29/5/20

Azufre, seguridad alimentaria y vinos ecológicos

 

Alba Martín-Garcia, Montserrat Riu-Aumatell, Susana Buxaderas y Elvira López-Tamames

Departamento de Nutrición, Ciencias de la Alimentación y Gastronomía
Facultad de Farmacia y de Ciencias de la Alimentación
Universidad de Barcelona - Campus Torribera, Santa Coloma de Gramenet.


INSA•UB Institut de Recerca en Nutrició i Seguretat Alimentària
Recinte Torribera, Santa Coloma de Gramenet.

En las últimas décadas, los hábitos de consumo de la población han evolucionado desde la prioridad en el pasado de cubrir la demanda de nutrientes hasta día de hoy en que, con sus necesidades nutricionales, el consumidor demanda prioritariamente alimentos sanos y especialmente seguros. La enología no escapa de esta tendencia, de manera que ya se utilizan instrumentos como el análisis de peligros y puntos de control críticos (APPCC) para prevenir la presencia de elementos que puedan ser perjudiciales para el consumidor.1

El primer objetivo de la seguridad alimentaria es evitar los microorganismos patógenos que en el caso del vino no suponen ningún riesgo. Son, por tanto, los peligros químicos los que se deben tener en cuenta. Entre los compuestos químicos que podemos encontrar en el vino y que pueden suponer un riesgo para el consumidor destaca la presencia de azufre. En este artículo se ha realizado una revisión de las distintas fuentes de azufre que podemos encontrar en el vino, así como las principales alternativas que se conocen hoy en día.

 

Presencia de azufre en vino: los pesticidas

El azufre es uno de los elementos químicos más usado y controvertido en enología. Su incorporación tiene varias finalidades. Por un lado, se utiliza en la viña como protector frente al crecimiento de hongos fitopatógenos, especialmente oídio y mildiu. El azufre forma parte de numerosos pesticidas y fungicidas autorizados en la Unión Europea, aunque poco se sabe del potencial de estas moléculas para romperse y liberar azufre.2

El azufre usado en viticultura puede acabar en el vino, aunque siempre en menor cantidad dependiendo del proceso de vinificación utilizado y de la concentración inicial en la uva.3 El uso de pesticidas o herbicidas es seguro siempre que se usen en las condiciones adecuadas y correctas siguiendo las buenas prácticas agrícolas y no se supere el limite máximo de residuos (LMR).4 En caso contrario, si el uso es excesivo quedan residuos de compuestos químicos en la uva que pasarán al vino. Por esa razón, en la práctica resulta mucho más útil y seguro utilizar métodos preventivos para mantener la calidad higiénica de la vid y, por tanto, de la uva.

Se han estudiado diversas prácticas enológicas por su capacidad para eliminar o bien disminuir la cantidad de pesticidas en el vino. Durante el prensado de la uva parte de los pesticidas permanecen en la parte sólida y solo en función de sus características químicas pasarán al mosto. La fermentación disminuye también la cantidad de ciertos pesticidas mientras que otros pueden llegar a eliminarse completamente.5 Finalmente, las etapas de clarificación son importantes para disminuir la presencia de estos compuestos en vino. Algunos de los más comunes como bentonita, charcoal o polivinilpirrolidona han mostrado cierta capacidad para disminuir la concentración de residuos de pesticidas siendo el charcoal el que ha mostrado mayor eficiencia llegando a eliminarlos casi totalmente.5

Entre los métodos menos agresivos propuestos destacan incrementar las defensas naturales de la planta mediante las llamadas fitoalexinas. En la vid, las fitoalexinas son bien conocidas, pertenecen a la familia de los estilbenos siendo la más conocida el resveratrol.

