22/5/14

DESARROLLO DE UNA NUEVA LEVADURA ENOLÓGICA.

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DESARROLLO DE UNA NUEVA LEVADURA ENOLÓGICA QUE COMBINA UNA BAJA PRODUCCIÓN DE SO2, H2S Y ACETALDEHÍDO CON UNA ALTA CAPACIDAD FERMENTATIVA UTILIZANDO UNA NUEVA HERRAMIENTA DE SELECCIÓN
Jessica Berlese-Noble1, Céline Raynal1, Anthony Silvano1, José María Heras1, Daniel Granes2, Caroline Bonnefond2, Anne Ortiz-Julien1 y Bruno Blondin3
1 Lallemand SAS, Blagnac, Francia
2 Institut Coopératif du Vin, La Jasse de Maurin, Lattes, Francia
3 Montpellier SupAgro, Montpellier, Francia

INTRODUCCIÓN
La demanda de nuevas levaduras enológicas optimizadas para diferentes propiedades tecnológicas particulares, ha aumentado en los últimos años. El conocimiento cada vez mayor y el desarrollo de nuevas tecnologías ofrecen otras posibilidades para la selección de nuevas levaduras enológicas. Se pueden implementar técnicas como la selección clonal, la ingeniería genética y la selección evolutiva, sin embargo, la hibridación es la que se emplea con más frecuencia para tales mejoras. Además, la hibridación no requiere la intervención de la manipulación genética, y resulta en levaduras naturales, no modificadas genéticamente (no MG). No obstante, este método necesita un conocimiento de la base molecular de las propiedades consideradas de interés. La técnica del mapeo de regiones de rasgos cuantitativos de interés (QTL) se amplió recientemente para estas aplicaciones. Este método se utiliza, por ejemplo, para identificar un vínculo entre una o varias regiones del genoma y una variación fenotípica en un microorganismo. Una vez identificada esta región, se puede entonces dirigir su transferencia de una cepa de levadura a otra para combinar varias propiedades de interés. En dicho estudio, hemos intentado identificar la región del genoma responsable de numerosas características enológicas, particularmente la producción de sulfitos. Aunque los sulfitos son ampliamente utilizados en enología por sus numerosas propiedades tecnológicas (p. ej., sus propiedades antimicrobianas, antioxidantes y antioxidásicas), actualmente se tiende a reducir su uso y control en vino final.
Altas concentraciones de sulfitos en los vinos pueden tener un impacto sensorial negativo, provocar un retraso del inicio de la fermentación maloláctica (FML) y pueden ser responsables de problemas de salud. Es también muy probable que las levaduras enológicas produzcan cantidades importantes de sulfitos durante la fermentación alcohólica (FA). Así, las levaduras enológicas pueden producir desde pequeñas cantidades de sulfitos hasta más de 90 mg/L, dependiendo de las condiciones de fermentación y de la cepa de levadura. El dióxido de azufre es un metabolito intermediario en la ruta de asimilación de sulfatos, que lleva a la síntesis de aminoácidos azufrados. En ciertas condiciones, se puede sintetizar en exceso y luego excretarse en el medio. Además, los sulfitos son precursores para la síntesis de sulfuros, subproductos para nada deseables. A pesar de que la ruta de asimilación de sulfatos ha sido ampliamente estudiada, poco se sabe de los parámetros que influencian la producción de sulfitos y todavía no se ha identificado la base molecular responsable de las diferencias entre las cepas de levadura.
El acetaldehído es uno de los compuestos que puede combinarse con el SO2, y su concentración en los vinos es habitualmente muy elevada. El acetaldehído representa típicamente el 75 % del SO2 combinado en los vinos blancos y el 50 % en los vinos tintos. Su reactividad y su capacidad de combinación con los sulfitos explican en gran medida por qué los vinos necesitan distintas cantidades de SO2 y por qué una buena gestión del dióxido de azufre es importante en bodega para asegurar la estabilidad después del embotellado. La capacidad de controlar la producción de acetaldehído por parte de la levadura es, por ende, un parámetro importante que debe tenerse en cuenta para el contenido de sulfitos en los vinos.
El objetivo de este estudio era la selección y desarrollo de nuevas levaduras enológicas combinando varios fenotipos de interés, como los de baja producción de SO2 /H2S/acetaldehído y alta capacidad fermentativa. El enfoque original fue el uso de nuevas herramientas genéticas para conseguir levaduras no MG.

Estrategia para la optimización de levadura: hibridación asistida por marcadores moleculares
Se seleccionaron dos levaduras enológicas con propiedades complementarias que resultan de interés para dicho estudio. La cepa JN10 es muy robusta, capaz de completar la fermentación bajo condiciones muy difíciles, como temperaturas altas/bajas y mostos muy clarificados, mientras que la cepa JN17 tiene bajas necesidades en nitrógeno, presenta un perfil equilibrado de compuestos volátiles y produce bajas cantidades de SO2, acetaldehído y H2S.
La identificación de QTL se llevó a cabo para encontrar las regiones del genoma de la cepa de levadura JN17 vinculadas a los fenotipos de interés: bajo SO2 y bajo H2S. A través de una combinación de conjuntos de datos fenotípicos y genotípicos, hemos logrado ubicar una región del cromosoma XIV que está vinculada a la producción de sulfitos. En esta región, hemos descubierto dos genes de la ruta metabólica del azufre,MET2 y SKP2.
Una vez detectados los marcadores moleculares vinculados a las propiedades que nos interesan, es posible transferirlos de una cepa a otra mediante hibridación dirigida.

Figura 1: Estrategia general de hibridación dirigida asistida por marcadores de regiones de rasgos cuantitativo.

