.
Composición química y calidad de los vinagres
La calidad final de estos productos depende tanto de la calidad de la materia prima de partida, como del proceso de elaboración, y en su caso, de envejecimiento. En líneas generales es relativamente fácil apreciar diferencias sensoriales entre los productos elaborados por métodos tradicionales e industriales a gran escala. Para la caracterización y evaluación de la calidad es preciso determinar toda una serie de compuestos, y su análisis sensorial. Así, en los últimos años se han realizado significativos avances en la elucidación de los compuestos responsables de la calidad sensorial de este producto y se han modificado los métodos de producción para obtener productos de gran aceptación a precios muy competitivos.
Los compuestos aromáticos tienen un efecto decisivo en la calidad de los vinagres. El aroma es una fracción compleja que contiene muchos compuestos con un amplio intervalo de volatilidad, polaridad y concentración que oscila de varios mg/L a ng/L. Hasta la fecha se han identificado poco más de 100 compuestos químicos diferentes en el aroma del vinagre de vino, entre los que se encuentran tanto compuestos carbonílicos como éteres, acetales, lactonas, ácidos, alcoholes, fenoles volátiles y ésteres, que participan en mayor o menor medida en el aroma final.2
Durante el proceso de envejecimiento en madera se produce un incremento sustancial en la complejidad aromática. Sin embargo, no todos los compuestos volátiles son responsables del aroma del producto. Para ello deben no solo alcanzar los receptores de olor, sino además interaccionar con ellos en el epitelio olfativo, así no todos los compuestos volátiles son odorantes activos. El empleo de técnicas basadas en la cromatografía de gases acoplada a la olfatometría ha permitido evaluar la contribución que tiene cada compuesto volátil al aroma final del vinagre. Así, se ha podido determinar que en el aroma característico del vinagre de Jerez participan varios compuestos volátiles: diacetilo, acetato de isoamilo, ácido isovalérico, acetato de etilo y sotolón.
Los compuestos polifenólicos, ubicuos en los productos vegetales, presentan gran interés como determinantes de la calidad, pues son responsables del color y de la astringencia, además de presentar actividad antioxidante. Es de esperar que el tipo de acetificación relacionado a su vez con la solubilidad de oxigeno en el medio, resulte determinante en la composición fenólica, y que esta pueda ser útil para discriminar el método mediante el cual se ha producido un vinagre. Cabe destacar el mayor contenido de flavanoles de los vinagres obtenido por fermentación sumergida. Por el contrario, los vinagres de acetificación superficial presentaron mayor contenido en aldehídos fenólicos, ya que normalmente se elaboran en barriles de madera que ceden este tipo de compuestos al producto.7
El proceso de envejecimiento implica las reacciones de los compuestos a lo largo del tiempo: polimerizaciones, cesión de compuestos procedentes de la madera y mermas debidas a la evaporación. Las sustancias cedidas por la madera dependerán del tipo de madera y tueste, la superficie de contacto, y el tiempo de envejecimiento. Así, se han podido observar diferencias significativas en la composición fenólica entre vinagres de Jerez envejecidos menos y más de dos años en sistema de criaderas y solera.8
El vinagre resulta un producto difícil de catar, debido a las sensaciones intensas que provoca. El alto contenido en acético tiende a enmascarar el resto de los aromas y se precisa cierta familiarización con el producto para proceder a su cata. De hecho, no existe siquiera consenso en cómo ha de catarse el vinagre. El análisis sensorial requiere un panel bien entrenado y la elección de atributos concretos que sean útiles para diferenciar muestras con el mayor grado de aciertos posibles.
En cuanto al entrenamiento del panel, Tesfaye et al.9 utilizaron disoluciones de diferentes concentraciones de los compuestos más característicos del vinagre de vino, preparadas en 7 % de ácido acético para conseguir percibir una sensación similar al vinagre en sí mismo. Debido a la agresividad del ácido acético determinaron que el número de muestras que se pueden examinar en cada sesión es de cuatro y los replicados se debían de hacer en diferentes días, para no agotar a los catadores. El análisis descriptivo de las muestras se basa en evaluar los atributos previamente seleccionados por el panel. Los atributos más utilizados para describir las muestras de vinagre han sido: color, intensidad aromática, olor a madera, olor herbáceo, olor a frutas, olor a acetato de etilo, olor a vino, sensación punzante.9,10
Bibliografía

1. Solieri & P Giudici. Vinegars of the world. Springer, 2009.
2. RM Callejón, et alFood Chem 113: 1252, 2009.
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4. A González, A Mas Int J Food Microbiol 147: 217, 2011.