El resveratrol responde al ataque de hongos, la radiación UV, el ozono y la presencia de metales.6

 

El dióxido de azufre

El dióxido de azufre (SO2) se utiliza como conservante desde el siglo XVIII. Se usa como aditivo en el vino por su actividad antioxidante, especialmente sobre la polifenoloxidasa pero también por su actividad antimicrobiana sobre levaduras, bacterias lácticas y bacterias del ácido acético. Además, el dióxido de azufre influye sobre las características organolépticas del vino al evitar la formación de defectos en el vino ya que neutraliza compuestos volátiles. Por tanto, se usa tanto para evitar el crecimiento de microorganismos indeseables en el vino como en operaciones prefermentativas para evitar las oxidaciones enzimática y no enzimática del mosto.

En el vino, el SO2 se encuentra en equilibrio entre sus distintas formas libres, que son activas, y sus formas combinadas, que son inactivas respecto de las propiedades descritas. Desde el punto de vista de seguridad alimentaria el SO2 debe ser utilizado en la menor cantidad posible, tanto por razones de salud del consumidor como para evitar la formación de moléculas como mercaptanos o hidrosulfato, que constituyen defectos organolépticos del vino.7

«Los sulfitos provocan efectos adversos en determinados consumidores y siempre en función de la dosis. La sintomatología es variable y depende de la sensibilidad de cada consumidor.».
 

Una de las formas libres, los sulfitos, resultante de la adición de SO2 al vino, producen efectos adversos en determinados consumidores, siempre en función de la dosis.4,8 A pesar de que no se trata de una alergia verdadera, los sulfitos pueden producir en personas sensibles una sintomatología de alergia como enrojecimiento de la cara, dolor de cabeza, picor de garganta, dificultades respiratorias e incluso, en algunos casos, náuseas y vómitos. Los datos indican que un 1% de la población es sensible a los sulfitos mientras que entre la población asmática este porcentaje aumenta hasta el 5%.4 La dosis necesaria para desencadenar dicha sintomatología es variable ya que depende de la sensibilidad del consumidor. En todo caso, en población asmática la reacción puede ser grave; está descrito en la bibliografía la posibilidad que, en determinadas condiciones excepcionales, los sulfitos activen protooncogenes, inactiven genes supresores de tumores y puedan tener un papel en la patogénesis de ciertos cánceres de pulmón asociados a SO2.7,9

 

Sulfitos y legislación

En Europa, el dióxido de azufre y los sulfitos están autorizados en distintas formas, y sus códigos asignados van del E-220 al E-228 (dióxido de azufre, sulfito sódico, hidrogeno sulfito sódico, metabisulfito sódico, metabisulfito potásico, sulfito cálcico, hidrogeno sulfito cálcico, y hidrogeno sulfito potásico).10

La legislación indica las cantidades máximas de sulfito que se pueden usar en vino que van des de 160 mg/L en vino tinto y 210 mg/L en vinos blancos y rosados.11

Las recomendaciones de la Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV) van desde 150 mg/L en vinos tintos a 400 mg/L en vinos dulces.12

La Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) ha reevaluado recientemente la seguridad del uso de sulfitos como aditivos.13 En resumen, a pesar de que se indica la necesidad de aumentar la base de datos sobre estos aditivos, el NOAEL (acrónimo en inglés de no observed adverse effect level, es decir, dosis que no produce efectos adversos) se mantiene en 70 mg/kg peso corporal/día, y la ingesta diaria admisible (IDA) en 0,7 mg/kg peso corporal/día. La estimación de la exposición a los sulfitos es superior a la IDA en gran parte de la población, siendo el vino la principal fuente de sulfitos en la población adulta.

Además, y desde 2005, es de obligado cumplimiento el indicar en el etiquetado la presencia de sulfitos en vino cuando la cantidad sea superior a 10 mg/L. A pesar de que actualmente el uso de SO2 no tiene una alternativa viable,7 es indispensable seguir trabajando para encontrarla, tanto por razones de salud como por la exigencia del propio mercado y las demandas del consumidor.