En nuestro estudio, pudimos transferir la propiedad de bajo SO2/H2S de la cepa de levadura JN17 a la JN10 conservando las buenas propiedades de esta última. En paralelo, logramos transferir otros dos fenotipos de la cepa parental JN17 (baja producción de acetaldehído y bajas necesidades en nitrógeno).
Intentábamos alcanzar dos objetivos principales:
    - Transferir los fenotipos de interés de la cepa de levadura JN17 a la JN10 controlando la presencia de los marcadores moleculares en cada etapa de hibridación.
    - Mantener la mayor parte de los antecedentes genéticos de la cepa de levadura JN10 mediante el recruzamiento de cada híbrido haploide generado con la cepa parental JN10.

La figura 2 ilustra el desarrollo de la nueva cepa de levadura mediante esta estrategia de ciclos de recruzamiento. Después de cuatro ciclos de hibridación, se restituyó más de 93 % del genoma de la cepa de levadura JN10 y validamos la transferencia de todos los fenotipos seleccionados que procedían de la cepa de levadura JN17: bajo SO2, bajo H2S, baja producción de acetaldehído y bajas necesidades en nitrógeno. A partir del híbrido de cuarta generación, se inició una nueva etapa de selección para obtener la mejor cepa, combinando las propiedades de este híbrido y buscando propiedades enológicas como una buena capacidad fermentativa, resistencia a temperaturas extremas, características sensoriales interesantes, etc.

Figura 2: Selección de una nueva cepa de levadura por ciclos de recruzamiento.

Caracterización en laboratorio para seleccionar la cepa de levadura final combinando propiedades positivas de ambas cepas parentales
Todas las cepas derivadas del cuarto ciclo de recruzamiento fueron cuidadosamente caracterizadas a escala de laboratorio en diferentes condiciones enológicas. El objetivo era validar que las propiedades positivas de la cepa de levadura JN10 permanecieran y, también, que las levaduras generadas mostraran una mejora en los fenotipos de interés. Se seleccionó una levadura (Lalvin ICV okay®) que fue retenida para las etapas de caracterización final.

Figura 3: Cinéticas de fermentación en pruebas realizadas a escala de laboratorio en un mosto de chardonnay fermentado a 20°C en condiciones isotérmicas.

Las cinéticas y el análisis final del vino confirman que la levadura obtenida por hibridación mantuvo los rasgos positivos de una de las cepas parentales (JN10), incluyendo una actividad fermentativa fuerte y fiable, sin problemas de aromas desagradables o de acidez volátil.

Tabla 1: Parámetros enológicos clásicos medidos al final de la fermentación alcohólica (escala de laboratorio)

También confirmamos las bajas concentraciones de SO2, H2S y acetaldehído en los vinos fermentados con la levadura Lalvin ICV okay®, validando la fiabilidad de la estrategia (fig. 4).
Figura 4: Validación de la transferencia de fenotipos de interés procedentes de la cepa de levadura JN17 (escala de laboratorio).

Pruebas a escala piloto con la levadura Lalvin ICV okay®
Se realizaron las pruebas en la unidad experimental de Pech Rouge (INRA), Francia. El propósito era comparar la levadura Lalvin ICV oKay® con una levadura de referencia. Las fermentaciones se realizaron con mostos de tres variedades de uvas: merlot, syrah rosado y macabeo. El mosto de merlot fue obtenido por la técnica flash détente. El mosto de syrah rosado y el macabeo fueron prensados y trasegados tras un desfangado estático a baja temperatura. Las levaduras fueron rehidratadas con Go-Ferm Protect® e inoculadas en una concentración de 25 g/hL. Cuando fue necesario, se agregaron nutrientes en forma orgánica y compleja al primer tercio de la FA. El merlot fermentó a temperaturas de entre 22°C y 25°C. El syrah rosado y el macabeo se fermentaron a 18°C. La FML se llevó a cabo con la bacteria seleccionada Lalvin VP41® en dosis de 1 g/hL.
Se monitorizaron las cinéticas de fermentación, así como la producción de SO2, H2S y acetaldehído.

Tabla 2: Análisis del mosto en tres variedades diferentes después del sulfitado del mosto

Seguimiento de la fermentación

Figura 5: Ejemplo de cinéticas de fermentación en mosto macabeo, comparando la levadura Lalvin ICV okay® con la levadura de referencia.

Como se observa en la figura 6, en cada caso, se obtuvo un mejor resultado con la nueva levadura (Lalvin ICV okay®) con respecto a la levadura de referencia. La fase de latencia fue también más corta, mostrando una buena vitalidad y actividad fermentativa hasta bien avanzada la fermentación, evitando todo riesgo de una fermentación lenta o parada.

Figura 6: Parámetros de fermentación en pruebas piloto comparando la levadura Lalvin ICV okay® con la levadura de referencia.

Durante la FA, medimos la concentración del SO2 en los vinos y validamos la no producción de SO2 con la levadura Lalvin ICV okay® comparando con la levadura de referencia (fig. 7).

Figura 7: Producción total de SO2 durante la fermentación alcohólica en tres vinos comparando la levadura Lalvin ICV okay® con la levadura de referencia.