5. M Gullo et al. Appl Environ Microbiol 75: 2585, 2009.
6. C Hidalgo et al. Int J Food Microbiol 141: 56, 2010.
7. MC García-Parrilla et al. Sci Ali, 18: 211, 1998.
8. MC García Parrilla et al. Food Res Int, 32: 433, 1999.
9. W Tesfaye et al., J Sens Stud 17:133, 2002.
10. W Tesfaye et al., J Sens Stud 25: 216, 2010.
Para más información
W Tesfaye et al., Wine vinegar: Technology, authenticity and quality evaluation. Trends in Food Science and Technology, 13 (1), 12-21, 2002.
W Tesfaye et al., Improvement of wine vinegar elaboration and quality analysis: Instrumental and human sensory evaluation. Food Reviews International, 25:142, 2009.
W Tesfaye& A Troncoso Vinegar in Encyclopedia of Biotechnology in Agriculture and Food, 1: 1, 675 — 679, 2010.

11/12/13

La química del color del vino

La química del color del vino
Fernando Zamora Marín Grupo de Investigación en Tecnología Enológica (TECNENOL) Departamento de Bioquímica y Biotecnología Facultad de Enología de Tarragona, Universidad Rovira i Virgili (URV)
La primera sensación que percibimos en una copa de vino es su aspecto visual. Es precisamente la inmediatez de la visión la que otorga capital importancia a su apariencia. Su transparencia, su brillo y sobre todo su color son algunos de los atributos más determinantes de la calidad no solo por las evidentes implicaciones sobre su imagen, sino también porque son indicadores de otros aspectos relacionados con su aroma y sabor.1 Así, por el color de un vino podemos deducir su edad, su cuerpo, su estado de conservación, e incluso adivinar algunos defectos que después notaremos al saborearlo.2
Aunque parezca una verdad de Perogrullo, antes de continuar es necesario definir el concepto de color. La Real Academia Española de la Lengua lo define como «la sensación producida por los rayos luminosos que impresionan los órganos visuales y que depende de la longitud de onda». Esta definición es incompleta ya que en la apreciación del color influye mucho el entorno que rodea el objeto y la iluminación a la que es sometido. Ya el gran Leonardo da Vinci (1452-1519) afirmaba que el color era la resultante de una compleja relación entre el fenómeno observado y las condiciones de su observación.
En el caso concreto de los vinos tintos, el color cobra aún mayor importancia ya que los vinos tintos dotados de gran color son los más valorados por el mercado.2 Dada pues su importancia, el presente artículo pretende abordar el fundamento químico del color del vino tinto, que –si me permiten el juego de palabras– es bastante más complejo de lo que puede parecer a simple vista.
En la figura 1 se muestra el espectro de absorción y el aspecto visual de tres vinos tintos de diferente edad (1, 5 y 20 años).3
Figura_1
Figura 1: El color del vino tinto.
En la figura se puede apreciar que el espectro del vino joven presenta un máximo a 520 nm, correspondiente al color rojo, y unas componentes amarilla (420 nm) y azul (620 nm) relativamente importantes. Por esta razón, el vino presenta un color rojo intenso con tonalidades violáceas. El vino de 5 años, presenta una componente roja menor y una componente amarilla mayor, luego presentará un color rojo teja. Finalmente, el vino de 20 años presentará una componente roja de color muy pequeña y una componente amarilla relativamente más alta. Por tanto, su color se acercará al marrón.
Esta es la evolución inevitable. Ahora bien, el color del vino tinto así como su evolución en el tiempo están determinados por su composición química, especialmente por su composición en compuestos fenólicos.4 Por esta razón, abordaremos a continuación la descripción de los principales compuestos fenólicos para poder estudiar su verdadera implicación en el color del vino tinto.
Los compuestos fenólicos acostumbran a clasificarse en no flavonoides y flavonoides. La primera familia incluiría a los ácidos fenoles (y a sus derivados) y a los estilbenos.5 Los compuestos no flavonoides no contribuyen de forma directa al color del vino. No obstante, pueden oxidarse por vía enzimática o química dando lugar a tonalidades amarillas/marrones. Este fenómeno denominado pardeamiento es el responsable de que los vinos blancos añejos presenten tonos más oscuros que cuando eran jóvenes. Asimismo, los compuestos fenólicos no flavonoides pueden actuar como copigmentos y modular el color del vino gracias al fenómeno de la copigmentación que se describirá más adelante.
