Las levaduras son hongos unicelulares que se reproducen asexualmente por gemación y se caracterizan por la ausencia de hifa ascógena y ascocarpo. Estos microorganismos tienen la capacidad de llevar a cabo dos tipos de metabolismos distintos: la respiración (aeróbico) y la fermentación (anaeróbico).
En el contexto de la producción de bebidas y biocombustibles, la fermentación es un proceso bioquímico y ecológico complejo donde las levaduras juegan un papel fundamental.
La Fermentación en la Vinificación
La fermentación del mosto en vino es un complejo proceso bioquímico y ecológico que suele desencadenarse de forma natural a partir de las propias levaduras, bacterias, hongos filamentosos y sus virus específicos presentes en el mosto y en los equipamientos de las bodegas. Se caracteriza porque en el transcurso de la misma intervienen varias especies de levaduras, algunas de las cuales coexisten en el tiempo y otras se suceden secuencialmente en función, sobre todo, de sus resistencias al etanol. Sin embargo, solo unas pocas cepas de Saccharomyces cerevisiae logran controlar la mayor parte de la fermentación, convirtiéndose en el principal organismo que se emplea en las vinificaciones.
Dinámica Poblacional en la Fermentación del Vino
La transformación del mosto de uva en vino es un proceso ecológico y bioquímico complejo que involucra el desarrollo secuencial de diferentes especies microbianas, como levaduras, bacterias lácticas y bacterias acéticas. En las primeras etapas de la fermentación, puede haber presencia de varias docenas de especies de levaduras. Sin embargo, a medida que aumenta la concentración de alcohol, las levaduras del género Saccharomyces pasan a dominar progresivamente la población.
En las primeras etapas, el mosto de uva contiene una población heterogénea de microorganismos provenientes del viñedo y de las instalaciones de la bodega. Las levaduras no-Saccharomyces son dominantes en esta fase debido a su mayor abundancia inicial. Estas especies incluyen géneros como Hanseniaspora, Metschnikowia, Torulaspora, Starmerella, Lachancea y Pichia. Aunque su capacidad fermentativa es limitada, estas levaduras contribuyen significativamente al perfil aromático inicial mediante la producción de compuestos secundarios como ésteres y alcoholes superiores. Durante esta etapa, la población de levaduras Saccharomyces comienza a desarrollarse.
El Dominio de Saccharomyces cerevisiae
A medida que avanza la fermentación y aumenta la concentración de alcohol, las condiciones del mosto se vuelven desfavorables para la mayoría de las levaduras no-Saccharomyces, que comienzan a disminuir en número. Debido a que Saccharomyces cerevisiae se adapta mejor a las altas concentraciones de alcohol y a la reducción de nutrientes, además de ser más resistente al dióxido de azufre, pasa a dominar la población y completa la fermentación alcohólica, transformando los azúcares del mosto en alcohol y dióxido de carbono.
Su actividad metabólica también contribuye a la producción de glicerol, ácidos orgánicos y otros metabolitos que influyen en las propiedades sensoriales y químicas del vino. Este efecto es conocido como la teoría make-accumulate-consume (hacer-acumular-consumir). Se trata de un modelo que describe el comportamiento metabólico de las levaduras, en particular de Saccharomyces cerevisiae.
- Hacer (Make): Saccharomyces cerevisiae es muy eficiente en el consumo de los azúcares del mosto como la glucosa y la fructosa. Este consumo rápido puede otorgarles una ventaja competitiva frente a otros microorganismos en entornos donde los azúcares son abundantes, como el mosto de uva.
- Acumular (Accumulate): A medida que la levadura consume azúcares, produce alcohol como subproducto de la fermentación. Este alcohol no solo es un subproducto, sino también un potente inhibidor de otros microorganismos, lo que refuerza aún más la dominancia de la levadura.
- Consumir (Consume): Después de imponerse sobre otros microorganismos, las levaduras, especialmente Saccharomyces cerevisiae, pueden utilizar el alcohol acumulado como fuente de carbono. Esta capacidad de modular el consumo de diferentes fuentes de carbono es una característica clave de esta estrategia.
Esta estrategia suele asociarse con el efecto Crabtree, en el cual la levadura es capaz de fermentar azúcares incluso en presencia de oxígeno.