Caracterización sensorial
Se llevaron a cabo cuatro pruebas comparativas en la bodega experimental del Instituto Cooperativo del Vino (ICV, Institut Coopératif du Vin), Francia, para obtener información sobre el perfil sensorial proporcionado por distintas variedades de uvas y con diferentes estrategias de vinificación:
    - Un mosto de merlot tinto a partir del tratamiento de flash détente seguido del prensado y de la clarificación con filtración del mosto por vacío.
    - Un mosto de syrah rosado de prensado directo con enzimas pectolíticas y desfangado en frío durante 20 horas.
    - Un mosto de garnacha rosado de maceración pelicular de 4 horas seguido de prensado con enzimas pectolíticas y desfangado en frío durante 20 horas.
    - Un mosto de chardonnay de prensado directo con enzimas pectolíticas y desfangado en frío durante 20 horas.
Se compararon diferentes levaduras de la gama del ICV en las mismas condiciones de FA. Las levaduras fueron rehidratadas con Go-Ferm Protect® e inoculadas en una concentración de 30 g/hL. Se agregaron nutrientes, cuando fue necesario, en forma de nutrientes orgánicos y complejos al primer tercio de la FA. El merlot fue fermentado a temperaturas entre 18°C y 22°C. La FML se llevó a cabo con Lalvin Elios 1® a 1 g/hL, inoculada después de dos trasiegos siguiendo el final de la FA. Los dos rosados y el chardonnay fueron fermentados a 18°C.
También, se realizó un seguimiento de las cinéticas. Las caracterizaciones sensoriales se llevaron a cabo con un análisis sensorial descriptivo cuantitativo del método del ICV (Granès et al. 2010) y se realizó un análisis de los compuestos azufrados indeseables o negativos (p. ej., H2S, metanotiol y etil mercaptano) en los vinos dos meses después del embotellado.

Tabla 3: Análisis del mosto justo antes de la inoculación de la levadura

Fermentación maloláctica
En el merlot de termovinificación, el análisis de la concentración de ácido málico después de la inoculación con Lalvin Elios 1® se realizó tres veces por semana y muestra (fig. 8) que la interacción con la levadura Lalvin ICV okay® fue la más eficaz.

Figura 8: Tiempo de fermentación maloláctica de un merlot de termovinificación.

Perfiles sensoriales
Todas las pruebas comparativas mostraron una tendencia de Lalvin ICV okay® a:
    - Producir menos aromas azufrados indeseables.
    - Mostrar una mayor complejidad aromática con una mezcla de sensaciones amílicas y afrutadas.
    - Mantener un equilibrio positivo entre el volumen en boca y la acidez.
    - Reducir el amargor.
Las figuras 9 y 10 ilustran los resultados de las pruebas en los perfiles sensoriales de las uvas chardonnay y garnacha respecticamente.

Figura 9: Perfil sensorial del chardonnay 2012 fermentado con tres levaduras diferentes (ICV R&D).

Figura 10: Perfil sensorial del vino rosado de garnacha 2012 fermentado con tres levaduras diferentes (ICV R&D).

Análisis de compuestos azufrados indeseables
Los compuestos azufrados indeseables de H2S, metanotiol y etil mercaptano, fueron medidos dos meses después del embotellado. El análisis estadístico, donde se tienen en cuenta las levaduras fermentadas, la variedad de uva y el análisis del mosto, muestra que la variedad de la uva es el factor principal que afecta las concentraciones de estas moléculas.
Sin embargo, se constató que la levadura Lalvin ICV okay® era muy diferente a las otras, y producía una menor cantidad de los compuestos azufrados indeseables analizados. Convertimos entonces su concentración en «unidades de aroma», teniendo en cuenta el umbral de estas moléculas. La figura 11 ilustra algunos de los resultados obtenidos.

Figura 11: Comparación de los niveles de compuestos azufrados indeseables con pruebas en cuatro variedades distintas de uva (2012 ICV R&D).

CONCLUSIÓN
Comprender la base molecular de la diversidad fenotípica de las levaduras enológicas constituye la primera etapa para el empleo de estrategias de hibridación destinadas a mejorar las propiedades tecnológicas de las levaduras. En este estudio, pudimos descubrir la base molecular responsable de la variación fenotípica en la producción de sulfitos en las levaduras enológicas. Se implementó una investigación QTL con un enfoque global combinando un estudio fisiológico y un análisis transcriptómico. El estudio muestra que la combinación de dos genes, MET2 y SKP2, es responsable de la variación fenotípica observada entre las dos cepas parentales. Además, se ha demostrado que estos genes son también responsables del cambio fenotípico de otras características de interés tecnológico, como la producción de SO2, H2S y acetaldehído.
Hasta ahora, los estudios genéticos se habían centrado en el control de la producción de H2S, pero las soluciones propuestas (p. ej., la reducción de la actividad sulfito reductasa) tenían la desventaja de incrementar mucho la producción de SO2(Cordente et al. 2009 y Linderholm et al. 2008). Posteriormente, con el método QTL, se pudieron optimizar muchas otras levaduras enológicas, usando el mismo procedimiento, puesto que un número importante de levaduras enológicas en el mercado tienen por lo menos uno de estos defectos. Ahora, la levadura Lalvin ICV okay® obtenida con este método muestra cualidades excepcionales. Todas las pruebas realizadas con la levadura Lalvin ICV okay® a nivel mundial evidencian que su producción de SO2, H2S y acetaldehído es casi nula, mostrando los vinos resultantes todo su potencial aromático y respetando el bajo contenido de SO2 que se exige a los vinos, en el mercado actual.

REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA
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21/5/14

¿Podemos seguir hablando de vino y salud?

