LAS LEVADURAS Y LA FERMENTACIN ALCOHLICA DEL VINO

El control de la fermentacin alcohlica es una preocupacin importante para el elaborador; controlando los parmetros que actan sobre el crecimiento y la supervivencia de las levaduras, ste debe asegurarse de su acabado a fin de evitartodas lasdesviaciones microbiolgicas. Las levaduras transforman el azcar de la uva en etanol, gas carbnico y calor. Tambin forman compuestos importantes olorosos y spidos que participan en las propiedades organolpticasdel vino.

FACTORES DEL DESARROLLO DE LAS LEVADURAS

El mostode uvaencierra todos los elementos nutritivos necesarios al desarrollo de las levaduras; as pues es muy fermentescible. No obstante, algunos factores pueden perturbar el crecimiento de las levaduras y su metabolismo. De forma general, stos se reagrupan segn su naturaleza, qumica o fsico-qumica.Los factores qumicos

Algunos componentes del mosto presentes en muy poco cantidad, o por el contrario en exceso, tienen una incidencia sobre el desarrollo de las levaduras. La levadura necesita una fuente de carbono (proporcionada por la glucosa y la fructosa del mosto) y una fuente de nitrgeno para garantizar su crecimiento y su metabolismo. El mosto de uva es rico en elementos nitrogenados. Sin embargo slo una fraccin del nitrgeno total)puede serutilizada por las levaduras. Se trata del nitrgeno asimilable constituido por el catin amonio y los aminocidos. Los contenidos de nitrgeno asimilables de los mostos son extremadamente variables segn el millsime, la naturaleza de la variedad, las prcticas culturales, el estado sanitario de la uva. Por ejemplo, los mostos procedentes de parcelas enherbadas muy a menudo carecen de nitrgeno asimilable; la fermentacin alcohlica de estos mostos es con frecuencia incompleta. Mtodos sencillos y rpidos permiten evaluar el contenido en nitrgeno asimilable de los mostos: el mtodo al formol para el nitrgeno asimilable y la dosificacin enzimtica del nitrgeno amoniacal. El umbral de carencia en nitrgeno se ha definido alrededor de 130-140 mgN/L Conociendo este valor umbral y el contenido del mosto, es fcil hacer la correccin sabiendo que una aportacin de 20 g/hL en sales de amonio corresponde a 42 mgN/L de nitrgeno asimilable.

Adems del nitrgeno, otros constituyentes del mosto actan como activadores de fermentacin de las levaduras. Se hace la distincin entre los factores de crecimiento y los factores de supervivencia. La primera categora engloba el conjunto de lasvitaminasdel mosto. stas actan a baja concentracin sobre la multiplicacin y el metabolismo de las levaduras. En general, el mosto est suficientemente provisto de vitaminas para asegurar el desarrollo de la fermentacin alcohlica. La tiamina es la nica vitamina cuya adicin est autorizada por la legislacin europea a la dosis de 60 mg/hL. Se emplea poco para activar la fermentacin alcohlica, pero es recomendable para disminuir la formacin de compuestos cetnicos implicados en la combinacin del dixido de azufre de los vinos licorosos de podredumbre noble. Los factores de supervivencia actan sobre el crecimiento y sobretodo sobre el mantenimiento de la viabilidad de las levaduras al final de la fermentacin alcohlica. Juegan un papel esencial en la terminacin de las fermentaciones en particular de los mostos ricos en azcares. Son constituyentes lipideos, esterles y ciertos cidos grasos de cadena larga, necesarios al funcionamiento de la membrana plsmica de las levaduras. La membrana acta como barrera selectiva, es el lugar de los intercambios entre los componentes carbonados y nitrogenados del mosto y el medio intracelular. Los compuestos lipideos estn presentes en las partes slidas de la uva; pasan en los mostos en el momento de la maceracin en vinificacin de tinto. En vinificacin de blanco, se asocian principalmente a las lias. La levadura es capaz de sintetizar estos compuestos nicamente en presencia de oxgeno. De all el inters de la prctica del remontado con aireacin al inicio de la fermentacin alcohlica.

