23/6/15

Nanoenología

Nanoenología: partículas de oro nos informan de la evolución de la astringencia en un vino
Redacción
biomed@rubes.es

Investigadores del Centro Interdisciplinario de Nanociencia (iNANO) en la Universidad de Aarhus (Dinamarca) han desarrollado un nanosensor que puede imitar la eclosión de sabores que se da en boca cuando se bebe vino.
El sensor nanotecnológico determina cómo se experimenta la astringencia del vino, cualidad que se percibe en especial al degustar vino tinto, y que viene causada especialmente por los taninos. El sensor, al que han llamado mini-boca (mini-mouth), utiliza proteínas salivales para medir la sensación que se produce en la boca al beber vino.
Los investigadores estudian cómo cambian las proteínas en la interacción con el vino, y lo utilizan para describir su efecto. Este desarrollo permitirá a los elaboradores controlar el desarrollo de la astringencia durante la elaboración, desde el inicio del proceso, a diferencia de lo que sucede actualmente, que solo puede ser valorada cuando el vino está listo para su comercialización, y únicamente mediante un panel de cata profesional.
El nanosensor (consistente en una pequeña placa recubierta con partículas de oro a nanoescala) tiene un gran potencial no solo en la elaboración del vino, sino también en aplicaciones médicas, puesto que mide la cantidad de proteínas y moléculas en boca tanto al ingerir vino, como otras sustancias. Ello representa un avance muy importante en la investigación sensorial puesto que incrementa el conocimiento del concepto de astringencia.

Para saber más
- La referencia del artículo científico original en el que se han hecho públicos los resulatdos en ACS Nano es: Guerreiro, J.R.; Frederiksen, M.; Bochenkov, V.E.; De Freitas, V.; Sales, M.G. y Sutherland, D.S.: “Multifunctional biosensor based on localized surface plasmon resonance for monitoring small molecule-protein interaction”. ACS Nano 2014; 8 (8): 7958-67.
- Si te ha gustado esta noticia, encontrarás muchas más en EnoReports. Hazte suscriptor y recibirás los sumarios de actualización en tu buzón de correo. La suscripción es gratuita enviando este formulario.
- Puedes ampliar información sobre cómo se aplican las nanociencias a la enología con esta entrevista a María Victoria Moreno Arribas, directora del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación, CSIC-UAM, realizada por Pedro A. Serena Domingo, investigador científico del Instituto de Ciencias de los Materiales, CSIC.