 

Las alternativas al SO2

Como se ha descrito anteriormente, la función del SO2 no es solamente controlar el crecimiento y fermentación de microorganismos no deseados, sino también evitar procesos oxidativos debidos, por ejemplo, a la actividad de la enzima polifenol oxidasa (PPO) durante la elaboración, siendo añadido al mosto y también al vino tras finalizar la fermentación maloláctica.7,14

Debido a las restricciones en la elaboración de los vinos ecológicos, y también los llamados naturales, puesto que deben contener una menor concentración de SO2 total (150 mg/L para vinos tintos y 100 mg/L para blancos y rosados),15 son más propensos a sufrir una degradación oxidativa.16 Por ello, se necesitan alternativas que consigan el mismo efecto antioxidante y antimicrobiano que el SO2, y que aseguren que el producto final es estable microbiológicamente, además de que esté protegido frente a la oxidación, sin perder calidad y manteniendo las propiedades organolépticas del vino.17

Para sustituir el SO2 se han propuesto diferentes compuestos químicos como la lisozima, la β-glucanasa, el dimetildicarbonato (DMDC) o el ácido sórbico,17 cuyo uso está permitido en vinos, aunque, siguiendo el Reglamento (CE) 203/2012,15 no lo está en la producción de vinos ecológicos. Por otro lado, se están estudiando otras alternativas mediante métodos químicos (tabla 1) y físicos (tabla 2). Entre ellas destacan el quitosano y los compuestos fenólicos.

 

Tabla 1: Métodos químicos propuestos para la sustitución del SO2 en vinos [AMPLIAR TABLA en pdf]

Tabla_1

Fuente: Lisanti et al.17

 

 

Tabla 2: Métodos físicos propuestos para la sustitución del SO2 en vinos [AMPLIAR TABLA en pdf]

Tabla_2

Fuente: Lisanti et al.17

 

Quitosano

El quitosano es un heteropolisacárido derivado de la quitina por desacetilación, con una reconocida actividad antimicrobiana.18 Es biodegradable, biocompatible y no tóxico.17,19 Aunque su mecanismo de acción no se ha dilucidado, la principal hipótesis se basa en una alteración de la permeabilidad de la membrana bacteriana, que resulta en la filtración de los componentes intracelulares al exterior, causando la muerte celular.

Diferentes estudios han constatado que bajas dosis de quitosano (0,04-0,5 g/L) son capaces de inhibir el crecimiento de Brettanomyces bruxellensis, reduciendo sus niveles de población en pruebas de laboratorio. Sin embargo, no se ha conseguido su eliminación completa, ya que finalmente las poblaciones de B. bruxellensis alcanzaron niveles mayores de población al cabo de un tiempo de haber finalizado el tratamiento con quitosano.20-22

Por lo tanto, el quitosano debería considerarse como complemento al SO2, pero no un sustituto completo para reducir las poblaciones de B. bruxellensis en vino, aunque sí puede ser una opción para conseguir vinos con menos contenido en SO2. Además, Ferreira et al.20 observaron que al finalizar del experimento la concentración de quitosano libre era indetectable, por lo que sugirieron que este reacciona con otras moléculas presentes de forma natural en el vino. También observaron que el quitosano afecta al color del vino, disminuyendo su intensidad, pero aumentando el tono. Respecto de su acción antimicrobiana, un estudio reciente demuestra la efectividad del quitosano para reducir las poblaciones de bacterias acéticas y su actividad metabólica en el vino.23

 

Compuestos fenólicos

Los compuestos fenólicos se encuentran de forma natural como constituyentes de la uva y el vino. Dentro de los compuestos fenólicos existen moléculas con diversas estructuras químicas, incluyendo el ácido hidroxibenzoico, ácidos hidroxicinámicos, estilbenos, alcoholes, flavanoles, antocianinas y taninos.