Vino y nutrición
¿Podemos seguir hablando de vino y salud?
M. Carmen de la Torre Boronat
Departamento de Nutrición y Bromatología,
Facultad de Farmacia, Universidad de Barcelona
Tal vez se ha especulado demasiado, de forma en exceso banal, sobre el tema «vino y salud». No obstante, se trata de un tema sobre el que gusta hablar, leer y discutir. A menudo arrastramos la expresión «vino y salud» con una peligrosa dosis de desconocimiento, como un tema de moda sobre el que se debe hablar, sin prestar atención a una posible y subliminal manipulación, cuyo origen podría ser tan simple como un interés del mercado por una mejora de las ventas.
Es elemental que para mantener el interés sobre un producto se debe cal claudicar en muchos aspectos: conviene hablar sea bien o mal. Esto vale también en nuestro caso, el vino y la salud. Pero es quizá por la perspectiva de más de diez años de estar atenta  y comprometida, con ingenua pretensión científica, con el tema vino y sus relaciones sobre la salud, que quisiera referirme, de la manera más sucinta posible al camino seguido por esta peripecia conjunta. Querría comunicar a qué punto del desarrollo científico se ha llegado, qué perspectivas se nos abren. Y cómo los investigadores, con nuestro más simple sentido de la honradez investigadora, podríamos poner las cosas en su sitio, lejos de la  palabrería más tosca. En definitiva salir de un circulo vicioso  en el que nosotros mismos hemos caído.
Se ha hablado con poca prudencia  y en cierto sentido muy alegremente de vino y salud. Y ésta es una postura, a mi entender, muy peligrosa, que lleva a que las autoridades la admitan, y la toleren como una expresión falta de rigor científico que no merezca mayor comentario. Pero entendemos que el problema no es tan simple,  ni es válido cantar excelencias sobre el vino sin mayor argumento que el que proporcionan las posturas estereotipadas que se han ido creando a su alrededor, del mismo modo que no nos valen las posturas inflexibles que, muchas veces, menosprecian el vino tan sólo por el hecho de contener alcohol.
Siempre hemos intentado dejar muy claro que el vino no es un medicamentosino unalimento. También hemos defendido que, como alimento, debe satisfacer unos requisitos, como son la calidad organoléptica, la calidad tecnológica, la buena conservación y el estado higiénico, cualidades que proporcionan la seguridad del producto. Sin embargo, la cuestión indiscutible que convierte el vino en un nutriente es que actúa como vehículo para una serie de biofactorescuya presencia nadie puede negar.
Hasta la fecha la investigación se hadirigido al estudio del grupo de las sustancias polifenólicas que la uva ha transmitido a su mosto fermentado. Estas sustancias fenólicas, son de naturaleza compleja, cuantitativamente poco importantes pero cualitativamente extraordinarias. No sería extraño que con el tiempo se descubrieran  más biofactores, más oligoelementos dotados de un papel fisiológico y nutritivo importante que  el consumo moderado de vino proporciona.
Recordemos que el movimiento interesado en poner en primera línea  de nuevo el supuesto valor  benéfico para la salud del consumo de vino, ha partido de los trabajos iniciales de Masquelier y después de los resultados epidemiológicos de Renaud, en el siglo pasado. No debemos menospreciar estos trabajos, sino recordar que cada uno en su campo ha sido fundamental para la investigación actual. Sin embargo, hoy día las conclusiones a que llegaron estos grandes autores no se pueden aceptar sin discusión y mejor estudio. Actualmente, disponemos de nuevas herramientas, a las que no se puede sustraer ningún científico, que permiten  reconsiderar los antiguos resultados e hipótesis y avanzar con mayor solidez para llegar a poder dar respuestas definitivas.
Actualmente se han de valorar de forma muy positiva los siguientes aspectos: una mejor comprensión de la fisiología de la vid, aspecto que no parecía interesar demasiado al sector sanitario; un extraordinario desarrollo de las técnicas analíticas instrumentales como medios imprescindibles en la extracción, separación y valoración de los biofactores de la uva y el vino; y en tercer lugar los enormes avances en bioquímica y biología molecular.
Cronología de los conocimientos sobre vino y salud
Hacia los años cincuenta, Masquelier rescata el poder de los proantocianidoles del vino, que corresponden a los llamadostaninos condensados de la uva, mezcla de oligómeros y polímeros de catequina y epicatequina.
Durante un lapso de tiempo bastante largo, el estudio de estos proantociandoles acaparó el interés científico. La antiguacitrina, mezcla de dos flavonoides lahesperidina y la eriodictinarecibió inclusive el nombre de vitamina P o factor de permeabilidad vascular. Y más tarde comenzó a considerarse el interés de otros compuestos fenólicos presentes en la uva y en el vino. Así, podemos hoy día resumir, de acuerdo a los conocimientos actuales, las clases de polifenoles se encuentran en el vino:
Ácidos benzoicos                             C6 - C1
Ácidos hidroxicinámicos                 C- C3
Estilbenos                                          C-  C2- C6
Flavonoides e isoflavonoides        C- C3- C6   
Antocianos                                       C- C3- C6  