16/6/15

Paisaje del viñedo


Vicente D. Gómez-Miguel Universidad Politécnica de Madrid (UPM) 
Figura_2
Figura_2
Figura_2
La palabra paisaje es un término ambiguo que mantiene su significado artístico con connotaciones armoniosas o bellas y que desde el siglo pasado se complementa con un significado científico multidisciplinar. Sin duda, la evolución de la concepción actual del paisaje está muy relacionada con el interés despertado en los últimos decenios por el medio natural y su estudio integral.
El Consejo de Europa en la Convención Europea del Paisaje (CEP, 2001)1 se refiere al paisaje como «parte de un territorio tal como se percibe por la población y que resulta de la acción de factores naturales y/o humanos y de sus interrelaciones». Los elementos de esta definición relacionan los que conforman el estudio del paisaje: el terreno (paisaje como composición de formas), la percepción (zona de visión o visibilidad) y la interpretación (el observador y su entorno).
El estudio del paisaje va unido al de la caracterización, evolución y transformación de las áreas naturales como consecuencia de procesos naturales o antrópicos y su consideración y valorización actual como un recurso natural están muy relacionadas con la progresiva importancia que se da a la gestión, aprovechamiento y conservación de los espacios naturales.
Los paisajes del viñedo
El estudio de los paisajes del viñedo solo es un caso particular de los de diferentes tipos de paisajes en los que la influencia antrópica está determinada por las peculiaridades del cultivo de la vid.
Los tres aspectos relacionados con los paisajes del viñedo que están actualmente en pleno desarrollo son su reconocimiento como Patrimonio de la Humanidad, el aprovechamiento enoturístico y la formación de expertos para asegurar su mantenimiento y desarrollo sostenible. Todo ello enlaza con la filosofía del paisaje que incluye la Convención Europea del Paisaje y que se refleja, en los estudios del paisaje del viñedo, en tres aspectos esenciales: 1) la protección para preservar los paisajes vitícolas más singulares; 2) la gestión del paisaje vitícola en un contexto de desarrollo sostenible, y 3) la ordenación del paisaje para organizar las actuaciones necesarias con previsión de nuevos desarrollos, transformaciones, conservación, etc. La importancia de estos aspectos ha hecho que en los últimos años varios de los estudios oficiales vuelvan la mirada hacia este recurso e introduzcan en sus planes de estudio materias cuyo eje central es el paisaje del viñedo. Uno de estos casos es la Universidad de Burgos que en su Máster Oficial en Cultura del Vino incluye la asignatura Paisajes del viñedo.
Este artículo realiza un breve recorrido por las peculiaridades de los paisajes vitícolas con sus elementos y dinámica propios que confluyen en su clasificación y con los componentes y las características del paisaje visual, excluyendo, por motivos de espacio, los distintos enfoques del análisis y del estudio del paisaje.
El paisaje vitícola y el territorio: dinámica y elementos
El paisaje es el territorio como realidad objetiva, aquí y ahora. Esta afirmación implica una consideración global e interrelacionada de todos los elementos visibles (fenosistema) o no visibles (criptosistema), tanto naturales como antrópicos, que constituyen el paisaje (paisaje integrado). Además, el paisaje es un elemento dinámico en continua evolución y transformación.
La dinámica del paisaje depende de las relaciones entre las sociedades y su ambiente y así se crean estructuras cambiantes en el espacio y en el tiempo (ecología del paisaje). La dinámica del paisaje vitícola está claramente vinculada a la acción antrópica y esta a las acciones de conservación de los sistemas tradicionales de cultivo o a las de transformación hacia una viticultura moderna adaptada a nuevas tecnologías.
Los elementos de origen natural del paisaje vitícola son de dos tipos: abióticos ybióticos. Entre los primeros destacan: el relieve (altitud, orientación y exposición, inclinación y longitud de la pendiente), la litología (tipo de roca, composición, …) y el suelo (clasificación, distribución, propiedades, …), y el agua (ríos, arroyos, lagos, y el estado físico). Entre los segundos destaca la vegetación (la viña y especies que acompañan) y la macro y, sobre todo, la microfauna que en ocasiones puede inducir a modificaciones importantes del paisaje.
Los elementos antrópicos están relacionados con la estructura socioeconómica de la región: demografía (poblaciones), infraestructuras (accesos, bodegas, depósitos, terrazas, …) usos y aprovechamientos del suelo (mono o policultivos, selvicultura, …) explotación de recursos naturales, bienes culturales, etc.
Todos estos elementos son tan determinantes en la viña que han originado el moderno concepto de terroir.
Por otra parte, debe considerarse que, finalmente, el paisaje es percibido por el observador, y por tanto deberán tenerse en cuenta como elementos del paisaje también los elementos subjetivos derivados de quien lo observa, las sensaciones que produce. En este sentido, no solo son importantes los aspectos visuales, formas, colores, si no también lo son los sonidos, los olores, el movimiento, etc. El paisaje del viñedo no es ajeno a estos factores, el olor y los sonidos del viñedo cambian con el ciclo vegetativo y con ellos el paisaje.
Clasificación del paisaje y ubicación del paisaje vitícola
Existen diferentes criterios para la clasificación de los paisajes como considerar la dominancia de sus elementos, por sus características espaciales o temporales y/o por su funcionalidad.
Para clasificar los paisajes por la dominancia de sus elementos primero, se selecciona la escala espacial para limitar la zona del paisaje, después, se determina el grupo dominante de elementos y los elementos indicadores y finalmente, y a partir de estos datos, se deduce el funcionamiento actual del paisaje. Tales elementos pueden ser antrópicos, naturales, abióticos, bióticos, socioeconómicos o de interfase. La mayoría de los paisajes vitícolas se incluyen en los paisajes de interfase en los que el carácter es predominantemente agrario con las peculiaridades específicas debidas al tipo de aprovechamiento, en este caso, la viña.
En el planeta, las unidades de paisaje se distribuyen espacialmente de forma heterogénea. Existen muchos ejemplos de diferenciación espacial o territorial donde la disposición regular de unidades se realiza en función de un determinado gradiente (zonalidad). Por ejemplo, la distribución de la radiación recibida por cada región del globo, junto con la de otras propiedades que determinan el clima, es la causa de la aparición de un gradiente latitudinal desde los polos al Ecuador y otro altimétrico que define unidades con diferentes características ecológicas y biológicas (por ejemplo, la temperatura y la humedad varían en relación inversa a la altitud). La distribución natural del viñedo, como la de otras muchas especies vegetales, se justifica con criterios de zonalidad: la latitud justifica su relación directa con las regiones de clima mediterráneo; la altitud, explica variaciones en la distribución local. Cuando concurren factores que modifican la regularidad la distribución espacial es azonal. La viticultura tropical es un caso concreto deazonalidad y en ella los modificadores locales son de origen antrópico, principalmente, manejo biológico y riego.
La edad de un paisaje se contabiliza a partir del momento desde el que comienza a funcionar como el geosistema que es en la actualidad. El tiempo de referencia puede ser el presente (el paisaje actual), el tiempo de formación del paisaje y el tiempo referido a los procesos dinámicos del paisaje (naturales y antrópicos). El paisaje necesita para su formación o transformación la introducción de energía de forma lenta y paulatina o de forma rápida o catastrófica. Esta energía puede tener un origen natural (cambio climático, movimientos tectónicos …) o antrópico (uso o aprovechamiento del suelo, construcción de infraestructuras, desecación de terreno, repoblaciones …).
La formación del paisaje pasa por varias fases. En la primera, se forman los elementos estructurales (abióticos) del paisaje y desde este momento comienzan a ser modificados por las entradas y salidas de energía en el paisaje y comienzan a aparecer los elementos bióticos. En la segunda, los componentes abióticos y bióticos alcanzan su máxima evolución, se llega a un equilibrio entre entradas y salidas de materia y energía y se constituye un paisaje estable.
La edad absoluta de un paisaje es muy difícil de calcular y cuando el cálculo se puede llevar a cabo es complejo. De todas formas, la escala no es geológica y los paisajes más viejos solo llegan a tener unos pocos millones de años. La mayoría de los vitícolas son paisajes jóvenes que pudieron ser creados por acciones antrópicas más o menos agresivas sobre un paisaje previo más estable.
El paisaje por su función o funcionalidad puede ser natural (la actividad antrópica es nula o actualmente residual y el paisaje ha recuperado su forma primitiva) o humanizado (como resultado de la acción del desarrollo de actividades humanas en un territorio concreto). El paisaje humanizado se subdivide en paisaje modificado y en paisaje ordenado urbano o rural que el hombre ha creado al desarrollar actividades forestales, agrícolas y/o ganaderas. Es el caso de la viticultura como actividad agrícola compleja.
El paisaje visual del viñedo
Las características y elementos visuales de un paisaje definen y determinan el paisaje visual.
Figura_2
Con el fondo de los Andes se aprecian distintos planos en este paisaje en el que el clima y la geología son protagonistas (Foto: V. Gómez-Miguel)