Fase Final de la Fermentación
Hacia el final de la fermentación, cuando los azúcares fermentables se han agotado, la actividad metabólica de Saccharomyces cerevisiae disminuye, y la población total de levaduras comienza a declinar. En esta etapa, algunas levaduras no-Saccharomyces que son tolerantes al alcohol, como Brettanomyces y Zygosaccharomyces, pueden persistir y crecer si las condiciones lo permiten. Las bacterias lácticas (Lactobacillus, Oenococcus, Pediococcus) suelen tener un rol limitado durante la fermentación alcohólica. Sin embargo, en condiciones específicas, pueden crecer y realizar la fermentación maloláctica, transformando el ácido málico en ácido láctico, lo que contribuye a la suavidad y estabilidad del vino.
(171) LAS LEVADURAS, Los espíritus del vino
Fenómeno Killer en Levaduras
Una interacción del tipo antagónico es el fenómeno killer, el cual tiene particular relevancia desde el punto de vista biotecnológico. En la práctica enológica, el fenómeno killer juega un rol importante en el balance de las poblaciones salvajes de las levaduras. Este fenómeno está basado en la secreción por parte de las levaduras killer de una proteína tóxica (llamada toxina killer), la cual mata a células denominadas sensibles, que pueden ser del mismo género de levaduras o relacionado.
Se ha realizado investigación para identificar cepas que secretan la toxina killer y aquellas que son sensibles a la misma. Los resultados de la interacción K/S entre las cepas de levadura Saccharomyces cerevisiae ensayadas y a nivel de actividad tóxica en los test de well mostraron alta especificidad. Uno de los objetivos fue seleccionar aquellas cepas de levaduras killer y sensibles que muestran espectro killer más amplio y sensibilidad frente a una mayor cantidad de cepas killer respectivamente, para poder llevar a cabo los estudios posteriores.
Estabilidad de la Toxina Killer y Curvas de Crecimiento
Se realizó un ensayo de estabilidad de la toxina a diferentes pH con 4 cepas seleccionadas, el cual tuvo como finalidad determinar cuánto tiempo puede permanecer activa la proteína tóxica secretada por la cepa killer en el medio de cultivo. Se verificó en la cepa salvaje BSc400 (Biotecnología Saccharomyces cerevisiae 400) la dependencia de la estabilidad de la toxina respecto del tiempo y el pH.
El estudio del comportamiento de las cepas puras, BSc400 (killer) y BSc377 (sensible), o en cultivos mixtos K/S (condición A: 50% BSc400/ 50% BSc377 y B: 10% BSc400/ 90% BSc377), en biorreactores con sistemas de cultivo agitados por lote (batch), se llevó a cabo a través del seguimiento de curvas de crecimiento.
- En cultivos puros, desde el comienzo, la cepa BSc377 mostró mayor crecimiento celular que la cepa BSc400 y difieren en el inicio de sus fases exponenciales de crecimiento. Esto puede estar ligado al hecho de que las levaduras de la cepa killer requieren un periodo de tiempo mayor para lograr adaptarse a las condiciones del medio y poder dar comienzo a la fase exponencial de crecimiento.
- Cuando se compararon las velocidades máximas específicas de crecimiento (µmax) en condición aeróbica de estas dos cepas se verificó que la de la cepa sensible es superior a la de killer. Este tipo de comportamiento podría relacionarse con un empleo mayor de energía por parte de la célula para la génesis y el funcionamiento del fenotipo killer.
- En la condición experimental A, µmax coincide con la de la cepa killer, lo cual sugiere el dominio de esta sobre la cepa sensible, infiriendo que la situación de competencia entre las cepas no afectaría la velocidad de multiplicación de la condición A durante el proceso. Con respecto a la prevalencia de la cepa killer, esta se hace evidente a partir de los 360 min del experimento y continúa en forma sostenida hasta el final del ensayo. Si bien el dominio de la cepa con fenotipo killer fue significativo esta no pudo eliminar en forma completa a la cepa sensible.
- En la condición B, la cepa killer dominó parcialmente a partir de los 630 min. Este hecho se ve reflejado en la µmax obtenida en esta condición experimental, el cual es un valor intermedio respecto de los obtenidos para las cepas puras.