Todos estos compuestos químicos son productos  resultantes del metabolismo secundario de las plantas. Son compuestos fenólicos que,  por sus particularidades moleculares número y posición de los grupos fenol que contienen   así como la presencia de dobles enlaces conjugados, se consideran como sustancias antioxidantes, además de presentar un comportamiento ciertamente especial frente a las proteínas.
El poder antioxidante de carácter plural, ya sea reductor, antirradicalario, captador de radicales, secruestante de metales y/o sinérgico, les concede un interés muy importante como agentes que pueden modular de manera conveniente los procesos degradativos que resultan de la oxidación del organismo y del que puede derivar además de otros factores enfermedades degradativas y degenerativas de nuestro organismo, entre las que se pueden mencionar algunas que preocupan profundamente a la población como son las enfermedades cardiovasculares, el cáncer, las enfermedades inflamatorias, la demencia tipo Alzheimer, la ceguera de los ancianos, y en definitiva el envejecimiento.
Resultaba, por lo tanto, interesante iniciar un camino analítico - químico que pudiera dar a conocer las especies de estos compuestos, y que permitiera aislarlos, identificarlos, valorarlos y determinar su poder antioxidante intrínseco. Es decir, mientras se mantenía el interés por los estudios epidemiológicos, se abrió unaépoca analítica - química y comenzó otra analítica - biológica.
Con los estudios in vitro que siguieron se pretendía resolver la valoración del poder antioxidante y protector de algunos compuestos fenólicos del vino sobre muestras biológicas, especialmente sobre sistemas de oxidación de LDL (lipoproteínas de baja densidad) provocada por iones Cu2+, en comparación con el antioxidante de referencia, el a-tocoferol. Estos ensayos, a la  luz de los conocimientos actuales, no son aceptables, ya que pretenden valorar la oxidación midiendo los dienos conjugados aparecidos durante el proceso oxidativo. Los resultados que así se obtienen están muy alejados de la realidad, ya que un tipo de oxidación tan agresiva como la que supone la acción de los iones cúpricos sobre las LDL no se da nunca en nuestro organismo.
Paralelamente se sucedieron ensayos ex vivo / in vitro, y a pesar de no ser del todo satisfactorios, ciertos ensayos previos a algunas pruebas, como es el caso de la absorción intestinal en animales, pueden ser de algún interés.
En el momento actual, el camino nos conduce a subrayar el interés del estudio del metabolismo de los antioxidantes.
Metabolismo de los antioxidantes del vino
Para introducirse en el estudio del metabolismo de los polifenoles del vino es preciso tener en cuenta en primer lugar los fenómenos que actúan sobre sus moléculas en el ámbito intestinal (metabolismo inducido por la microbiota intestinal), y a continuación el paso al  plasma de los metabolitos formados (glucurónidos, sulfatos, etc.), donde pueden sufrir procesos de hidrólisis, y finalmente metabolizarse por vía hepática, para entrar de nuevo en el plasma. Este largo camino de modificaciones se refleja en las dificultades analíticas que nos encontramos a la hora de fijar los valores fisiológicos normales de los fenoles.
De todos modos, según el tipo de metabolito aparecidos se deducir la facilidad de fijación a las LDL, partículas de naturaleza lipófila, no demasiado accesibles a los metabolitos más hidrosolubles.
El interés prosigue, pero los objetivos se van modificando. Se debería poder  identificar los metabolitos que alcanzan las LDL, y determinar el tiempo que permanecen fijados. Téngase en cuenta que la capacidad antioxidante de los polifenoles respecto a las LDL depende de la cantidad de vitamina E que posean éstas. Es evidente que si  no disponemos de métodos analíticos lo bastante sensibles, los resultados pueden ser desconcertantes y poco reproducibles entre los investigadores, aunque la técnica combinada de cromatografía y espectrometría de masas  que se suele utilizar en la actualidad permite detectar concentraciones submicromolares, rango en que posiblemente se encuentran los polifenoles en el plasma y en las LDL.
Por todo lo comentado, es importante que intentemos rescatar el gran papel funcional de ciertos ácidos hidroxicinámicos y benzoicos, frente a los comentarios siempre favorables y tantas veces repetidos sobre polifenoles más complejos como la quercetina, y los siempre anunciados taninos condensados (catequinas y epicatequinas), y es preciso insistir sobre el hecho que se debe conocer la vida mediade los fenoles que han alcanzado las LDL, estudiar la fase de excreción de todo proceso biocinético y, bajo otro aspecto, poder definir un parámetro biológico indicador de la protección antioxidativa, de gran interés en el campo de las afecciones cardiovasculares.
El vino es ciertamente un alimento, porque aporta elementos que participan en el cumplimiento de las necesidades funcionales del organismo  imprescindibles para conseguir su funcionalidad, como sucede con las vitaminas y ciertos oligoelementos. Con esta reflexión podríamos llegar a un acuerdo mucho más lógico y cercano a la realidad funcional del material polifenólico del vino, y hablar más propiamente de vino y nutrición, y abandonar la expresión  tan introducida de vino y salud.

15/5/14

¿Cuánto oxígeno se necesita?.Vinificación.