Los elementos visuales básicos son el punto, la línea, el plano y el volumen. El punto es el lugar donde se concentra la visual, en el paisaje del viñedo el punto puede ser una cepa; lalínea está formada por la continuidad de puntos más o menos cercanos, es el camino real o imaginario que percibe el observador como la fila de una espaldera; elplano está formado por líneas que se extienden en varias direcciones como la superficie definida por el conjunto de la parte foliar de un viñedo; y el volumen como conjunto de planos en varias direcciones como los de un emparrado.
Las características visuales básicas de un paisaje son: el número y el tamaño de los objetos que lo forman; el intervalo de separación entre los objetos; ladisposición, aleatoria, sistemática, agrupada, etc.; el color; la posición en el espacio (paisajes panorámicos, cerrados, focalizados); la configuración en el horizonte; la forma; la fuerza, complejidad y orientación de sus líneas (mayor fuerza en las nítidas, largas y continuas, mayor contraste con líneas en diferentes direcciones, dominan las verticales sobre las horizontales); la escala (los objetos grandes dominan sobre los pequeños); la textura definida por la agregación de formas y/o colores (ejemplos, texturas de grano grueso viñedos en vaso con grandes marcos de plantación; finas: espalderas densas).
Figura_2
El discurrir de las estaciones crea nuevos colores en un paisaje de la DO Ribera de Duero (Foto: V. Gómez-Miguel)

Las características específicas de los paisajes vitícolas vienen definidas de forma preferente por el tamaño, la forma y la textura de sus objetos, muy diversos y de gran variabilidad en cada uno de sus estados fenológicos.
Un posible tratamiento y codificación del tamaño de los elementos específicos del paisaje vitícola en relación con el tamaño es el propuesto por Carbonneau2 en 2003 para describir el equilibrio geométrico entre el hombre y la vid que permite entender su percepción del paisaje vitícola. A partir de las medidas de un hombre de constitución media y de las de la plantación que se analiza, este autor conforma cuatro índices: el de dominancia relativa del hombre en relación a la viña, el de paisaje relativo a la posición de hombre en la viña, el de accesibilidad a los racimos y a la altura de poda y el de equilibrio global entre el hombre y la viña.
Figura_2
El manejo de las viñas modifica la percepción del paisaje en Nueva Zelanda (Foto: V. Gómez-Miguel)