En condiciones experimentales aeróbicas, la interacción entre cepas killer y sensibles salvajes, no implicó una disminución de la velocidad de multiplicación de las poblaciones que intervienen en la situación de competencia.
Comportamiento Fermentativo y Producción de CO2
El comportamiento fermentativo de las cepas BSc400 (killer) y BSc377 (sensible) se evaluó a través de microvinificaciones en cultivos puros y mixtos K/S (A y B). Con respecto a la producción de CO2, el comportamiento fermentativo en ambas microvinificaciones mixtas K/S y puras BSc400 y BSc377 no presentan diferencias significativas en el tiempo. Dichas curvas se solapan hasta las 168 h y aproximadamente a partir de las 360 h se estabilizan hasta el final del experimento.
Respecto de la velocidad de producción de CO2, los cultivos mixtos comenzaron a disminuir su velocidad de producción a las 96 h de iniciado el experimento, mientras que los cultivos puros lo hicieron 24 h después. Como producto final, las fermentaciones mixtas bajo las condiciones A y B solo disminuyen en un 8,7% y 5,8% respecto a la cepa sensible. Con relación a la cepa killer BSc400, las condiciones A y B disminuyeron la producción de CO2 un 13,7% y 11% respectivamente. Estos resultados pueden corresponderse con una situación de competencia entre ambas cepas de fenotipos distintos a lo largo del proceso de fermentación. Los resultados sugieren que los factores de competencia, aún en presencia del factor killer, pueden ser diversos.
Consumo de Azúcares y Rendimiento
La proporción menor de azúcares residuales obtenidos en las fermentaciones de la cepa killer y, con valores similares, en la condición experimental K/S A al final de la vinificación, podría atribuirse a un mayor consumo de fuente de carbono por parte de la cepa portadora del carácter killer ya sea para la producción y secreción de la toxina, como también para el mantenimiento de la parte de la célula encargada de la manufactura de la misma. En cuanto al rendimiento, teniendo en cuenta la cantidad de azúcar consumida y la biomasa producida, quienes obtuvieron los valores finales mayores fueron la cepa killer BSc400 y ambas condiciones experimentales mixtas K/S.
Proporción de Colonias Killer y Sensibles
Se analizó la proporción de colonias killer y sensibles en ambas fermentaciones mixtas K/S sembrando en los medios YEPD-Agar y Mosto-Agar. En las dos condiciones y en ambos medios, se observó que la población killer aumentó a las 12 h del comienzo de la fermentación, manteniéndose en niveles superiores al 90% hasta aproximadamente las 360 h donde luego comenzó a aumentar la proporción de las levaduras sensibles con respecto a las killer, manteniéndose esa situación hasta el final del experimento (672 h).
Con relación a los dos medios de incubación empleados (YEPD-Agar y Mosto-Agar), la proporción de células con actividad tóxica en mosto fue la mayoría de las veces menor que la expresada en YEPD, no obstante se lograron valores consistentemente altos en mosto. De esta manera, la mayor proporción de colonias de levaduras killer desarrolladas sobre el medio YEPD-Agar puede implicar que otros investigadores en estudios anteriores hayan infraestimado la influencia de la cepa con fenotipo sensible en cultivos mixtos K/S. Sobre la base de los antecedentes analizados y por los resultados presentes, se infiere que es probable que la composición del medio, las condiciones de fermentación o la sensibilidad de las cepas sea lo que marque las diferencias en el dominio de la fermentación por parte de una cepa killer.
Monitoreo de Biomasa y Estrés Celular
Se desarrolló un sistema de monitoreo de biomasa durante el proceso fermentativo (microvinificaciones mixtas) y crecimiento celular mixto empleando sistemas de anulación de la toxina de las cepas, de forma de reflejar el estado de estrés en el que se encuentra la cepa killer (BSc400) en los medios de desarrollo empleados (YEPD-Agar y Mosto-Agar). En general, puede observarse que la proporción de células con fenotipo killer disminuye respecto de las susceptibles (BSc377) cuando las muestras se incuban a 37°C, temperatura a la cual la toxina se encuentra inactiva.
Levaduras no-Saccharomyces en Enología
A pesar del predominio de Saccharomyces cerevisiae, las especies no-Saccharomyces, cuando se desarrollan de manera controlada, pueden contribuir positivamente a las propiedades aromáticas y la composición química del vino, gracias a la síntesis de metabolitos de interés organoléptico. Además de su impacto en el aroma, estas especies minoritarias también pueden liberar enzimas extracelulares, responsables de conferir al vino características únicas asociadas con su región de producción.