Los flavonoides incluyen tres grandes familias:
  • Los flavonoles
  • Los antocianos
  • Los flavan-3-oles
Figura_2
Figura 2: Distribución de los principales compuestos fenólicos en la uva
Los flavonoles son los responsables del color amarillo de la piel de las uvas blancas y naturalmente de una parte del color amarillo del vino blanco y también del tinto.5 No obstante, su participación directa en el color del vino tinto es de poca importancia si bien son magníficos copigmentos y, por tanto, pueden ejercer un papel muy positivo.6
Los antocianos (del griego anthos, flor y kyanos, azul) son los responsables directos del color rojo azulado de la piel de las uvas tintas y naturalmente del color del vino tinto.5
Finalmente, los flavan-3-oles representan una compleja familia compuesta por las diferentes formas isoméricas de la catequina y sus polímeros denominados taninos condensados o proantocianidinas.5 Los flavan-3-oles no participan directamente en el color del vino si bien pueden contribuir como copigmentos o mediante complejas transformaciones químicas en las que interaccionan entre ellos y/o con los antocianos que originan nuevos pigmentos.7,8 Por otra parte, los flavan-3-oles son también, en gran medida, los responsables del sabor amargo, de la astringencia, del cuerpo y de la capacidad para envejecer del vino.2,9
La figura 2 muestra la distribución de los diferentes compuestos fenólicos en el grano de uva.
Como se puede ver los ácidos fenoles se encuentran en el raspón, en la piel, en la pulpa y en las semillas. Los flavonoles se encuentran en la piel y son los responsables de su coloración, amarilla en la uva blanca. Los antocianos se encuentran en la piel de las uvas tintas y son los responsables del color rojo azulado en la uva tinta. Por último, los flavan-3-oles se encuentran en el raspón, en la piel y en las semillas. Es necesario destacar que la pulpa no tiene coloración, excepto en algunas variedades llamadas tintoreras, y que por tanto el proceso de elaboración del vino influye mucho en su color. Así pues, es posible elaborar vino blanco con uva tinta si se evita que las pieles tengan contacto con el mosto. De hecho se suele denominar a los vinos blancos elaborados con uva blanca con el término francés de blanc de blancs, mientras que a los elaborados con uva tinta se les llama blanc de noirs. En cambio, el vino tinto solo se puede elaborar con uva tinta y mediante maceración del mosto con las pieles y semillas.
Así, los vinos blancos se elaboran fermentando el mosto libre de pieles y semillas, mientras que el vino tinto se elabora fermentando el mosto en contacto con pieles y semillas para extraer la concentración adecuada de antocianos y flavan-3-oles. Este proceso denominado maceración puede durar unas horas en el caso de los vinos rosados, unos pocos días en el caso de los vinos tintos destinados a ser consumidos rápidamente o varias semanas en aquellos vinos tintos destinados a la crianza.
Hasta el momento se han descrito los antocianos como pigmentos de color rojo, pero en realidad pueden presentar otras coloraciones en función del pH y también en función de su interrelación con otros polifenoles. Por tanto, los antocianos presentan un enorme abanico de colores que trataremos de mostrar a continuación. La figura 3 muestra el equilibrio entre las diferentes formas químicas de los antocianos en función del pH.
Figura_3
Figura 3: Equilibrios de los antocianos en función del pH.
A pH muy ácido, la forma mayoritaria es el catión flavilio, que presenta color rojo. La deslocalización de la carga positiva es la responsable de que el flavilio presente color rojo. No obstante, cuando el pH del medio aumenta, la forma flavilio se transforma en la base quinona de color violáceo y en la forma carbinol que es incolora.10 Esta última reacción implica la entrada de una molécula de agua, la liberación de un protón y el ataque nucleófilo del hidroxilo del agua, el cual neutraliza la carga y provoca la desaparición del color rojo. Por tanto, la hidratación del flavilio es la responsable de su pérdida de color.
De forma parecida, la presencia del anión bisulfito, procedente del dióxido de azufre utilizado como antioxidante y antiséptico, también comporta una decoloración del flavilio por un mecanismo semejante.
Por otra parte, el carbinol puede transformarse en las calconas cis y trans que presentan un ligero color amarillo. Esta última transformación se ve fuertemente favorecida por las temperaturas elevadas.11 Finalmente, la calcona trans puede ser oxidada dando lugar a ácidos fenoles. Todas estas reacciones son reversibles con la única excepción de la reacción de oxidación que comportaría la pérdida irreversible del color del vino. Por lo tanto, la estabilidad del color del vino tinto estará muy comprometida siempre que las temperaturas de conservación sean elevadas, ya que con ello se favorece mucho la formación de calconas y su posterior oxidación. De acuerdo con estos equilibrios, el vino tinto a su pH habitual, entre 3,5 y 3,9, debería tener muy poco color y ser azulado. Resulta obvio que no es así y ello es debido a dos razones. La primera es que el color del vino está fuertemente condicionado por la copigmentación,6 y la segunda razón es que los antocianos pueden reaccionar con otras moléculas y originar nuevos pigmentos.7,8
La figura 4 ilustra el mecanismo de la copigmentación.