Uno de los descriptores de la forma es la geometría, y resulta vital definir la geometría que escribe al viñedo en sí y a la plantación (las espalderas, el vaso, etc.). Por ejemplo, el vaso y la espaldera baja son arquitecturas tradicionales en las que el hombre aparece muy distante en relación con la viña, creando una impresión de dominación y problemas de accesibilidad en la poda y vendimia; la espaldera alta y de anchura media expresa un equilibrio evidente entre el hombre y la viña que se acentúa en las formas en lira; en las formaciones anchas y altas, tanto la espaldera como el cordón, causan la impresión de que es la viña la que aparece distante, tanto en anchura como en altura, del hombre, sin embargo la espaldera ofrece mejor accesibilidad.
Es importante destacar la dificultad de incluir en estos tipos el emparrado y que en iguales circunstancias la impresión del observador será distinta cuando cambia el momento fenológico de la viña y su perspectiva más o menos elevada.
Otro de los descriptores de la forma es la complejidad. La viña atrae por su arquitectura estival o invernal, cambiante con el ciclo vegetativo que también produce cambios de escala, del efecto zoom más o menos acentuado, etc.
La diversidad de arquitecturas de la viña en el mundo es notable. Carbonneau2describe cincuenta formas o arquitecturas básicas, relacionadas con más de doscientos cincuenta sistemas de conducción que, relacionados a su vez con las condiciones medioambientales de cada región, configuran los paisajes vitícolas de las mismas.
El conjunto de la posición espacial de las viñas y de las texturas del viñedo tiene una fuerte incidencia en el grafismo de los paisajes vitícolas que pueden agruparse en cuatro formas principales:
Terrazas vitícolas: Paisajes definidos por zonas de monocultivo estando los viñedos situados especialmente en cuestas y laderas. Las filas de la plantación son paralelas a las curvas de nivel y varían desde el primer al tercer plano; la alternancia de colores y de texturas del talud y/o las filas destacan la horizontalidad y aportan una nota de diversidad en el ritmo.
Ola de viña: Paisajes definidos por zonas de monocultivo en grandes viñedos, estando estos situados especialmente en cuestas y laderas con la plantación en el sentido de la pendiente. Domina/n con fuerza la línea/s paralelas entre sí marcando la ola de vegetación.
Marquetería de viña: Paisajes definidos por zonas de monocultivo estando los viñedos situados especialmente en ligeras y laderas y siendo viñedos no muy grandes. Además cada parcela de viñedo está plantada en una orientación distinta que se yuxtaponen. La oposición de direcciones diferentes genera una sensación de movimiento muy dinámico, ya que la mirada rebota, según las líneas con dificultad de posarse en un punto determinado.
Mar de viña: Paisajes definidos por zonas de monocultivo en grandes viñedos, estando éstos situados especialmente en cuestas y llanos. El viñedo se extiende del primer al segundo y el tercer plano y comprime el campo de visión. Según la posición de observador se observa la orientación perpendicular o frontal de las líneas lo que puede modificar el dinamismo de la percepción. La dimensión horizontal se reduce a la masa y la viña aparece como una textura vegetal muy densa a veces sin línea horizontal aparente.
Viña en sello de correos: Paisajes definidos por zonas de policultivo, situados en cuestas y laderas y con las parcelas de cultivo no demasiado grandes. Las parcelas de viñedo se mezclan con otros cultivos dando lugar a contrastes de texturas, colores, orientaciones, etc. lo que confiere gran dinamismo a la observación del paisaje.

Bibliografía
1. El texto íntegro de la Convención Europea del Paisaje está accesible en:http://www.magrama.gob.es/
2. Carbonneau A. Architecture de la vigne et paysage En: <i> Paysages de vignes et de vins: patrimonie, enjeux, valorisation </i> . Coloquio Internacional. Abadía Real de Fontevraud, 2-4 julio 2003: 203-8.

9/6/15

La densidad de uvas por racimo: nuevo método objetivo y no invasivo


Redacción
Investigadores del Instituto de Ciencias de la Vid y del Vino —centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Gobierno de La Rioja y la Universidad de La Rioja—, la Universitat Politècnica de València y el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias han desarrollado un sistema para determinar la densidad de uvas por racimo, una característica que influye en la calidad de la uva y el vino y que se conoce como compacidad. Los resultados se han publicado en la revista Australian Journal of Grape and Wine Research, cuyo artículo original se puede consultar en abierto aquí.
Según señalan los científicos, en los racimos más densos la circulación del aire es escasa y la exposición al sol es reducida. Esto compromete la maduración (haciendo que sea más heterogénea en el racimo) y favorece la aparición de enfermedades fúngicas que afectan a las propiedades del vino.
Más allá de la inspección visual
En la actualidad, el método que emplean los expertos para determinar la compacidad consiste en una inspección visual basada en un método establecido por la Organización Internacional de la Viña y el Vino. “Cada vez más bodegas buscan racimos con poca densidad, considerados de mayor calidad, para la elaboración de sus vinos de alta gama y muchos programas enfocados a la obtención de nuevos clones incluyen esta característica como prioritaria para su selección. El método disponible hasta ahora es subjetivo y cualitativo, lo que dificulta su utilización para algunos estudios y aplicaciones”, apunta Javier Ibáñez, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias de la Vid y del Vino.
Sin embargo, los científicos apuntan a que el sistema desarrollado permite conocer las características de los racimos de la vid a partir del procesamiento automatizado de imágenes y el análisis de las propiedades morfológicas y de color. “Nuestra metodología permite saber la compacidad del racimo de manera no invasiva, objetiva y cuantitativa, empleando para ello combinaciones de características que los sistemas tradicionales, basados en la evaluación visual de un experto, no pueden determinar”, destaca Nuria Aleixos, de la Universitat Politècnica de València.
Imagen de un racimo y ese mismo racimo procesado por el sistema desarrollado. (Foto: CSIC)
El equipo con el que se realiza el análisis de los racimos incorpora una cámara fotográfica, un sistema de iluminación con cuatro puntos de luz y diferentes algoritmos de adquisición y procesamiento de imágenes. Para comprobar la eficiencia del sistema, se caracterizaron 90 racimos de nueve variedades diferentes. Los datos obtenidos por el sistema de visión artificial se compararon con la evaluación de 14 expertos y se obtuvieron resultados correctos en más de un 85% de los casos.
Entre las aplicaciones de este nuevo sistema destaca tanto la inspección automatizada de los racimos en el campo como en la entrada en la bodega para separar racimos con diferentes características.
S. Cubero, M.P. Diago, J. Blasco, J. Tardaguila, J.M. Prats-Montalbán, J. Ibáñez, J. Tello y N. Aleixos. A new method for assessment of bunch compactness using automated image analysisAustralian Journal of Grape and Wine Research. DOI: 10.1111/ajgw.12118.