Diseño de estrategias de gestión de oxígeno para distintos estilos de vinificación. ¿Cuánto oxígeno se necesita?
Tailoring oxygen management strategies to winemaking styles. How much oxygen do we need?
Maurizio Ugliano, Jean-Baptiste Dieval, Stéphane Vidal 
Nomacorc Oxygen Management Research Center
Domaine de Donadille, Rhodilan, Francia
m.ugliano@nomacorc.be
Varios de los importantes atributos sensoriales de los vinos – entre ellos el color, el aroma y la sensación en boca– se ven afectados por el grado de exposición del vino al oxígeno. En la moderna industria enológica está ampliamente aceptado que una gestión deficiente del oxígeno durante la vinificación puede dar lugar a una significativa pérdida de calidad. Demasiado oxígeno se asocia con el desarrollo de caracteres oxidados no deseados, y demasiado poco puede dar lugar a defectos “de reducción”, caracterizados por una pobre expresión de los aromas frutales deseados y, en los casos más extremos, la aparición de aromas a huevo podrido, cloaca o a pedernal (Ugliano et al 2009). Además, la compleja cadena de reacciones químicas que contribuye a suavizar la aspereza tánica y a estabilizar el color durante el envejecimiento del vino se halla estrechamente conectada con procesos oxidativos que pueden tener lugar tanto en la bodega como en la botella. Aunque hace ya un tiempo que tales consideraciones han llegado a la industria vínica, sigue siendo difícil a nivel práctico valorar con efectividad la demanda de oxígeno por parte de un vino. En otras palabras, en el amplio rango entre demasiado y demasiado poco, el grado de exposición al oxígeno que dará lugar a una expresión sensorial óptima en un determinado caldo sigue siendo difícil de definir. Generalmente, se acepta que los vinos obtenidos a partir de ciertas variedades de uva son particularmente sensibles al oxígeno, dado que algunos de los componentes químicos clave para sus atributos sensoriales se ven fuertemente modulados por del oxígeno. Está bien documentada la sensibilidad del sauvignon blanc al oxígeno, y se han encontrado referencias anecdóticas –en algunos casos reforzadas por la literatura científica– que avalan que una exposición moderada al oxígeno es crucial para el desarrollo de determinados atributos aromáticos relevantes, como sucede en los vinos amarone (Fedrizzi et al., 2011). No obstante, variables como el tipo de vino, la composición de uva, la añada y la práctica enológica afectan en su propia medida a la cantidad de oxígeno que un vino puede consumir, con sus correspondientes consecuencias sensoriales.
Este artículo comenta algunas observaciones procedentes de experimentos realizados dentro del proyecto de Nomacorc “Post-Bottling Chemistry” (química después del embotellado), que investiga aspectos clave de algunas estrategias exitosas en la gestión del oxígeno.
El término gestión del oxígeno se refiere a una o varias operaciones por las que se libera una cantidad de oxígeno controlada en el vino, con el fin de alcanzar, dentro de su vida útil, la expresión óptima de ciertos atributos sensoriales deseables. Es lógico que los acontecimientos accidentales que dan lugar a una exposición no deseada del vino al oxígeno sean los peores enemigos de una buena estrategia de gestión del oxígeno, ya que producen una oxidación no controlada que puede comprometer el resultado de posteriores estrategias de gestión deliberadas. De cara a una gestión más cuidadosa, existen en la vida de un vino diferentes etapas clave a tener en cuenta que afectan a su exposición al oxígeno (ver figura 1).
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Figura 1: Representación teórica de algunas etapas clave en la exposición al oxígeno durante la vida de un vino. OTR= tasa de transmisión de oxígeno.
Dejando de lado las implicaciones de la exposición del mosto al oxígeno, lo cual requeriría una discusión aparte, tanto la fase de microoxigenación (MOX), que suele tener lugar como parte del proceso de maduración del vino, como la de nanooxigenación, que se da durante la permanencia del vino en la botella, pueden tener gran valor a la hora de discutir las estrategias de gestión de oxígeno. En este artículo se discute cómo afectan en estas etapas los diferentes regímenes de exposición al oxígeno, así como su interacción con otras fases de la vinificación, de cara a obtener algunas claves que nos permitan comprender mejor la demanda de oxígeno.
Microoxigenación
La microoxigenación (MOX) consiste en la adición controlada de oxígeno al vino dentro de las barricas para estimular un proceso de oxidación lento y suave. En su forma de aplicación más común, la MOX se lleva a cabo burbujeando oxígeno en el vino a una velocidad controlada. La MOX afecta en gran medida a los polifenoles, razón principal por la que se usa con frecuencia en vinos a los que se desea cambiar la sensación en boca.
En un reciente estudio de colaboración entre Nomacorc y el INRA de Montpellier se investigaron los efectos de la MOX sobre los perfiles químicos y sensoriales de vinos tintos de garnacha (Caillé et al ., 2010, Wirth et al ., 2010). Se observó que la aplicación de MOX durante tres semanas a una tasa de 5 mg de O 2 /L/mes, daba lugar a diferencias significativas en los parámetros de color (figura 2A), de modo que los vinos con MOX se caracterizaban por mayores valores de b* en los análisis CIELab, lo cual sugería tonos más anaranjados. El pigmento naranja vitisina A se hallaba en mayor concentración en los vinos microoxigenados (figura 2B), lo cual indicaba que este compuesto podría ser un buen marcador de oxidación. Asimismo, los vinos con MOX poseían un menor contenido de aductos de flavan-3-ol antocianinas (figura 2B). Puesto que la formación de tales compuestos no debe verse afectada por la exposición al oxígeno, su menor concentración en vinos MOX sugiere que los propios aductos, una vez formados, pueden ser susceptibles de oxidación. El trabajo estudiaba también los atributos sensoriales de los vinos, y los resultados mostraban el efecto de la MOX sobre los caracteres aromáticos amilo, quemado y frutos rojos . Mientras que la intensidad de los atributos amilo y quemado disminuía, se observó un aumento del atributo aromático de frutos rojos (figura 3).
Figura_1
Figura 2: Efectos de la microoxigenación (MOX) sobre A) propiedades del color (análisis CIELab) y B) compuestos fenólicos seleccionados de vinos tinto garnacha (F-A = flavan-3-ol antocianinas). La MOX se aplicó a una tasa de 5 mg O2/L/mes durante 3 semanas. Para una descripción completa de este estudio, ver referencia 1.