Figura_4
Figura 4: Mecanismo de la copigmentación.
El fenómeno de la copigmentación se fundamenta en que las moléculas de antocianos son planas y pueden formar asociaciones entre ellas o con otras moléculas, denominadas copigmentos, dando lugar a estructuras de tipo sándwich.12 Las uniones entre estas moléculas son de tipo débil (Van der Waals, interacciones hidrofóbicas,…). Dentro de estas agrupaciones se genera un entorno hidrofóbico que impide el acceso de las moléculas de agua, de tal manera que no tiene lugar el ataque nucleófilo. De esta forma se reduce la formación de bases hidratadas incoloras (carbinol) y se desplaza el equilibrio hacia la formación de estructuras coloreadas (flavilio).13 Por lo tanto un porcentaje mayor de antocianos del que correspondería de acuerdo con el pH, contribuirá al color, siempre y cuando en el medio existan los copigmentos adecuados. Como copigmentos pueden actuar ácidos fenoles, flavonoides, aminoácidos, nucleótidos, polisacáridos, etc.12
Otro aspecto interesante de la copigmentación es que los copigmentos no solo incrementan el color del vino, sino que también pueden modificar su tonalidad mediante desplazamientos batocrómicos o hipsocrómicos,6 por lo que el color de los vinos podría presentar tonalidades diferentes en función de su composición en diferentes copigmentos. Por otra parte, algunos autores postulan que la copigmentación es un paso previo a la formación de uniones más estables, ya que facilita la condensación de los antocianos con los flavan-3-oles.14
Finalmente, los antocianos pueden reaccionar con otras moléculas y originar nuevos pigmentos con coloraciones distintas. La figura 5 muestra un esquema con las posibles reacciones de los antocianos así como los nuevos pigmentos que se forman.
Figura_5
Figura 5: Principales reacciones químicas de los antocianos.
Como se puede ver las posibilidades son múltiples.4,7,8 Así, los antocianos pueden unirse de forma directa a los flavan-3-oles y, de este modo, originar un nuevo pigmento mucho más estable y que mantendría el color rojo. También pueden unirse a los flavan-3-oles mediante un puente etilo generado por la reacción del flavan-3-ol con el etanal. En este caso, el nuevo pigmento sería de color violáceo. Los antocianos también pueden reaccionar con el etanal generando polímeros de antocianos unidos mediante puentes etilo que mantendrían su color rojo, o bien formar un nuevo pigmento denominado vitisina B, el cual presenta un color anaranjado. Los antocianos también pueden reaccionar con el ácido pirúvico generando la vitisina A, también de color anaranjado. Ambas vitisinas forman parte de una familia de pigmentos denominada piranoantocianos que incluiría también a los aductos generados por la cicloadición entre un antocianos y un vinil-fenol o bien con un vinil-flavanol. Todos los piranoantocianos presentan una coloración anaranjada. Por último, la vitisina A también puede reaccionar con un vinil-fenol o con un vinil-flavanol y originar nuevos pigmentos de color azul.15
El vino tinto, por tanto, contiene múltiples pigmentos que conforman una paleta de colores mucho más compleja de lo que a priori podíamos pensar y de hecho aún no somos capaces de predecir el color de un vino a partir de su composición química, y mucho menos al revés. Aún así, se puede resumir todo lo expuesto diciendo que el color de un vino joven dependerá en gran medida de su composición en antocianos, de su pH y de los fenómenos de copigmentación. Por esta razón será de color rojo con ciertos matices violáceos. Posteriormente, durante la crianza, se favorecen todas las reacciones mediadas por el etanal, ya que la microoxigenación moderada que tiene lugar en las barricas provoca la oxidación del etanol a etanal. Estas reacciones originarán nuevos pigmentos, por una parte aductos entre antocianos y flavan-3-oles mediante puentes etilo, y piranoantocianos. Por esta razón, el vino evolucionará poco a poco a tonalidades teja. Finalmente, cuando el vino sea ya muy añejo, los antocianos habrán desaparecido completamente y serán los piranoantocianos y otros pigmentos aún más complejos los que dominarán el color del vino que será de tonalidades marronosas. De forma paralela a estas transformaciones del color, el aroma y el sabor del vino también evolucionarán. Se tratará, pues, de esperar a que alcance su momento de máxima calidad para disfrutar de esta compleja y deliciosa bebida.
Bibliografía

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3. Sudraud P.: Interprétation des courbes d’absorption des vins rouges. Ann Technol Agric 1958; 7: 203-8.