Sin embargo, si el crecimiento de estas especies no-Saccharomyces no es controlado, o si determinadas cepas crecen en exceso, pueden alterar negativamente el vino, produciendo aromas desagradables, como el exceso de acidez volátil. Por ello, se ha planteado la necesidad de seleccionar cepas específicas de estas especies, de manera similar a lo que se hizo con Saccharomyces cerevisiae hace unas décadas, para integrarlas en la cadena de producción.
Aportaciones Enológicas y Perfil Sensorial
En el pasado, las especies no-Saccharomyces se consideraban “malos fermentadores” debido a su generalmente reducida eficacia fermentativa, poca tolerancia a los aditivos del vino como el anhídrido sulfuroso y producción de ácido acético. De hecho, las fermentaciones en las que intervenían especies distintas de Saccharomyces generalmente se asociaban a la presencia de una acidez volátil alta, producción de acetato de etilo, off-flavours y deterioro del vino.
Sin embargo, en los últimos años varias evidencias científicas han impulsado a investigadores y productores a reconsiderar la participación y contribución de especies no-Saccharomyces en la mejora de la vinificación y de la calidad del producto, especialmente en sinergia con Saccharomyces cerevisiae. Investigaciones recientes también han demostrado que el uso exclusivo de Saccharomyces cerevisiae podría determinar un perfil sensorial de los vinos más plano en comparación con las características aromáticas distintivas de los vinos producidos mediante fermentación espontánea realizada por el consorcio de levaduras descrito anteriormente.
Las levaduras no-Saccharomyces presentan propiedades enológicas diferentes a las de Saccharomyces cerevisiae. Se ha sugerido el uso de especies no-Saccharomyces, junto con Saccharomyces cerevisiae, en los cultivos iniciadores mixtos, como herramienta para imitar las fermentaciones espontáneas, mejorar la complejidad del vino y evitar los riesgos de bloqueo fermentativo.
Numerosos estudios han evidenciado los excelentes resultados fermentativos de diversas cepas no-Saccharomyces, por su capacidad para controlar el deterioro del vino y mejorar el aroma y la complejidad de los vinos.
El aroma final del vino proviene de la combinación de compuestos volátiles de la uva (aroma varietal o primario), del metabolismo de levaduras y bacterias (aroma fermentativo o secundario) y de las prácticas de vinificación post-fermentativas, incluidos los procesos de envejecimiento (aroma terciario). La producción de los compuestos activos del aroma primario del vino se produce en el exocarpio de la uva y su concentración final en el vino está influenciada principalmente por la variedad de vid y secundariamente por el estado de maduración y por las prácticas agronómicas y enológicas.
Por una parte, los compuestos aromáticos derivados de la uva desempeñan un papel fundamental en la expresión de los atributos aromáticos distintivos del vino correspondiente. Por otra parte, durante la fermentación alcohólica, las levaduras, incluidas las no-Saccharomyces, son capaces de influir en el aroma del vino a través de varias vías de biosíntesis de compuestos específicos (aromas secundarios), pero también influyen en la química de los compuestos primarios, a través de actividades enzimáticas específicas.
Características e Impacto de Especies de Levaduras no-Saccharomyces
Entre las levaduras no-Saccharomyces, varias especies han sido estudiadas por sus contribuciones específicas a la enología:
- Torulaspora delbrueckii: Una de las más estudiadas debido a su tolerancia al alcohol, ha demostrado la capacidad de producir bajos niveles de ácido acético en un inóculo mixto con una cepa de Saccharomyces cerevisiae.
- Hanseniaspora: Un género que ha sido ampliamente estudiado por la capacidad de sus diversas especies de mejorar la complejidad aromática de los vinos en inoculación mixta con Saccharomyces cerevisiae.
- Lachancea thermotolerans: Una levadura ubicua que se encuentra comúnmente en la superficie de las uvas, conocida por su capacidad para producir vinos con baja acidez volátil cuando se utiliza en cultivos iniciadores mixtos con Saccharomyces cerevisiae u otras especies de levadura. La actividad fermentativa de esta especie de levadura se caracteriza por un aumento de la producción de ácido láctico, que permite el control natural del pH del vino, evitando la adición de ácidos exógenos como el ácido tartárico.
