Desde hace 50 años se utilizan con éxito en la industria del vino las levaduras enológicas secas activas, en beneficio de la calidad del vino. Su uso ha dado lugar a un conocimiento más profundo de su ecosistema microbiano. Hoy en día, existen más de 300 cepas diferentes a disposición de los enólogos, tanto Saccharomyces y como no Saccharomyces, con demostradas ventajas económicas, técnicas y cualitativas. En el siguiente informe, elaborado por la empresa canadiense Lallemand -especializada en el desarrollo, producción y comercialización de levaduras y bacterias- se muestra la función de la rehidratación en la vitalidad de la levadura enológica para una adaptación metabólica óptima.
Autores: C.Raynal, A.Silvano, A.Dumont, JM Heras, M.Bastien, A.Ortiz-Julien
Desde 1963, se han venido utilizando con éxito en la industria del vino las levaduras enológicas secas activas en beneficio de la calidad del vino. Su uso ha sido una de las revoluciones positivas para la industria y ha dado lugar a programas de selección con institutos de investigación de diferentes regiones vitivinícolas del mundo, así como a un conocimiento más profundo del ecosistema microbiano del vino. Hoy en día, existen más de 300 cepas diferentes a disposición de los enólogos, desde Saccharomyces y también no Saccharomyces, con demostradas ventajas económicas, técnicas y cualitativas.
La rehidratación de la levadura seca activa (LSA, WADY por sus siglas en inglés, wine active dry yeast) para uso enológico, ha sido durante 40 años objeto de un estudio exhaustivo y ha demostrado ser de una importancia crucial para conseguir una fermentación alcohólica de éxito. Krauss et al. (1981) ya mostraron la importancia de la temperatura y del tipo de los medios de rehidratación en la actividad fermentativa para tener una membrana celular sana y conservar los componentes de las células y permitir la entrada de nutrientes. Incluso, ya se demostró entonces que para la actividad fermentativa era más beneficiosa la rehidratación en comparación con la inoculación directa. Posteriormente, Soubeyrand et al. (2006) confirmaron la importancia del proceso de rehidratación no solo en la viabilidad sino también en el comportamiento de la fermentación. Demostraron que la liberación CO2 guardaba correlación con el consumo de azúcar y era un buen indicador de la vitalidad de la levadura. Rinaldo et al. (2017) describieron este concepto de la vitalidad de la levadura como un término amplio que abarcaba la salud/aptitud general de una célula incluida su actividad metabólica, la función y la integridad de la membrana y la capacidad en general para funcionar en el entorno actual.
Una levadura enológica con una mayor vitalidad tiene más posibilidades de sobrevivir a las condiciones difíciles durante la fermentación, minimizar el riesgo de paradas fermentativas y desarrollar el potencial sensorial completo de la uva. Cuando las condiciones de la fermentación se complican demasiado o la levadura se estresa, disminuye la vitalidad y es muy probable que surjan problemas en la fermentación y se encuentren menos menos compuestos volátiles aromáticos.
La función de la levadura enológica especialmente seleccionada no solo consiste en convertir azúcares en alcohol y en CO2, sino también en revelar completamente el potencial sensorial de la uva, y si esto se ve comprometido, todo el esfuerzo realizado por el enólogo en la gestión de la uva y del viñedo se verá mermando. El metabolismo secundario (revelación de los compuestos aromáticos y sensoriales relacionados) de la levadura enológica es complejo (Figura 1) y tan importante como la conversión del azúcar en alcohol. La rehidratación apropiada conservará la capacidad de la levadura enológica para que sea completamente funcional.
El uso de diferentes productos de inoculación directa se ha hecho popular y, comprensiblemente, los enólogos se ven tentados por productos fáciles de inocular pensando que pueden tener los mismos resultados que las levaduras enológicas hidratadas de forma tradicional. Durante la vendimia, la uva entra rápidamente, el espacio del depósito es limitado y las fermentaciones tienen que empezar sin demora. Como pioneros en microbiología aplicada al vino y en el uso de levaduras secas activas seleccionadas, hemos lanzado un estudio exhaustivo para entender la utilidad de la rehidratación y si todavía hoy en día es necesario el requisito previo de rehidratación.