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15. Oliveira J., De Freitas V., Silva A.M.S., Mateus N.: Reaction between hydroxycin- namic acids and anthocyanin-pyruvic adducts yielding new portisins. J Agric Food Chem 2007; 55: 6349-59.

9/12/13

La bioquímica en la caracterización e investigación de un alimento tan peculiar y específico como el vino?

Entrevista a María Luisa González San José
«En el grado en que la ciencia progrese, lo hará el vino»
Blanca Ozcáriz Raventós
Enóloga. Bióloga
La bioquímica tiene un papel crucial en la industria alimentaria, empezando por la analítica y diagnosis de productos, siendo hilo conductor del estudio de los procesos de elaboración, la evolución y el control de las características sanitarias, nutricionales o de caducidad de los alimentos. Entrevistamos a María Luisa González San José, profesora titular de la Universidad de Burgos, en el Área de Tecnología de los Alimentos, principalmente centrada en la investigación en uva, vino y otras bebidas alcohólicas. Además es la coordinadora del máster oficial en Cultura del Vino de la mencionada Universidad.¿Qué papel juega la bioquímica en la caracterización e investigación de un alimento tan peculiar y específico como el vino?
Considerando el concepto de bioquímica desde su acepción más amplia, y teniendo en cuenta que la transformación de la uva en vino implica un complejo conjunto de reacciones conducidas por enzimas y microorganismos, es lógico que la investigación enológica esté estrechamente relacionada con aspectos bioquímicos, así como también lo están los estudios de caracterización. En este sentido, son muchos los trabajos publicados que ponen de manifiesto las capacidades diferenciadoras y clasificatorias de los componentes de los vinos procedentes del metabolismo secundario de las plantas, sirvan de ejemplo los compuestos fenólicos, ya sean procedentes de la uva o de la madera, los terpenoides y las pirazinas, los procedentes de la acción de enzimática (terpenos y alcoholes C6) y, en menor medida, algunos de los procedentes del metabolismo de determinados microorganismos (levaduras, bacterias, mohos, etc.). Por otra parte, la investigación enológica no es ajena a todas las conocidas genéricamente como ciencias ómicas (genómica, metabolómica, proteómica, etc.) siendo muchas las investigaciones que se están llevando a cabo en los campos vinculados al vino, a la vid y a sus derivados. Tampoco son nuevos los estudios de caracterización y contraste del material varietal a través del germoplasma y los estudios de biodiversidad que se han hecho extensivos a la microbiota «enológica», con la selección de aquellas levaduras y bacterias más convenientes para cada fin. Del mismo modo cada día son más frecuentes los estudios de los efectos sobre el metabolismo animal de los componentes bioactivos de las uvas, de los vinos y de sus derivados.
¿Qué diferencia tiene la bioquímica del vino respecto a la de otras bebidas como la cerveza o la sidra?
Tal y como yo lo veo, en lo esencial hay pocas diferencias. De modo simplista tanto la cerveza, como la sidra o el vino, son el resultado de la fermentación alcohólica de tres sustratos de origen vegetal. Las diferencias radican en las peculiaridades de esos sustratos que hacen necesarias actuaciones y precauciones peculiares adaptadas a la materia prima con la que se va a trabajar. Pongamos algunos ejemplos:
  • En el caso de sidra y vino, hay azúcares disponibles para la actuación de las levaduras desde el inicio; sin embargo, para elaborar cerveza hay que “liberarlos”, el almidón debe ser degradado, fragmentado enzimáticamente, hasta conseguir los sustratos de la formación alcohólica.
  • La uva y la manzana aportan enzimas y microorganismos que no son destruidos por tratamientos térmicos, como ocurre en la elaboración de la cerveza en la fase de cocción. Además son sustratos más ricos en componentes, como por ejemplo en precursores aromáticos de diversa naturaleza, que los “caldos de cereal”.
  • Vino y sidra pasan por procesos fermentativos más complejos: la microbiota que actúa es variada y rara vez actúa una única especie o tipo de microorganismo. Dependiendo del tipo de vino y sidra el proceso es más o menos complejo, pero es habitual que a la fermentación alcohólica le siga la fermentación maloláctica. En el caso de la cerveza el proceso, salvando la transformación del inicial de los polímeros (almidón y proteína esencialmente) el proceso parece más sencillo, no hay fermentación maloláctica y actúa únicamente la levadura seleccionada que se siembra sobre un medio “estéril”, el mosto cervecero.
  • El pH de la cerveza es superior al de la sidra y el vino, y si no se mantienen condiciones de aislamiento satisfactorias, este hecho la hace potencialmente menos estable desde el punto de vista microbiológico.