Estos compuestos son responsables de algunas de las características organolépticas del vino, como el color y la astringencia, y su concentración depende de diversos factores relacionados con la uva (variedad, clima, calidad de la vendimia, etc.), además de las prácticas enológicas. Por ello, su contenido en vino suele oscilar entre 150-400 mg/L en vinos blancos y 900-1400 mg/L en tintos.24 Varios estudios sugieren su aplicación como potenciadores y como inhibidores del crecimiento bacteriano.25-27 Por ejemplo, el ácido gálico y la catequina, a las concentraciones que se encuentran en vino, son capaces de estimular el crecimiento de Lactobacillus hilgardii, debido a su capacidad para metabolizar estos compuestos durante la fase de crecimiento. Además, también pueden afectar al metabolismo bacteriano ya que favorecen el uso de azúcares y ácido málico.25

«Los extractos polifenólicos (que contienen principalmente ácidos fenólicos) son más eficaces contra bacterias que contra levaduras.».
 

Por otra parte, a concentraciones más altas, estos mismos compuestos pueden tener un efecto negativo en las bacterias, dependiendo del microorganismo, siendo, por ejemplo, más sensible Oenococcus oeni que L. hilgardii.26 Se conoce su mecanismo de acción exacto, aunque algunos autores sugieren que los compuestos fenólicos pueden modificar la permeabilidad de la membrana bacteriana y alterar la composición de los ácidos grasos.28 De este modo, los extractos polifenólicos (que contienen principalmente ácidos fenólicos) son más eficaces contra bacterias que contra levaduras.24 Sin embargo, la eficacia de los compuestos fenólicos como agentes antimicrobianos en vino depende tanto de la estructura del compuesto como de la dosis aplicada. En general, este efecto antimicrobiano suele aparecer en dosis más altas de las que se encontrarían habitualmente en un vino.24 Además, se deberían tener en cuenta posibles consecuencias negativas del uso de compuestos fenólicos a altas concentraciones ya que, por ejemplo, una concentración elevada de taninos puede tener un efecto negativo sobre las características sensoriales en el vino tinto.17

Por otro lado, también están surgiendo nuevos productos, como Vineatrol® (Actichem S.A.; Montauban, Francia), basado en un extracto de los sarmientos de la vid, o Geolife® (Bioma S.A.; Quartino, Suiza), que es un concentrado de compuestos fenólicos y antocianos. Según Raposo, et al.,29 el uso del Vineatrol® con un 30% de estilbenos es capaz de garantizar la calidad en vinos tintos, con mayor intensidad de color y un buen perfil fenólico. El uso de este producto supondría la producción de vinos tintos con un valor añadido, bajas concentraciones de SO2 y un alto contenido en estilbenos, además de contribuir a la sostenibilidad de la industria vitivinícola al revalorizar un subproducto como son los sarmientos.

 

Conclusiones

Actualmente, el consumidor demanda productos más naturales con menor uso de sustancias químicas y que sean más respetuosos con el medio ambiente. La elaboración de vinos ecológicos, y naturales, va en esta dirección, aunque la disminución o la no utilización de algunos compuestos químicos pueden dar lugar a problemas en el producto final. El uso de productos derivados de azufre para favorecer la conservación del vino tanto en la vid como en el mosto y vino puede ser a largo plazo perjudicial para el consumidor, por lo que el estudio de alternativas más naturales y sostenibles puede ser una buena opción para dar respuesta a las demandas del consumidor.

 

Bibliografía

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Bibliografía recomendada

Kuchen B., Maturano Y.P., Mestre M.V., Combina M., Toro M.E., Vázquez F. Selection of native non-Saccharomyces yeasts with biocontrol activity against spoilage yeasts in order to produce healthy regional wines. Fermentation 2019; 5: 60.
Raposo R., Ruiz-Moreno M.J., Garde-Cerdán T., Puertas B., Moreno-Rojas J.M., Gonzalo-Diago A., Guerrero R.F., Ortiz V., Cantos-Villar E. Effect of hydroxytyrosol on quality of sulfur dioxide-free red wine. Food Chemistry 2016; 192: 25-33.
Raposo R., Ruiz-Moreno M.J., Garde-Cerdán T., Puertas B., Moreno-Rojas J.M., Zafrilla P., Cantos-Villar E. Replacement of sulfur dioxide by hydroxytyrosol in white wine: Influence on both quality parameters and sensory. LWT - Food Science and Technology 2016; 65: 214-21.
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22/5/20