El etanol, principal producto de la fermentacin alcohlica, es tambin el principal inhibidor de las levaduras. Modificando la permeabilidad de la membrana, perturba el transporte de los compuestos carbonados y nitrogenados en el interior de las clulas, as como la regulacin del pH intracelular. Este efecto inhibidor es todava ms acusado al ser la temperatura de fermentacin alta y la cepa de levadura poco tolerante al etanol.

Los cidos grasos de cadena corta (cidos octanoico y decanoico), productos secundarios del metabolismo de las levaduras, modifican como el etanol el funcionamiento de las membranas. Para eliminarlos, el vinificador puede utilizar las cortezas de levadura, capaces de absorber en su superficie estas molculas inhibidoras. Algunos autores han mostrado que las cortezas de levaduras tambin son capaces de ceder al mosto esterles y cidos grasos de cadena larga, factores de supervivencia.

Otras sustancias presentes en los mostos, en particular los residuos de pesticidas, son muy conocidos por su toxicidad frente a las levaduras. Es el caso de los triazoles e imidazoles, inhibidores de la biosntesis del ergosterol de los hongos parsitos de la via como el oidio. Estos compuestos pueden alterar la composicin y la fluidez de la membrana de Saccharomyces cerevisiae. Los residuos de Folpel en los mostos inhiben igualmente la fermentacin alcohlica; en este caso, una demora de 48 horas antenor a la adicin de levaduras lleva a la descomposicin residuo inhibidor y permite el reestablecimiento de la fermentesribilidad de los mostos.Los factores fsico-qumicos

El vinificador atento al buen desarrollo de la fermentacin alcohlica est pendiente de tres operaciones esenciales: el control de la temperatura, el aporte de oxgeno y, en el caso de vinificacin en blanco, el ajuste de la turbidez de los mostos. La temperatura influye en la cintica de la fermentacin alcohlica que arranca de forma ms rpida a 35C que a 25C sin que por ello la totalidad de los azcares sea degradada. En vinificacin en tinto, es preferible mantener la cuba a temperaturas inferiores a 22C para iniciar la fermentacin alcohlica. La levadura es sensible a temperaturas demasiado bajas en el caso de la vinificacin en blanco (inferiores a 13C) o demasiado altas en el caso de los tintos (superiores a 30C). No obstante, algunas cepas de levaduras estn bien adaptadas a las temperaturas bajas, de 10 a 13C. Desviaciones importantes de temperatura o choques trmicos en un corto intervalo de tiempo (algunas horas) tambin pueden causar dificultades incluso paradas de fermentadn.

El efecto beneficioso del oxgeno sobre el desarrollo de las fermentadones se conoce desde hace tiempo. Las levaduras en presencia de oxigeno son capaces de sintetizar esterles y cidos grasos de cadena larga necesarios para el buen funcionamiento de las membranas especialmente al final de la fermentacin alcohlica. Trabajos recientes han mostrado el efecto sinrgico entre el aporte de oxgeno y de nitrgeno. El primero, al actuar sobre la permeabilidad de la membrana, la asimilacin del segundo. Para ser eficaz, la aportacin de oxgeno debe realizarse antes que degraden los 50 primeros gramos por litro de azcar, cuando las poblaciones y el desprendimiento de CO2 sean mximos. Actuando de este modo, las levaduras consumen muy rpidamente el oxgeno aportado; los riesgos de oxidacin de los mostos en particular en blanco son muy limitados. Durante la vinificacin, esta aportacin puede hacerse durante un remontado con aireacin en una bodega bien ventilada, pero igualmente por inyeccin de aire o de oxigeno en la canalizacin de remontado o por la utilizacin de caa.