- Metschnikowia pulcherrima: Una especie que ha demostrado un interesante potencial para el biocontrol de levaduras contaminantes y muestra importantes actividades enzimáticas de interés tecnológico.
- Candida zemplinina (sinónimo Starmerella bacillaris): Una especie que se caracteriza por importantes características enológicas, entre ellas la capacidad de crecer en mostos muy dulces, tolerar altos niveles de alcohol y producir cantidades significativas de glicerol. Además, esta especie es capaz de producir vinos con una concentración reducida de etanol, lo que se explica por la producción de metabolitos secundarios alternativos al etanol, principalmente glicerol y ácido pirúvico.
- Pichia spp.: Se han estudiado especies pertenecientes a este género en la fermentación de mostos de uva. En vinos obtenidos con la inoculación de Saccharomyces cerevisiae y Pichia spp. se evidenció la presencia de niveles más altos de numerosos compuestos volátiles, tioles varietales y polisacáridos.
Fermentaciones Espontáneas vs. Fermentaciones Inoculadas
La industria enológica ya hace varias décadas que inocula levaduras como iniciadores de fermentación. La mayoría de estas cepas pertenecen a la especie Saccharomyces cerevisiae, porque es la más competitiva en un mosto y la que asegura finales de fermentación. La disponibilidad de estos cultivos, que fue una herramienta biotecnológica muy útil para asegurar fermentaciones seguras y estandarizar año tras año la calidad de los vinos, visto actualmente con la información ecológica y de dinámica de poblaciones que disponemos, tiene como consecuencia un reduccionismo en la diversidad de poblaciones de levaduras que aportan diferentes metabolitos (positivos o negativos) y que, por tanto, impactan en la calidad del vino.
Son muchos los enólogos que han comprobado que fermentaciones espontáneas conducen a productos más diferenciales, con mayor riqueza aromática y una mayor tipicidad respecto a los vinos fermentados mediante la inoculación de una cepa de Saccharomyces cerevisiae. Por tanto, una posible solución sería el estudio pormenorizado de la microbiota presente en uvas y en mostos en fermentación, y si el resultado proveniente de estas fermentaciones espontáneas es óptimo, intentar seleccionar un consorcio de microorganismos, de cepas no-Saccharomyces y Saccharomyces cerevisiae, que intente reproducir la dinámica poblacional de las fermentaciones espontáneas.
Aunque nunca podremos incluir el alto grado de diversidad de cepas que se suceden en una fermentación alcohólica espontánea, la selección de este consorcio (3-4 cepas) sí que aumentará la diversidad microbiana y metabólica en comparación con las inoculaciones con una única cepa de Saccharomyces cerevisiae.
Consorcios Microbianos y Calidad del Vino
El sector enológico ha mostrado recientemente un notable interés por la utilización de cultivos mixtos en el proceso de vinificación, con el objetivo de producir vinos que presenten una mayor complejidad sensorial y una tipicidad en concordancia con el concepto de “terroir” microbiano. Esto ha llevado al establecimiento de una nueva área de investigación centrada en los consorcios microbianos, en los que participan tanto diferentes especies de Saccharomyces como no-Saccharomyces, con el objetivo de mejorar las propiedades y calidad final del vino. Para establecer el perfil aromático de un vino derivado de una combinación de cepas de levadura es esencial examinar las interacciones que se producen entre estos microorganismos.
Estas interacciones desempeñan un papel fundamental en la producción de metabolitos de interés para la calidad del vino y en el crecimiento de los microorganismos implicados. Estas interacciones microbianas determinan los perfiles metabólicos y analíticos del vino. Existen numerosas publicaciones en la bibliografía en las que se han llevado a cabo cultivos mixtos entre una cepa de Saccharomyces cerevisiae y otra cepa perteneciente o bien a otra especie de Saccharomyces o a una especie no-Saccharomyces, con diferentes propuestas enológicas.