Nuevas tecnologías

LOS AVANCES CIENTÍFICOS DE 2020 INCLUIRÁN LAS LEVADURAS SINTÉTICAS

Se espera que en 2020 se completará el ambicioso proyecto de reconstrucción de la levadura vínica Saccharomyces cerevisiae. Los investigadores de lo que se conoce como “biología sintética” han reemplazado completamente con anterioridad el código genético de organismos mucho más simples, como la bacteria Mycoplasma mycoides. Conseguir completar este reto en células más complejas como es la levadura requiere un mayor esfuerzo, que en este caso han llevado a cabo 15 laboratorios en 4 continentes. Los equipos del proyecto Synthetic Yeast 2.0 han reemplazado con versiones sintéticas el DNA de cada uno de los 16 cromosomas de S. cerevisiae. Han experimentado con la reorganización y edición del genoma, y han conseguido eliminar partes de éste, lo que les ha permitido comprender su mecanismo de evolución y su respuesta a las mutaciones. Esta investigación aparece en la selección que la revista Nature hace de los principales avances que se esperan para 2020, junto a expediciones a Marte, los resultados del gran colisionador de hadrones y la lucha final contra el dengue. Los investigadores esperan que las células de levadura diseñadas aportarán una mayor eficiencia y formas más flexibles de fabricar gran cantidad de productos, desde biocombustibles hasta medicamentos, pasando por las oportunidades que tienen para industrias como la vínica.

Castelvecchi, D.: “The science events to watch for in 2020”, ” Nature ; 2020, 577 ; 15.

15/5/20

Fermentación alcohólica

EL PAPEL REGULADOR Y ESTABILIZADOR DEL “METABOLÓN” EN LA FERMENTACIÓN

Debemos imaginar el citoplasma celular como un entorno abarrotado de corpúsculos y conglomerados en el que las concentraciones de algunas macromoléculas pueden alcanzar hasta 400 g/L. Estas asociaciones, que en el caso de los enzimas se denominan "metabolones", funcionan como complejos de enzimas secuenciales, unidos al citoesqueleto, que catalizan reacciones consecutivas con mayor eficiencia catalítica y estabilidad enzimática. Se conoce el papel de los metabolones en rutas centrales como el ciclo de Krebs o la síntesis de flavonoides, y también en la fermentación por Saccharomyces cerevisiae. Se ha visto que un ciclo de privación y suministro de una fuente de carbono como la glucosa, es capaz de controlar la tasa de fermentación. La hipótesis es que sea por unión y separación de un posible metabolón glucolítico que usa el citoesqueleto de actina de la célula para sujetarse. Los autores de este artículo, investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México, evalúan en tres cepas de S. cerevisiae las diferencias en el mecanismo por el cual la eliminación de la fuente de carbono inhibe la fermentación. En una de las cepas, la adición de glucosa restaura la fermentación y la dinámica del citoesqueleto, por lo que deducen que el ensamblaje/desensamblaje del metaboloma sería un factor clave en la regulación de la fermentación. En un producto como el vino, tan fuertemente marcado por regulaciones y preferencias de mercado, las posibilidades que abren este tipo de estudios son prometedoras.

Espinoza-Simón, E.; Chiquete-Félix, N.; Morales-García, L.; Pedroza-Dávila, U.; Pérez-Martínez, X.; Araiza-Olivera, D.; Torres-Quiroz, F. y Uribe-Carvajal, S.: “In Saccharomyces cerevisiae, withdrawal of the carbon source results in detachment of glycolytic enzymes from the cytoskeleton and in actin reorganization”, ”Fungal Biology ; 2020, 124: 15-23.