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Figura 3: Efectos de la mirooxigenación (MOX) sobre atributos sensoriales seleccionados de vinos tintos garnacha. La MOX se aplicó a una tasa de 5 mg O2/L/mes durante 3 semanas. Todas las diferencias eran estadísticamente significativas a p<0,01. Para una descripción completa de este estudio, ver referencia 1.
Resulta interesante este incremento de aromas de frutos rojos, ya que este atributo se considera a menudo un elemento decisivo en las preferencias del consumidor. No se conocen a fondo los mecanismos químicos que conducen a los cambios aromáticos asociados con la MOX, si bien hay datos que indican que esta técnica puede dar lugar a una disminución en los mercaptanos responsables de los aromas vegetales y de reducción (Nguyen et al ., 2010). En cambio, se ha visto que algunos agentes de aromas frutales conocidos, como los ésteres o el 3-mercaptohexanol, no se ven afectados por la MOX (Nguyen et al ., 2010).
Tasa de transmisión de oxígeno de los tapones
En la industria del embalaje alimentario, la tasa de transferencia de oxígeno (OTR, por sus siglas en inglés) es un parámetro de importancia crucial que determina las propiedades del material de embalaje que deberá actuar como barrera ante el oxígeno. Por tanto, la OTR se relaciona directamente con la protección que el material de embalaje confiere frente al daño oxidativo, y con la vida útil del producto. Puesto que, durante décadas, el corcho ha sido el material de sellado por excelencia en la industria enológica, su tasa de transferencia de oxígeno no constituía un parámetro tecnológico a tener en cuenta. Además, la permeabilidad del corcho al oxígeno es intrínsecamente variable (Faria et al., 2011), lo cual evita cualquier posibilidad de una OTR consistente incluso entre tapones de un mismo lote. Estas limitaciones se aceptaban en los tiempos en que el tapón de corcho era la única opción posible, pero la llegada al mercado de tapones alternativos ha abierto la puerta a que la tasa de transmisión de oxígeno del tapón se convierta en un aspecto de gran interés para la industria del vino. Además de no sufrir las contaminaciones propias del corcho, los tapones alternativos como los sintéticos o de rosca, pueden diseñarse para que posean valores específicos de OTR, lo cual permite a los elaboradores gestionar las distintas demandas de oxígeno de los vinos mediante una selección específica de tapones con una OTR óptima.
Los primeros trabajos llevados a cabo en el AWRI mostraron que la OTR puede ejercer un efecto enorme en la evolución del vino durante su almacenamiento en botella (Godden et al., 2001). Tal observación se vio más tarde confirmada por diversos estudios sobre el tema (Skouroumounis et al., 2005 y Lopes et al., 2009). Todos ellos refuerzan la idea de que la tasa de transferencia de oxígeno del tapón tiene un gran impacto en el desarrollo del vino y, al fin y al cabo, en su calidad. Sin embargo, sigue siendo una gran decisión qué tapón se debe escoger para que se libere al vino la cantidad adecuada de oxígeno. La propia demanda de oxígeno del vino es difícil de definir, en parte porque el oxígeno actúa a diversos niveles, y lo que es prioritario en determinados estilos de vino puede no ser de importancia en otros. Por ejemplo, en la figura 4 se observa la evolución de la intensidad de color en los vinos de garnacha. Esta variedad se suele caracterizar por un paladar suave y aromas intensos a especias y frutos rojos, por lo que se solía usar tanto en vinos monovarietales como en mezclas. Sin embargo, suelen perder prematuramente el color durante el envejecimiento. Con una mayor tasa de OTR, el color se vuelve más intenso, mientras que disminuye con una menor OTR. Eta diferencia claramente aumenta entre los cinco y los 10 meses. Se puede concluir que la gestión de la exposición al oxígeno en la botella, por medio de tapones con diferentes OTR, tiene la capacidad de afectar al desarrollo del color durante el envejecimiento en botella. Esta opción podría beneficiar ampliamente a los vinos con tendencia a perder color durante el envejecimiento.
Figura_1
Figura 4: Efecto de la OTR del tapón sobre la evolución de la intensidad cromática durante el almacenaje en botella de vinos tintos garnacha. La OTR oscilaba de muy baja (equivalente a un tapón con revestimiento Sarantin) a alta (Nomacorc Light). Los vinos se embotellaban en recipientes de 375 mL. Para una descripción completa de este estudio, ver ref. 1.
La OTR ejerce también una gran influencia sobre el desarrollo del aroma del vino durante el almacenaje en botella. A corto y medio plazo, los vinos taponados con cierres per permiten una baja OTR, como los de rosca, suelen retener mejor los atributos frutales más intensos. Sin embargo, si se almacenan durante largos períodos con tapones de rosca aparecen más intensamente los atributos de reducción negativos (Godden et al., 2001). Entre los compuestos aromáticos que dan lugar a aromas de frutas o de frutos tropicales, destaca el compuesto de sulfuro volátil 3-mercaptohexanol (3MH). Dado que el 3MH se degrada durante el envejecimiento del vino, existe un interés considerable por las prácticas que mejoran la estabilidad de este compuesto durante el embotellado. En particular, se ha demostrado que cantidades elevadas del antioxidante natural glutatión (GSH) pueden disminuir de manera significativa la pérdida de 3MH durante el almacenaje del vino. Y por tanto conservar los aromas frutales positivos. Este aspecto se investigó en un estudio reciente realizado en el seno de un proyecto de colaboración entre Nomacorc y el AWRI (para un comentario extenso acera de los hallazgos de este estudio, consultar Ugliano et al., 2011). La figura 5 muestra el efecto del GSH sobre la concentración de 3MH tras seis meses en botella, con un régimen de oxígeno que reproduce la permeabilidad de un tapón de rosca con revestimiento de Sarantin. Los vinos embotellados con niveles más elevados de GSH (20 mg/L) mostraron pérdidas de 3MH del 19%, mientras que sin GSH este valor era del 55% y daban lugar a vinos con mucha mayor proporción de 3MH tras el período de envejecimiento. Aunque el GSH no se podía añadir directamente al vino, valores elevados de YAN (nitrógeno asimilable por la levadura, por sus siglas en inglés), la selección de las cepas específicas de levadura, el envejecimiento sobre lías y una protección cuidadosa del mosto y el vino contra la oxidación puede -todo ello- aumentar el contenido de GSH en el vino en el embotellado (Dubourdieu and Lavigne, 2004). Además, algunas preparaciones de nutrientes para levaduras están también enriquecidas con GSH.