Notas
Se trata de un trabajo financiado por el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, los fondos FEDER y el Ministerio de Economía y Competitividad.
Fuente: CSIC.

1/6/15

Levaduras no Saccharomyces

Levaduras no Saccharomyces como herramientas para controlar el grado alcohólico de los vinos: importancia del oxígeno y la respiración
Pilar Morales, Manuel Quirós, María Virginia Rojas, Alda Rodrigues, Typhaine Raimbourg, Jordi Tronchoni, José Antonio Curiel y Ramón GonzálezInstituto de Ciencias de la Vid y del Vino
(CSIC-Universidad de La Rioja-Gobierno de La Rioja), Logroño
www.icvv.es/microwine
El aumento creciente del grado alcohólico probable en el momento de la vendimia es uno de los mayores retos derivados del cambio climático a los que se enfrenta la producción de vinos de calidad, especialmente en países de climas cálidos. Por un lado, el efecto diferencial del incremento de la temperatura sobre la maduración fenólica respecto a la tecnológica provoca un desequilibrio entre ambos procesos. Por otro lado, la demanda de los consumidores y las tendencias de mercado hacia vinos bien estructurados exacerban el problema y sitúa a los enólogos en la disyuntiva entre mantener el grado alcohólico bajo control o esperar a madurez fenólica más adecuada. El exceso de azúcares en el mosto se traduce en un incremento de problemas en la gestión de la fermentación, mientras que el incremento del grado alcohólico final da lugar a problemas en la comercialización de los vinos, debido a consideraciones relacionadas con la salud o la seguridad vial, el incremento de impuestos y aranceles, y otras trabas para la exportación. Además de todo lo anterior, un exceso de alcohol en el vino puede afectar negativamente a su calidad sensorial: se potencia la percepción del sabor amargo, se disminuye la astringencia y se modifica el aroma (por ejemplo, disminuye el aroma afrutado).
La industria y los investigadores están abordando este problema teniendo en cuenta todas las etapas del proceso. Esto incluye, por ejemplo, la selección de parcelas, variedades y clones más apropiados a las condiciones y mercados actuales; pero se trata de soluciones a largo plazo, poco apropiadas, por ejemplo, para viñas viejas que se plantaron en otro contexto y que están en su mejor momento de producción en cuanto a calidad. Otras soluciones pasan por el manejo del viñedo, la desalcoholización parcial, y el control del rendimiento alcohólico durante la fermentación (alcohol producido por gramo de azúcar consumido). Cada una de estas soluciones tiene ventajas e inconvenientes, y dado que la reducción del grado el alcohólico es un objetivo relativamente reciente, todas van a requerir investigaciones en los próximos años para poder consolidarse como alternativas viables para los productores.
Durante los primeros días de una fermentación espontánea se produce una sucesión de especies de levadura, hasta que S. cerevisiae se acaba imponiendo al resto, siendo la responsable de terminar el proceso. Por ese motivo, esta es la especie de elección para las fermentaciones inoculadas y entre los criterios de selección tradicionales para cultivos iniciadores figuraba precisamente el poder fermentativo. En respuesta a la inquietud por el incremento del grado alcohólico, algunos investigadores han tratado de modificar mediante ingeniería genética el metabolismo de esta especie, para convertir parte de los azúcares en productos distintos al etanol, como ácido láctico o glicerol. Además de los problemas comerciales a los que se enfrentaría un vino elaborado con levaduras modificadas genéticamente (también conocidas como transgénicas u OMG), los resultados de laboratorio con las cepas modificadas nunca han sido totalmente satisfactorios, generalmente por la producción de otros metabolitos distintos al deseado. Recientemente se ha conseguido modificar el metabolismo de cepas de esta especie por evolución dirigida con resultados algo más prometedores (en parte porque en este caso no son levaduras transgénicas), aunque con un impacto relativamente pequeño sobre el grado alcohólico.
De hecho, la opción de modificar el metabolismo de las levaduras para desviar parte de los azúcares hacia otra ruta metabólica es algo que parece razonable para conseguir una reducción del grado alcohólico sin incrementar el azúcar residual. Sin embargo, la pregunta crucial en este caso es: la presencia de qué producto sería tolerable en la concentración necesaria para alcanzar una reducción significativa del grado alcohólico. Por ejemplo, uno de los metabolitos diana de varios trabajos basados en esta estrategia ha sido el glicerol. Sin embargo, para disminuir un 1% (v/v) de etanol sería necesario aumentar en 17 g/L la concentración de este metabolito, lo que supondría triplicar su concentración habitual (dejando aparte la producción de metabolitos no deseados que se ha descrito habitualmente con esta estrategia). Es obvio que a esas concentraciones incluso este compuesto, relativamente abundante en los vinos de forma natural, podría tener un impacto sensorial claramente negativo. Sería aún más negativo en el caso de otras moléculas con impacto sensorial que se encuentren en el vino en concentraciones menores o incluso que no se encuentren habitualmente.