8/5/20

Genética y taxonomía

HALLADO EL MECANISMO DE CONTROL DEL CRECIMIENTO DE BROTES PARA LA VID Y LA PLANTA MODELO ARABIDOPSIS

Desde un punto de vista botánico, la vid es una liana con hábitos de crecimiento irregulares. No cabe duda de su gran importancia económica, y se conocen y controlan numerosos aspectos de su desarrollo, pero se sabe poco sobre cómo se regula el desarrollo de sus brotes, factor por otra parte clave en su rendimiento y en el potencial enológico de las bayas. En las vides comerciales se generan anualmente brotes a partir de botones latentes que contienen de 6 a 10 fitómeros de los que puede brotar un nuevo tallo. El control molecular de este proceso, mediante el estudio de mutantes, se ha hecho en profundidad en especies como Arabidopsis thaliana, pero en Vitis vinifera solo se ha empezado a conocer recientemente a través de unos pocos mutantes para este mecanismo. Uno de ellos es una variante enana de pinot meunier, que además, por su tamaño reducido, resulta interesante para realizar estudios en condiciones controladas. Por ello, este trabajo de la Universidad de Burdeos combina herramientas genéticas y genómicas para identificar genes candidatos a regular el desarrollo de brotes en la vid utilizando esta variedad mutante. Alrededor del 17% de los individuos exhibieron un fenotipo enano. Se desprende del trabajo que estas vides enanas son similares a los mutantes de A. thaliana que han permitido describir el mecanismo de crecimiento de brotes, lo que sugiere que el mecanismo es el mismo y que existe un importante regulador del desarrollo en A. thaliana que también controla el desarrollo de brotes en la vid.

Guillaumie, S.; Decroocq, S.; Ollat, N.; Delrot, S.; Gomès, E. y Cookson, S.J.: “Dissecting the control of shoot development in grapevine: genetics and genomics identify potential regulators“, ”BMC Plant Biology ; 2020, 20: 43.

1/5/20

Fermentación maloláctica

LAS BACTERIAS MALOLÁCTICAS ENDÓGENAS DE ALBARIÑO, AL DESCUBIERTO

La región vinícola de Val do Salnés, perteneciente a la DO Rías Baixas, tiene un clima atlántico, cálido y húmedo. Predomina en esta región el Albariño, y se llega a cosechas de hasta 25.000.000 kg de esta variedad blanca de Vitis vinífera cada año. En ocasiones, por exceso de acidez, los vinos obtenidos con esta variedad y en esta área concreta, a diferencia otras áreas con la misma variedad, deben completar una fermentación maloláctica (FML) tras la alcohólica. Pero con frecuencia, el éxito en la FML espontánea o con cultivos iniciadores es difícil de lograr. Recordemos que la FML es un proceso biológico de desacidificación de vinos que suele ser más habitual en tintos pero que se puede dar en blancos de manera excepcional. Asimismo, cabe recordar que hay una gran variedad de bacterias lácticas (BL), y que no todas dan lugar a un producto de calidad, de ahí el uso de iniciadores robustos basados en diferentes combinaciones con Oenocuccus oeni, la más fiable de las BL. Todo ello justifica el enfoque de este estudio sobre la biodiversidad de BL asociada a los vinos de la región Val do Salnés, así como su caracterización para determinar su potencial para el desarrollo de nuevos iniciadores autóctonos. La identificación de especies se abordó mediante una combinación de métodos bioquímicos y genéticos. Los resultados dan un predominio del género Lactobacillus y muestran una típica distribución biogeográfica. Los autores destacan dos cepas de Lactobacillus paracasei y hilgardii como buenas candidatas a nuevos iniciadores endógenos en Albariño, capaces de contribuir a mejorar y diferenciar el perfil aromático de estos vinos.

López-Seijas, J.; García-Fraga, B.; da Silva, A.F.; Zas-García, X.; Lois, L.C.; Gago-Martínez, A.; Leão-Martins, J.M y Sieiro, C.; “Evaluation of Malolactic Bacteria Associated with Wines from Albariño Variety as Potential Starters: Screening for Quality and Safety”, ”Foods ; 2020, 9: 99. doi 10.3390/foods9010099.