En resumen podría decirse que el conjunto de transformaciones bioquímicas implicadas en el proceso de elaboración de las tres bebidas de baja graduación mencionadas son similares en lo básico, la fermentación alcohólica (FA), y divergen en las reacciones y etapas pre y posfermentativas (FA).
Una de las características que más valor han adquirido últimamente en el vino es la de su procedencia. ¿Cómo puede defender la bioquímica el concepto pago o terroir? ¿Y la existencia o inexistencia de un concepto tan polémico como la «mineralizad» de un vino?
Respecto al concepto francés del terroir bastante próximo a lo que probablemente se haya querido recoger en el término castellano de «pago», lo primero que quiero reconocer es que lo que hoy sé al respecto lo he aprendido de la mano de los que, en mi opinión, son el grupo español de mayor prestigio internacional en este campo, lo que se pone de manifiesto en el hecho de que la OIVV haya recomendado la metodología de estudio del «terroir vitícola» creada por ellos, y empleada en numerosas DO de España, Portugal e Iberoamérica, como metodología formal unificada a utilizar en los estudios de zonificación vitícola. Este grupo es el equipo de la UPM (Universidad Politécnica de Madrid) dirigido por los profesores Vicente Gómez-Miguel y Vicente Sotés.
Hecho este comentario, paso a exponer mi opinión al respecto de la bioquímica y el terroir. La definición de la OIV (2010) el «terroir vitivinícola es un concepto que se refiere a un espacio sobre el cual se desarrolla un saber colectivo de las interacciones entre un medio físico y biológico identificable y las prácticas vitivinícolas aplicadas, que confieren unas características distintivas a los productos originarios de este espacio». El terroir incluye características específicas no solo del material vegetal, el manejo y la tradición, sino también de todos los factores implicados en el medio (el clima, la geología, el paisaje, la topografía, el suelo y la biodiversidad) y por tanto es claro que el terroir a través de estos factores puede influir en las características peculiares de la uvas producidas en él y, por tanto, transferir sus peculiaridades a los vinos obtenidos de ellas. Quedará en manos del enólogo potenciar esa diversidad cuando persiga la consecución de un producto único de características claramente vinculadas al medio.
La bioquímica, como ya se ha comentado juega un papel importante en la caracterización y tipificación de uvas y vinos, y por tanto resulta también útil en la defensa objetiva de las peculiaridades de vinos elaborados en zonas concretas, bien definidas y diferenciadas, lo que se conoce como las Unidades Homogéneas del Medio (UHM) o del Terreno (UHT), y que son el resultado final de los estudios de la zonificación vitícola. Algunos de los trabajos que nuestro grupo está llevando a cabo en colaboración con el grupo de la UPM, nos han permitido ver como vinos elaborados con uvas procedentes de UHT equivalentes presentan composiciones y características sensoriales similares, y distintas de las de vinos elaborados con uvas de UHT claramente diferentes. La parte negativa o los posibles inconvenientes son los inherentes a todo proceso de clasificación y caracterización, es decir el gran número de observaciones necesarias: numerosas variables, vinos de varios años, uvas de varias parcelas de la misma UHT y además georreferenciadas para poder determinar el conjunto de componentes o parámetros que permitan apoyar o reforzar las peculiaridades atribuidas a los vinos de una determinada zona, etc. Al respecto, se tiene el gran inconveniente de que son muy escasas las UHT correctamente delimitadas a lo largo de los millones de hectáreas de viñedo que hay en todo el mundo. Estos inconvenientes son probablemente unos de los obstáculos para profundizar en el tema de la tan de moda y a la vez polémica «mineralizad» de los vinos. A ellos habría que sumar la falta de consenso sobre qué es, o mejor dicho, qué concepto, sensación o conjunto de sensaciones se quiere denominar o representar con ese término.
En mi opinión, el primer paso para poder avanzar en el conocimiento de todo lo relativo a la «mineralizad» de los vinos debe ser tratar de consensuar el significado e intentar clarificar el concepto. Solo entonces tendrá sentido buscar el origen de las sensaciones, y posteriormente se podrá estudiar si el medio como componente del terroir, tiene algo que ver o no con este concepto. Por ejemplo, si la «mineralizad», sin entrar en detalles de la definición, está vinculada a la presencia, en los vinos, de determinados compuestos azufrados, como propugnan algunos autores, habrá que ver si los precursores de esos componentes proceden o dependen del medio. Si este fuera el caso se podrán asociar al terroir, en caso contrario será prácticamente imposible hacerlo.
Desde la perspectiva de la molecularidad del vino, la enología busca a menudo aumentar el contenido en coloides protectores como manoproteínas y polisacáridos de los vinos para mejorar su estabilidad y perfil sensorial. ¿Cree que las levaduras superproductoras de manoproteínas pueden aportar una mejora para el futuro?