La siguiente tabla resume algunas de las principales especies de levaduras utilizadas en co-cultivo o en cultivo secuencial con Saccharomyces cerevisiae:
| Especie de Levadura | Tipo de Interacción | Aportación Enológica Principal |
|---|---|---|
| Torulaspora delbrueckii | Co-cultivo / Secuencial | Baja producción de ácido acético, mejora aromática |
| Metschnikowia pulcherrima | Co-cultivo | Biocontrol de contaminantes, actividades enzimáticas |
| Hanseniaspora vineae | Co-cultivo | Mejora de la complejidad aromática |
| Lachancea thermotolerans | Co-cultivo | Baja acidez volátil, producción de ácido láctico |
| Starmerella bacillaris (Candida zemplinina) | Co-cultivo | Reducción de etanol, producción de glicerol |
| Pichia kluyveri | Co-cultivo | Aumento de compuestos volátiles y tioles varietales |
El diseño de varios consorcios basados en la combinación de diferentes especies del género Saccharomyces es una buena estrategia para potenciar metabolitos indólicos y compuestos aromáticos y, en consecuencia, mejorar la bioactividad, estabilidad y calidad de los vinos. El avance en las técnicas analíticas ha permitido detectar la presencia de moléculas con alta bioactividad, alto poder antioxidante y beneficiosas para la salud del consumidor, directamente relacionadas con el metabolismo del triptófano por parte de la levadura, tales como melatonina, serotonina, N-acetil serotonina o ácido indolacético.
Estos consorcios refuerzan la idea de interacción metabólica entre las diferentes cepas porque la concentración de algunos compuestos aromáticos o indólicos solo podría explicarse porque ambas cepas han colaborado sinérgicamente en la síntesis de los diferentes precursores de la vía. Sin embargo, para que el uso de estos consorcios sea una realidad en la industria vitivinícola, necesitamos obtener nuevos conocimientos sobre las interacciones positivas y negativas que tienen lugar entre cepas y especies que compiten por los mismos recursos en un entorno tan comprometido como el de la fermentación del vino.
Dinámica Poblacional de Levaduras en la Producción de Bioetanol
Análisis a cargo de investigadores de la Universidad de Campinas (Brasil) y de la Universidad Harvard (Estados Unidos) muestran que, pese a la presencia de linajes invasores de Saccharomyces cerevisiae, todas pertenecen al ambiente de la fermentación alcohólica y mantienen el proceso industrial estable. Esto fue posible merced al empleo de nuevas tecnologías como el análisis metagenómico, una técnica con la cual se analiza todo el material genético existente en muestras de un determinado ambiente sin aislar a los distintos organismos.
El proceso de fermentación de la caña de azúcar en etanol combustible a gran escala en las aproximadamente 400 biorrefinerías actualmente en actividad en Brasil no está exento de contaminación con microorganismos. Pese a que la levadura Saccharomyces cerevisiae predomina, el ecosistema se ve afectado por factores tales como las variedades de caña de azúcar y las condiciones operativas y climáticas. Asimismo, el reemplazo natural de algunas levaduras por otras sucede sin que se entienda por qué.
Aparte de aplicar la técnica de análisis metagenómico y de secuenciar en laboratorio alrededor de 150 clones de esas centrales de producción, los científicos utilizaron como base un estudio europeo publicado en 2018, responsable de la secuenciación de más de mil linajes de Saccharomyces cerevisiae, para construir un árbol filogenético. Se observó que, pese a la presencia de linajes invasores y a la naturaleza no aséptica de la fermentación, todos los linajes del bioetanol se agrupan en la misma rama del árbol, es decir que están todos relacionados y pertenecen al ambiente de la fermentación alcohólica.
También se observó que los cuatro escenarios estudiados son distintos y no existe un estándar reproducible. En una de las biorrefinerías, todos los linajes existentes durante todo el período de producción derivan de uno de los linajes iniciales. En tanto, en la otra, los linajes invasores coparon la población al desplazar al linaje inicial. Con estos resultados en manos, los investigadores pretenden entender la dinámica de las levaduras más detalladamente. A modo de ejemplo: ¿qué adaptaciones hacen a cada linaje más apto para sobrevivir en el ambiente de la fermentación dentro de cada biorrefinería? ¿Por qué otros desaparecen? Para ello se pretende abocarse a observar no solamente el ADN de las levaduras sino también el ADN de las bacterias que contaminan el proceso, para luego correlacionar ambas dinámicas.