Levaduras y respiración
Existe un producto liberado naturalmente por las levaduras como resultado del metabolismo de los azúcares que no tendría ninguna consecuencia negativa sobre la calidad del vino, se trata del CO2. Las principales rutas metabólicas que dan lugar a la producción del CO2 son la respiración y la fermentación. A diferencia de la fermentación, en la primera no se produce alcohol, y la cantidad de CO2 producida es mucho mayor; pero es un proceso que requiere oxígeno. La figura 1 muestra las ecuaciones simplificadas de cada uno de los procesos (fig. 1).
Figura 1. Ecuación simplificada de los procesos de respiración y de fermentación de la glucosa
Nuestra propuesta para reducir el grado alcohólico consiste en permitir a la levadura respirar durante las primeras horas del proceso, proporcionándole el oxígeno necesario, de manera que al menos parte de los azúcares consumidos en ese período sean respirados en lugar de fermentados. Posteriormente, dejaría de suministrarse oxígeno, para continuar con el proceso convencional de fermentación (González et al., 2013).
S. cerevisiae es una levadura con una gran capacidad para fermentar. Esta característica es la que le da una ventaja frente a otras especies en condiciones de fermentación espontánea. Su metabolismo aeróbico se caracteriza por presentar efecto Crabtree, esto es, que a altas concentraciones de azúcares la ruta metabólica más activa será la fermentación, con independencia de la disponibilidad de oxígeno para respirar. Esta característica, compartida por algunas otras especies de levadura, hace que las especies Crabtree-positivas como S. cerevisiae no parezcan los candidatos ideales para el desarrollo de esta estrategia de reducción del grado alcohólico. Sin embargo, existen también especies de levaduras noSaccharomyces que son Crabtree-negativas. En principio, estas levaduras podrían respirar el azúcar presente en el mosto si se les proporcionase oxígeno suficiente. En la figura 2 se ilustran de manera más detallada los aspectos más relevantes del proceso propuesto.

Figura 2. Representación esquemática de la reducción del grado alcohólico (GL) entre una fermentación convencional (arriba) basada en la inoculación de solo S. cerevisiae (círculos verdes) y el método propuesto (abajo) basado en respiración de una levadura no Saccharomyces (círculos rojos). La barra verde representa la diferencia de grado entre el proceso convencional y el propuesto. Los círculos blancos en el diagrama inferior representan el aporte de oxígeno/aire