Los efectos del uso de manoproteínas no están nada claros, los trabajos publicados muestran grandes discordancias e incluso resultados totalmente contradictorios. Esta situación no es nueva, ya que es bien conocido que cada vino es un mundo y que no existe la receta universal para elaborar vinos. Por lo tanto, y teniendo en cuenta estos comentarios, no creo que hoy por hoy sea posible afirmar que las levaduras superproductoras de manoproteínas son la panacea o el futuro para evitar los problemas de las quiebras proteicas, la estructuración de determinados vinos, etc. Puede que sean una alternativa más, como otras muchas, y su aplicación cobrará sentido en casos particulares, en vinos de características concretas y bien determinadas. Sin embargo, opino que aún no se sabe suficiente, o al menos yo no considero tener suficiente información como para poder dar una opinión concreta más allá de que, como en tantas otras ocasiones, las manoproteínas y/o los microorganismos productores son una herramienta más que se deberá considerar cuando sea necesario hacerlo pero de momento no como una práctica a instaurar de modo generalizado. Este es un campo en el que se debe seguir investigando.
¿Hay esperanza para que nuestros vinos necesiten menos productos enológicos (sobre todo los potencialmente alérgenos) para conseguir su estabilidad proteica y microbiológica?
El devenir de la situación del sector enológico español no solo nos hace pensar que sí hay esperanza, sino que nos da evidencias de estar dispuesto a conseguirlo. Sirva de ejemplo que hace relativamente pocos años era difícil pensar que los vinos pudieran salir al mercado sin prevenir la quiebra férrica, hoy en día el uso de ferrocianuro ha dejado de ser una práctica habitual en bodegas. Considérese el elevado nivel de higiene de la mayoría de las bodegas, el cuidado con el parque de barricas, los controles de aire, humificadores, etc. Todo ello está permitiendo elaborar con dosis de sulfuroso cada vez más bajas sin comprometer la estabilidad de los productos. Por tanto, se está en el buen camino. Además, se está investigando en alternativas al uso de sulfuro, en el empleo de proteínas no alergénicas de origen vegetal, etc. No es un buen momento para la investigación ya que las inversiones son escasas pero hay que tener la esperanza de que los fondos lleguen.
La demanda del mercado globalizado es muy diversa pero cada vez más exigente. Los controles de calidad, la presencia de alérgenos, la trazabilidad y seguridad alimentaria son cada vez más estrictos para velar por la salud del consumidor. ¿Qué papel cree que está destinado a la bioquímica en la necesaria evolución del producto?
Creo que esta cuestión se ha venido contestando indirectamente en los puntos anteriores, resumiendo podría decirse que la bioquímica deberá seguir desarrollando un papel similar al que ha desarrollado hasta ahora, en el grado en que la ciencia en sí progrese lo hará el vino. El devenir del vino y del sector en general vendrá marcado por los nuevos conocimientos, las nuevas herramientas de evaluación, de control y de manipulación, en el sentido positivo de la palabra. El vino evolucionará adaptándose a su entorno, teniendo en cuenta tanto las expectativas de los consumidores y clientes en general, como las oportunidades que para cubrirlas les ofrezca la ciencia y la tecnología, y por tanto la bioquímica y biotecnología entre otras muchas fuentes de conocimiento y de desarrollo.


Técnicas alternativas de crianza
Muchas bodegas a escala mundial han buscado optimizar la gestión de su parque de barricas reduciendo costes en la crianza y buscando una modelización más tecnológica de la crianza sobre todo del vino tinto. María Luisa González San José ha liderado estudios sobre técnicas sustitutivas de la crianza de vino tinto en barrica o tonel de madera: «nuestro grupo estudió, en colaboración con el grupo de investigadores y responsables de la bodega de la Estación Enológica de Castilla y León dependiente del ITACyL, los denominados sustitutos de la madera de pequeño tamaño, virutas, chips y blocks, de diferentes robles de orígenes distintos, así como de diferentes grados de tostados». Se trata de ensayos llevados a cabo durante varias vendimias, con vinos de diferentes variedades y de la misma variedad y distintas procedencias, y con vinos microoxigenados y no –financiados por la Junta de Castilla y León– ; «estudios comparativos con vinos de crianza tradicional en barricas de 225 L de las mismas maderas (procedencia y grado de tostado) de los sustitutos utilizados en las prácticas alternativas».