Figura_1
Figura 5: Influencia del glutatión (GSH) sobre la concentración de 3-mercaptohexanol (3MH) tras 6 meses en botella. Las estrellas indican el porcentaje de pérdida en comparación con el momento del embotellado. Para una descripción completa de este estudio, ver referencia 11.
Por otra parte, niveles excesivos del compuesto aromático reductor H 2 S, que puede acumularse en la botella durante el envejecimiento, puede dar lugar a la percepción de aromas de huevo podrido y a una baja expresión de atributos aromáticos frutales relacionados con el 3MH (Lopes et al ., 2009). Otro compuesto sulfurado, el metil mercaptano (MeSH), se ha asociado también con los olores secundarios de reducción en vinos blancos (O'Brien et al ., 2009). La figura 6 muestra los niveles de H2S y MeSH en vinos sauvignon blanc del estudio del AWRI. Claramente, los vinos embotellados con un mayor contenido de GSH son menos proclives a acumular niveles elevados de compuestos aromáticos reductores en botella. En particular, el H2S se acumulaba hasta una concentración final de 4,5 m g/L, muy superior al umbral aromático de 1,6 m g/L que se atribuye a este compuesto en vinos blancos. Así, aunque un mayor contenido de GHS en el momento del embotellado puede evitar la pérdida prematura de aromas frutales, existe un riesgo de que los vinos embotellados con mayor contenido de GSH desarrollen aromas de reducción que puedan enmascarar la expresión de caracteres frutales varietales. Ello puede ser aún más problemático en vinos con perfiles aromáticos más neutros que el sauvignon blanc (como el semillón, pinot grigio, chardonnay) en los que los aromas frutales varietales son menos dominantes y la reducción se percibe con mayor fuerza. En tales circunstancias, la selección de una OTR adecuada ofrece una herramienta adicional para modelar el desarrollo del aroma en botella, con la posibilidad de alcanzar un equilibrio entre los aromas frutales y de reducción ajustable a las necesidades de cada vino (ver figura 7). Los vinos con menor contenido de GSH desarrollaban pequeñas cantidades de H2S y MeSH, lo cual indicaba una menor propensión a desarrollar la reducción, incluso taponados de manera que la exposición al oxígeno fuese mínima. A la vez, debido a su menor contenido en GSH, estos vinos se ven más expuestos al riesgo de perder prematuramente los aromas frutales. En este caso, se puede escoger un tapón con menor OTR para compensar dicho riesgo. Por el contrario, si bien en los vinos con mayor contenido en GSH los aromas frutales varietales están mejor conservados, aumenta el riesgo de caracteres de reducción. En tales casos, puede seleccionarse un tapón con una OTR algo mayor para disminuir la acumulación de compuestos que dan aromas de reducción, como se muestra en la figura 7.
Figura_1
Figura 6: Influencia del glutatión (GSH) sobre la concentración de H2S y metil mercaptano (MeSH) tras 6 meses en botella. Los vinos presentaban concentraciones de 0,3 mg/L de H2S y 0,5 mg/L de MeSH en el momento del embotellado. Para una descripción completa de este estudio, ver referencia 11.
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Figura 7: Efecto del glutatión (GSH) y la OTR sobre la concentración de H2S y metil mercaptano (MeSH) en vinos sauvignon blanc tras 6 meses en botella. Para una descripción completa de este estudio, ver referencia 11.
En definitiva, estamos aún aprendiendo cómo actúan los principales factores que determinan la reactividad del vino frente al oxígeno. Su gestión durante la maduración del vino y envejecimiento en botella permite desarrollar perfiles composicionales específicos que pueden resultar en una mayor calidad sensorial. Se puede decir que la microoxigenación (MOX) afecta a la sensación en boca (por ejemplo, reduciendo el amargor), pero también mejora la expresión de ciertos atributos aromáticos como los de frutos rojos. Si bien la MOX se ha llevado a cabo tradicionalmente mediante dispositivos que permiten la adición controlada de oxígeno gaseoso, los elaboradores interesados en esta técnica pueden tener en cuenta enfoques alternativos como el uso de tanques de maduración fabricados en materiales poliméricos con una OTR específica.
Los productores de tapones sintéticos y de rosca ofrecen distintos niveles de OTR, lo cual permite a los elaboradores seleccionar el nivel deseado de permeabilidad al oxígeno para sus vinos. Aunque la actual tecnología de fabricación de tapones de rosca permite tan sólo dos niveles de OTR (obtenidos respectivamente con aluminio Saran o revestimiento Saranex), los tapones sintéticos de coextrusión (por ejemplo, de Nomacorc) ofrecen un rango de valores de OTR que se adaptan a las necesidades de los distintos estilos de vinos y tiempos de rotación en el mercado. La identificación de marcadores clave para valorar la demanda de oxígeno del vino mejorará en gran medida la capacidad del elaborador para diseñar las estrategias de gestión de oxígeno adecuadas, aunque este objetivo aún no se ha alcanzado hasta el momento. Sin embargo, nuestra comprensión de la influencia sobre la demanda de oxígeno de algunas prácticas de elaboración comunes permite identificar algunas situaciones críticas (por ejemplo, vinos embotellados con un contenido elevado de glutatión) en los que la selección de tapones con la OTR adecuada puede contribuir a una expresión óptima de aromas y sabores vínicos. Además, los elaboradores tienen a su disposición programas informáticos de Nomacorc basados en protocolos de producción de vino que permiten seleccionar el tapón con la OTR más adecuada.
Bibliografía
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Fedrizzi, B.; Zapparoli, G.; Finato, F.; Tosi, E.; Turri, A., Azzolini, M.; Versini, G. Model aging and oxidation effects on varietal, fermentative, and sulfur compounds in a dry botrytized red wine. J. Agric. Food Chem. 2011.
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1/5/14

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 aceti desarrollado 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: la rapidez 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 fastidiosospor 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.
3. Ruiz et al. Int J Syst Evol Bacteriol 50: 1981, 2000.
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.