El desarrollo de este proceso requería encontrar respuestas a algunas cuestiones previas que nuestro grupo de investigación ha ido abordando durante los últimos años. La primera cuestión clave era si sería posible encontrar levaduras no solo Crabtree-negativas (o al menos con un efecto Crabtree mucho menos marcado que S. cerevisiae), es decir, capaces de respirar en presencia de cantidades elevadas de azúcar, puesto que este tipo de levaduras está relativamente bien identificado en la literatura científica. Sino si serían capaces de hacerlo (respirar), en un medio tan específico como el mosto de uva, que difiere enormemente de los medios utilizados previamente para identificar levaduras Crabtree-negativas. En concreto, hasta ahora se habían descrito levaduras Crabtree-negativas respirando con en presencia de 20 g/L de glucosa y a pH superiores a cinco, pero no con 200 g/L y a pH inferior a 3,5.
.«Una cuestión importante que ha surgido durante el trabajo es el impacto del oxígeno sobre la producción de ácido acético por parte de S. cerevisiae y algunas otras especies de levaduras.»
«
La segunda gran cuestión era el impacto del oxígeno sobre la calidad sensorial, fundamentalmente al reaccionar con los compuestos fenólicos del vino. Resulta evidente que para permitir que las levaduras consuman el azúcar del mosto por respiración es necesario un aporte de oxígeno en las primeras fases del proceso que va bastante más allá de cualquiera de las prácticas habituales actualmente en las bodegas. Parecía conveniente encontrar condiciones de trabajo en las que todo ese aporte extraordinario de oxígeno fuese rápidamente consumido por las levaduras, de modo que el oxígeno efectivamente disuelto en el mosto en fermentación fuese prácticamente nulo.
Otras cuestiones que permanecían inicialmente en segundo plano, pero que se irán abordando durante los próximos años tienen que ver con la compatibilidad entre las cepas de levaduras que se vayan a emplear en el proceso. Y una cuestión importante que ha surgido durante el trabajo es el impacto del oxígeno sobre la producción de ácido acético por parte de S. cerevisiae y algunas otras especies de levaduras.

Selección de cepas
La identificación de cepas de interés para esta aplicación se llevó a cabo sobre una colección de 65 cepas pertenecientes a 28 especies diferentes de levadura, entre ellas 4 cepas de S. cerevisiae, en relación con su capacidad para respirar y llevar a cabo el proceso (Quirós et al., 2014). Para ello se determinó su cociente respiratorio (RQ=CO2 producido/O2 consumido). De acuerdo con las ecuaciones de la figura 1, los valores teóricos de RQ pueden oscilar entre 1 cuando todos los azúcares son respirados e infinito cuando todos los azúcares son fermentados. Los valores de RQ encontrados entre las cepas estudiadas oscilaron entre 1 y 4. Las cepas de S. cerevisiae estudiadas tenían un RQ entre 2 y 2,5. Un RQ de 2 implica que el 25% de los azúcares consumidos han sido respirados. Según este resultado, las cepas de S. cerevisiae también podrían utilizarse para reducir el grado alcohólico por respiración. Pero un análisis de metabolitos producidos en condiciones de aireación indicó que S. cerevisiae producía una gran cantidad de ácido acético en estas condiciones. De hecho, casi todas las levaduras pueden respirar una fracción significativa del azúcar que consumen cuando se proporciona suficiente oxígeno. Sin embargo la producción de acidez volátil, que incrementa generalmente como consecuencia de la oxigenación, puede ser muy diferente, así como la demanda de oxígeno. Por este motivo, también se incluyó la capacidad para producir acético en condiciones de aireación entre los criterios de selección.
Además del RQ, se determinó la cantidad de azúcares que las levaduras son capaces de metabolizar durante el tiempo en que se proporciona aire al sistema, con el objetivo de descartar aquellas con un metabolismo demasiado lento en estas condiciones. Con estos criterios se encontraron algunas cepas interesantes. Entre ellas, varias cepas deMetschnikowia pulcherrima.

Identificación de factores relevantes para la utilidad del proceso
Uno de los requisitos de este proyecto es trabajar en condiciones de aireación durante un tiempo limitado. Puesto que los requerimientos de oxígeno para conseguir una misma tasa de respiración pueden ser diferentes para cada levadura y que la presencia de oxígeno en exceso actuaría en detrimento de la calidad del vino, se consideró necesario ajustar las condiciones de oxigenación al mínimo necesario para cumplir con el objetivo propuesto.
La capacidad de las levaduras para crecer y respirar en estas condiciones depende además de otros factores, como disponibilidad de nitrógeno y temperatura. Por ello se estudió en un diseño ortogonal el efecto de estos 3 parámetros sobre 4 especies de levadura, Candida sakeKluyveromyces lactisM. pulcherrima, y S. cerevisiae.
.«La disponibilidad de oxígeno tiene un efecto negativo sobre el rendimiento en etanol para las 4 especies, pero la dependencia del oxígeno es muy diferente según la cepa de que se trate.» 
«
Como era esperable, el rendimiento en etanol, sean cuales sean las condiciones, es mayor paraS. cerevisiae que para las otras especies estudiadas. La disponibilidad de oxígeno como también era esperable, tiene un efecto negativo sobre el rendimiento en etanol para las 4 especies, pero la dependencia del oxígeno es muy diferente según la cepa de que se trate. La producción de ácido acético es mayor cuanto más oxígeno se proporciona. También la temperatura y el nitrógeno disponible tienen un impacto importante sobre el metabolismo de las levaduras y por tanto sobre la reducción del grado alcohólico o la acidez volátil. Sin embargo, el efecto es muy diferente en magnitud y sentido, dependiendo de la cepa de que se trate.