Terroir Microbiano del Vino
El proceso de vinificación tradicional es el resultado de interacciones biológicas entre microorganismos (levaduras, bacterias, hongos) presentes de forma natural en la uva y en los equipos de la bodega, que intervienen tanto en la Fermentación Alcohólica (FA) como en la Fermentación Maloláctica (FML). La FA es llevada a cabo principalmente por Saccharomyces cerevisiae, responsables de la conversión de los azúcares en etanol y de la producción/liberación de numerosos metabolitos secundarios asociados a las características sensoriales del vino.
El “terroir” del vino se caracteriza por un sabor y un estilo específico influenciado por el cultivar de las uvas fermentadas, factores geográficos como el viñedo, el mesoclima, el topoclima y el microclima, la geología del suelo y las prácticas vitícolas utilizadas. Estas características juntas definen el concepto de “terroir”. Así, los sabores distintivos regionales en el vino han sido el tema de muchos estudios dirigidos a comprender mejor el vínculo entre el vino y el viñedo.
Muchos estudios han demostrado el papel de los factores abióticos en la composición de la uva y, por consiguiente, en el estilo del vino. Los factores bióticos también están involucrados, sin embargo, en el mundo enológico, pocas veces se piensa en las comunidades microbianas de la uva como un elemento diferenciador y de gran importancia en ese concepto de “terroir”. A pesar de ello, desde el mundo académico, varios estudios, que utilizan las nuevas tecnologías de secuenciación de alto rendimiento, han permitido describir las comunidades microbianas y han revelado un vínculo entre el mosto de uva y las comunidades microbianas del suelo, de la planta y de la uva. Basándose en estas observaciones surgió el concepto de “terroir microbiano”.
Microbioma del Viñedo y la Bodega
Las uvas albergan una comunidad rica de microorganismos que incluyen levaduras, bacterias y hongos, que colonizan su superficie desde el viñedo. Estos microorganismos provienen del entorno (suelo, plantas cercanas), prácticas agrícolas y condiciones climáticas locales. Las levaduras no-Saccharomyces son dominantes en el viñedo y suelen incluir géneros como Hanseniaspora, Metschnikowia, Pichia y Candida. Por otro lado, las bacterias lácticas (Lactobacillus, Oenococcus) y acéticas (Acetobacter, Gluconobacter) también forman parte del microbioma del viñedo.
El microbioma del viñedo se ve afectado por diversos factores, como la variedad de la uva, ya que presenta diferencias en la composición de compuestos como azúcares y ácidos, que favorecen el crecimiento de distintos microorganismos. En cuanto a los microorganismos en la bodega, generalmente provienen del viñedo, pero también pueden establecerse de forma permanente en el equipo, barricas y superficies. Este microbioma ambiental contribuye a las características particulares de los vinos elaborados en cada bodega.
Aunque Saccharomyces cerevisiae es rara en el viñedo, predomina en la bodega debido a su capacidad de adaptación a las condiciones de fermentación. Sin embargo, el microbioma del viñedo no solo determina los microorganismos iniciales presentes en el mosto, sino que también influye en la comunidad microbiana de la bodega. En este sentido, los estudios metagenómicos han revolucionado la comprensión del terroir microbiano en el vino al proporcionar una visión integral y detallada de las comunidades microbianas presentes en los viñedos y las bodegas.
Numerosos estudios han identificado la relación entre las diferentes comunidades microbianas autóctonas y la calidad organoléptica de los vinos. Bokulich et al. (2014), mediante la secuenciación del ARN ribosomal 16S de bacterias y la región ITS de hongos y levaduras, determinaron las abundancias relativas de bacterias, hongos y levaduras en el mosto de uva proveniente de plantas de ocho viñedos representativos de cuatro de las principales regiones vinícolas de California. Los autores demuestran que los microbiomas asociados con esta etapa temprana de fermentación presentan una biogeografía definida, lo que ilustra que las diferentes regiones vinícolas mantienen comunidades microbianas distintas, con algunas influencias derivadas de la variedad de uva y el año de producción. En definitiva, el terroir microbiano de la uva y la bodega es un componente esencial para la calidad y autenticidad del vino. Este microbioma no solo contribuye al perfil sensorial y químico del vino, sino que también refuerza la conexión entre el vino y su lugar de origen.