El ajuste del grado de clarificacin de los mostos destinados a la elaboracin de vinos blancos y rosados es un factor determinante del desarrollo de la fermentacin y de la calidad de los vinos. Los mostos demasiados clarificados estn muy a menudo expuestos a fermentaciones lnguidas. Las las constituyen un soporte que favorece el reparto de las levaduras en el mosto. Ricas en compuestos lipideos, juegan tambin un rol nutritivo; su presencia limita la formacin de acidez voltil por la levadura, favorece la asimilacin del nitrgeno y la tolerancia al etanol al final de la fermentacin alcohlica. El efecto activador de las las es todava ms marcado al proceder stas de un mosto rico en nitrgeno asimilable. Se ha establecido una escala de turbidez ptima para las variedades blancas del Bordelais; est comprendida entre 50 y 200 NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Por encima de 200 NTU, la levadura puede formar compuestos azufrados nauseabundos, responsables de la aparicin de defectos olfativos de reduccin en los vinos. Sin embargo, cuando la riqueza de los mostos en azcares es menos importante, puede ser acertado revisar al alza la turbidez en el desfangado (hasta 250 NTU) para permitir la fermentacin de la totalidad de los azcares.

Para la vinificacin de los vinos licorosos, la adicin de las de mostos de uvas sanas a un mosto de podredumbre noble puede mejorar considerablemente la fermentabilidad, limitando notablemente la formacin de acidez voltil. Basta aportar de 4 a 5 litros de las por barrica para obtener la fermentacin suplementaria de cerca de 50 g/L de azcar, sin un aumento significativo de la acidez voltil.LOS PRODUCTOS DE LA FERMENTACIN ALCOHLICA

El etanol es el principal producto de la fermentacin alcohlica. Para un grado de alcohol (1 % vol.), la levadura utiliza de 16 a 19,5 g/L de azcares (glucosa y fructosa). El rendimiento de transformacin del azcar en etanol vara de una cepa de levadura a otra, pero tambin segn la composicin del mosto. Aproximadamente el 8 % de las molculas de azcar del mosto es transformado en otros compuestos, via una va secundaria de la fermentarin alcohlica, la fermentacin glicero-pirvica. Esta fermentacin de induccin permite a la levadura regular su potencial de oxido-reduccin y resistir a las fuertes presiones osmticas. El principal producto de esta va metablica es el glicerol. En los vinos, las concentraciones de glicerol varan entre 5 a 20 g/L segn las cepas y el medio. El papel organolptico del glicerol en la percepcin del sabor azucarado y carnoso de los vinos debe relativizarse. En cata triangular, slo el 10 % de los catadores entrenados percibe una modificacin del gusto por adicin de 3 g/L de glicerol.

Las levaduras producen por su metabolismo fermentativo numerosos cidos orgnicos. El cido actico es, sin ninguna duda, el ms observado durante la vinificacin. El experto siempre busca limitar su formacin mediante el control y el dominio de los parmetros de la vinificacin (turbidez de los mostos blancos, carencias de nitrgeno, anaerobiosis, temperatura de fermentacin en tinto...). Otros cidos orgnicos derivan directamente de un compuesto clave del metabolismo fermentativo de las levaduras, el cido pirvico; el succinato, el 2-oxoglutarato, el malato, el citrato. A veces, estos compuestos tienen un efecto directo sobre las caractersticas organolpticas de los vinos modificando el pH. Siempre a partir del piruvato, la levadura forma de 200 a 300 mg de cido D(-) lctico y algunas decenas de mg de cido L(+) lctico. La acetona, el 2,3-butanodiol y el diacetilo son igualmente resultantes del metabolismo del piruvato. La produccin de diacetilo por parte de las levaduras es, sin embargo, despreciable respecto a las cantidades producidaspor lasbacterias lcticas a partir del cido ctrico.