Prueba de concepto
Se eligió una cepa de M. pulcherrima para llevar a cabo una prueba de concepto en un experimento con mosto blanco natural (Morales et al., 2015), mediante coinoculación de esta cepa con S. cerevisiae en diferentes proporciones. Se proporcionó una mezcla de aire/nitrógeno de manera controlada al sistema durante las primeras 48 horas tras la inoculación, y luego se siguió con las condiciones de un proceso de fermentación convencional. La concentración de aire en el gas proporcionado osciló entre 0 (anaerobiosis) y 100% (solo aire). La mayor reducción de grado alcohólico respecto a la fermentación convencional se consiguió mediante la coinoculación y 100% de aire en el gas de entrada, y fue superior a 4% (v/v). Los resultados se presentan en la tabla 1.

Tabla 1. Concentración y rendimiento de los principales metabolitos de fermentación la final de la fermentación (262-265 g/L de azúcar consumido) de fermentaciones ventiladas con aire o nitrógeno
Fuente: Tomada de Morales et al., 2015.
Los valores son media ± desviación estándar de tres réplicas completas.
1 Letras mayúsculas diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (ANOVA) para valores de la misma fila.
2 Las diferencias estadísticamente significativas (ANOVA) entre cultivos ventilados con aire o nitrógeno para el mismo parámetro se destacan con *.
YE/S: rendimiento de etanol sobre azúcar; YA/S: rendimiento de ácido acético sobre azúcar; YG/S: rendimiento de glicerol sobre azúcar.

En estas condiciones, el nivel de oxígeno disuelto tardaba 24 horas en bajar de 15% a 0 y la concentración de ácido acético al final del proceso estaba en el umbral de lo aceptable (0,6 g/L). Sin embargo, en condiciones de aireación inferior (25% de aire en el gas de entrada), el nivel de oxígeno disuelto se mantuvo cercano a 0 desde el inicio, se consiguió una reducción de 2% (v/v) de etanol, y los niveles de ácido acético al final del proceso fueron similares a los obtenidos con S. cerevisiae en anaerobiosis (0,3 g/L) (tabla 2).

Tabla 2. Concentración y rendimiento de los principales metabolitos de fermentación la final de la fermentación de fermentaciones ventiladas con mezclas de aire y nitrógeno
Fuente: Tomada de Morales et al., 2015.
Los valores son media ± desviación estándar de dos réplicas completas.
1 Letras mayúsculas diferentes indican diferencias estadísticamente significativas para valores de la misma fila (t-test).
YE/S: rendimiento de etanol sobre azúcar; YA/S: rendimiento de ácido acético sobre azúcar; YG/S: rendimiento de glicerol sobre azúcar.

Próximas etapas
A pesar de que estos ensayos han permitido demostrar en primera instancia la utilidad potencial del proceso propuesto, existen varios puntos sobre los que es necesario seguir trabajando para llegar a una propuesta de aplicación industrial inmediata. Esto incluye una selección de cepas de levaduras con criterios enológicos adicionales (en adición a los utilizados para la prueba de concepto). Como guía contamos con la identificación de las especies más interesantes resultado del trabajo previo. También se debe seguir optimizando el proceso y explorar las ventajas o inconvenientes de la inoculación secuencial en comparación con la simultánea que hemos ensayado inicialmente. Los requerimientos específicos de nutrientes, derivados del uso de nuevas levaduras, y la mayor producción de biomasa, sobre todo debido a la respiración, son otro tema que necesita seguir siendo analizado en el futuro. Como último ejemplo, el desarrollo industrial del proceso quizá requiera el desarrollo de prototipos para la oxigenación en volúmenes mayores. Estos podrían tener como base equipos ya en uso para procesos de micro y macrooxigenación.

Agradecimientos
Los autores están agradecidos a Cristina Juez Ojeda, Laura López Berges y Miguel Ángel Fernández Recio por su asistencia técnica en todo momento. El trabajo de nuestro grupo está financiado por los siguientes proyectos del MINECO, AGL2009-07327, AGL2012-32064, INIA RM2012-00007-00-00, y RTC-2014-2186-2. A.J.R. es receptora de una beca FPI del MINECO.

Bibliografía
González R., Quirós M., Morales P.: Yeast respiration of sugars by non-Saccharomyces yeast species: a promising and barely explored approach to lowering alcohol content of wines.Trends Food Sci Technol 2013; 29: 55-61.

Quirós M., Rojas V., González R., Morales P.: Selection of non-Saccharomyces yeast strains for reducing alcohol levels in wine by sugar respiration. Int J Food Microbiol 2014; 181: 85-91 (acceso abierto: DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2014.04.024).

Morales P., Rojas V., Quirós M., González R.: The impact of oxygen on the final alcohol content of wine fermented by a mixed starter culture. Appl Microbiol Biotechnol 2015; 99: 3993-4003 (acceso abierto: DOI 10.1007/s00253-014-6321-3).