Perfil sensorial de los vinos y en la evolución de sus características organolépticas en el tiempo
«Los resultados que obtuvimos –nos explica la Prof. González San José– pusieron de manifiesto que las prácticas alternativas produjeron los mismos cambios de las características sensoriales que produjo la crianza tradicional, es decir los vinos desarrollaron o adquirieron el flavor típico de los vinos de crianza, incorporaron los aromas y sabores de la madera, redondearon su estructura, suavizaron la astringencia, estabilizaron color, etc. En general, las mayores similitudes se encontraron cuando se usaron vinos microoxigenados.
Los cambios o la obtención de las características típicas de la crianza en madera, se consiguieron en menos tiempo en el caso de las prácticas alternativas, un mes frente a los 9 habituales de crianza en barrica, y los vinosalternativos necesitaron menos tiempo de botella para estar en condicionesóptimas de consumo. Se observó que estos vinos fueron estables en el tiempo de estudio, mostrando una evolución similar a la de los vinos de crianza en barrica.
En general, los consumidores no detectaron diferencias significativas entre vinos de ambos tipos de crianzas, lo que se debió a la gran disparidad de gustos, encontrándose consumidores que claramente preferían, y con diferencia, los vinos de crianza alternativa frente a los clásicos, mientras que otros fueron al contrario. Estos resultados lo que pusieron de manifiesto es que hay mercado, o potenciales consumidores, para ambos tipos de vinos. Los resultados con catadores entrenados indicaron que se detectaron algunas diferencias entre los vinos de ambas crianzas (no siempre), pero aun así no se indicaron defectos o penalizaciones. Los expertos también confundieron, alguna vez, unos vinos con otros.»
Investigadores
Investigadores del Departamento de Biotecnología de los Alimentos (UBU) que trabajan con productos derivados de la uva.
Aparte de cambios en la composición fenólica y aromática, ¿cambia la autenticidad del vino usando estos procesos de crianza alternativos? ¿Divergen los resultados de estas técnicas en función de la variedad de uva vinificada en estudio?
El global de los estudios que hemos llevado a cabo en grupo ponen de manifiesto que la crianza en madera, alternativa o clásica, siempre produce cierta pérdida de “autenticidad” entendiendo como tal la pérdida de diferencias debidas a factores variables y a aquellos propios de vinos jóvenes, no evolucionados. Esto es lógico ya que en muchos casos los compuestos que aportan “tipicidad” son bastante inestables y se degradan durante el proceso de crianza en contacto con madera, que sea clásica o alternativa, comienza con una etapa “oxidativa”. Estos resultados han sido puestos de manifiesto también por otros autores. Por tanto, la pérdida de autenticidad no puede ser atribuida a las prácticas alternativas. Ahora bien si al hablar de “autenticidad” se quiere hacer referencia a la “genuinidad” todo depende de cómo se comercialice el producto y de la información que reciba el consumidor. Obviamente si se pretende emular para falsificar, las falsificaciones son un fraude, y el vino no sería un auténtico vino de crianza, reserva o gran reserva, ni siquiera un vino de crianza en barrica. Al respecto, es necesario regular como debe indicarse en las etiquetas el método de elaboración cuando se usan sistemas alternativos, aunque lo que es claro es que no se puede inducir a error en el consumidor.
Los efectos de la microoxigenación depende de las características del vino, muchas de ellas de naturaleza varietal, y por ende, la “crianza alternativa” producirá unos resultados u otros dependiendo del tipo de vino, y por tanto, si los resultados son dependientes de la variedad. El ejemplo más claro es que no responde igual un vino blanco que uno tinto, pero tampoco lo hace igual un vino tinto con alta tendencia a la oxidación y un vino tinto robusto con muchas carga fenólica.
Se debe tener en cuenta que el contacto con la madera puede ser en varios momentos a lo largo del proceso de elaboración y por tanto se tiene varias posibilidades. Además del momento, se puede adaptar el tiempo de contacto, la relación volumen vino/cantidad de sustituto de la barrica, el aporte de oxígeno si es el caso, etc. Todo ello se hace en función de las características de cada vino y del efecto que se quiera conseguir.
Aplicadas conjuntamente con la microoxigenación, ¿podrían evitar las indeseables contaminaciones microbiológicas en bodega como la deBrettanomyces? «No cabe duda que al evitar la crianza en barrica se está reduciendo el riesgo de desarrollo de Brettanomyces, y que puede resultar mucho más fácil el control y la gestión de los sustitutos que de las barricas. Sin embargo, igualmente se tendría riesgo si se descuida la higiene de la bodega y el control de las zonas sensibles. Además, en caso de una contaminación del vino inicial no controlada, la propia microoxigenación podría desencadenar la proliferación del microorganismo. No se olvide que uno de los riesgos de la adición de oxígeno, aunque sea controlada, es que pone en riesgo microbiológicoal vino, ya que reduce la protección del sulfuroso al ser desplazado por aquel.»