Numerosos compuestos voltiles sintetizados durante la fermentacin alcohlica participan en las caractersticas organolpticas de los vinos. Los aromas denominados fermentativos reagrupan los alcoholes superiores y los steres. Los primeros proceden del metabolismo de los aminocidos asimilados en el transcurso de la fermentacin alcohlica. Las concentraciones en alcoholes superiores varan entre 50 y 300 mg/L. Slo el feniletanol, que evoca el olor de rosa, juega un rol positivo en el aroma de los vinos. El resto de constituyentes de fuerte concentracin poseen olores pesados, recordando a veces los disolventes. La sntesis de estos compuestos es tanto ms importante cuanto ms elevado sea el pH de los mostos, ms dbil su contenido en nitrgeno asimilable, ms clarificados sean los mostos blancos y ms elevada sea la temperatura de fermentacin. Por otro lado, la especie y la cepa de levadura influyen en los contenidos en alcoholes superiores en los vinos. As, la especie S. uvarum produce ms feniletanol que S. cerevisiae, cualesquiera que sean las condiciones de la vinificacin. En el seno de S. cerevisiae, las cepas retenidas para la produccin industrial no deben producir cantidades grandes de alcoholes superiores.

Los steres representan numricamente el mayor grupo de compuestos con impacto olfativo producidos durante la fermentacin alcohlica. La levadura forma acetatos de alcoholes superiores, siendo los ms conocidos el acetato de isoamilo, con olor a pltano, y el acetato de feniletilo, con olor de rosa, pero tambin los steres etlicos de cidos grasos, cuya sntesis es independiente del metabolismo nitrogenado. Estos ltimos evocan aromas florales y afrutados interesantes desde el punto de vista organolptico. Los steres se forman en cantidad variable en funcin de las especies y de las cepas de levaduras; la especie S. uvarum forma siempre cantidades superiores de acetato de feniletilo comparada con S. cerevisiae. En vinificacin en blanco, el contenido en steres es tanto ms importante cuanto ms lmpido sea el mosto y baja la temperatura de fermentacin. No obstante, estos compuestos que caracterizan el aroma de algunos vinos blancos jvenes, se hidrolizan muy rpidamente durante el envejecimiento en botella.

La levadura produce tambin numerosos compuestos azufrados voltiles. Presentes en los vinos en estado de traza, poseen umbrales de percepcin particularmente bajos (del g/L al ng/L). La mayor parte del tiempo, son los precursores de los defectos olfativos de reduccin. El ms conocido de entre ellos es el cido sulfhdrico (H2S). La dbil produccin de estos compuestos azufrados, en particular de H2S y de sulfito (SO2) constituye uno de los criterios de seleccin de las levaduras destinadas a la elaboracin de los vinos.

Ciertos compuestos azufrados voltiles, liberados por la levadura, presentan olores desagradables. Participan en el aroma varietal de algunas variedades (Sauvignon, Manseng, Riesling, Arvine...) y en la tipicidad aromtica de los vinos derivados de las mismas. Las molculas olorosas identificadas en los vinos estn presentes en la uva bajo forma de precursores de aromas inodoros. La transformacin de estos precursores de aroma por la actividad de la levadura durante la fermentacin alcohlica es ms o menos eficaz segn la cepa. As, la eleccin de la cepa de levadura para la vinificacin de los vinos de estas variedades es un parmetro a considerar para la calidad final del producto.

Los compuestos cuantitativamente ms importantes en los vinos, as como los factores que influyen en su formacin durante la fermentacin alcohlica, ya estn bien identificados. Pero numerosos otros productos salidos del metabolismo fermentativo permanecen desconocidos; estas molculas, a menudo en estado de traza en los vinos, siguen siendo difciles de identificar y dosificar. Existen muchos trabajos de investigacin puestos en marcha para identificar las molculas odorantes que participan en el aroma varietal de las variedades y el papel eventual de la levadura en su liberacin. En un futuro, estos estudios deberan permitir definir los nuevos criterios de seleccin de las levaduras destinadas a la elaboracin de vinos.