¿Cuáles son los beneficios de la rehidratación, podemos prescindir de ella?, ¿cuál es el impacto de la levadura enológica seleccionada en la vitalidad y cómo conserva su capacidad para revelar el potencial aromático de la uva, su buen estado y su vitalidad? Los enólogos han de contar con instrucciones claras para que puedan tomar una decisión, con la mayor información posible, cuando se trata de la calidad del vino y de maximizar la eficiencia de la inoculación.
Diferentes alternativas de inoculación
Hoy en día, los enólogos que usan levaduras enológicas seleccionadas cuentan con distintas opciones: la clásica rehidratación de la levadura enológica, un método de rehidratación más sencillo, una suspensión corta, espolvoreo sobre el mosto o la adición de la levadura seca durante el llenado del depósito. Puede ser confuso, y se necesitan datos que respalden el éxito de la inoculación de una levadura enológica sin comprometer su rendimiento y contribución sensorial, mediante la medida conocida como vitalidad. La eficacia de la levadura seca activa depende de ello.
Se llevó a cabo un programa experimental completo con distintos parámetros para estudiar el impacto de la tasa de inoculación, el método de inoculación (rehidratada o inoculada directamente) y la cepa de la levadura en el rendimiento de la fermentación y la contribución sensorial. Todas las levaduras, ya sea recomendada por los productores para rehidratación o inoculación directa, se testaron en ambas situaciones: rehidratadas o inoculadas directamente. Las siguientes levaduras seleccionadas se utilizaron en distintos experimentos (Tabla 1).
Tasa de inoculación:
Pudimos confirmar que cuando la levadura (en este caso la Levadura A, una levadura de Lallemand ecomendada para rehidratación) se rehidrata o inocula directamente espolvoreándola sobre el mosto a fermentar, 25 g/hL es la dosis más eficaz y exitosa para completar la fermentación (Figura 2) comparada con los 15 g/hL. Se observaron los mismos resultados con todas las demás levaduras.
Duración de la fermentación – rehidratada o inoculada directamente:
Comparamos la duración de la fermentación de la levadura desarrollada para la inoculación directa (Levadura X rehidratada o inoculada directamente) con levadura enológica (Levadura A y Levadura B) utilizada con rehidratación (rehidratada o inoculada directamente) bajo las mismas condiciones (25 g/hL, medio sintético simulando la clarificación (2 mg/L de fitoesteroles) con 220 g/L de azúcar (13 %v/v alc. pot.), 250 mg/L de NFA). Los resultados demostraron que la fermentación no solo dependía de la cepa sino también, en cada uno de los ejemplos, la levadura daba mejores resultados cuando se rehidrataba, incluso con la desarrollada para inoculación directa, como se muestra en la Tabla 2.
El índice de vitalidad. Un buen indicador del rendimiento en relación a la adaptación de la levadura
En la primera parte del estudio hemos visto que la levadura enológica siempre se comporta mejor cuando se rehidrata, ya se trate de levaduras que se rehidratan normalmente o de levaduras desarrolladas para una inoculación directa. El rendimiento más bajo se debe a un rendimiento más bajo debido a un metabolismo más débil de la levadura, especialmente con inoculación directa. La vitalidad es el índice más eficaz y preciso para medir el rendimiento de la levadura enológica seleccionada y de las células no viables. La vitalidad fue descrita primeramente por Monod et al. (1949) y demostraron que existen muchos parámetros que miden la vitalidad celular o la adaptación metabólica tales como velocidad específica máxima de crecimiento, población máxima alcanzada (Xmax), la velocidad máxima de fermentación (V máx.), la velocidad de fermentación específica a mitad de la fermentación alcohólica y la tasa de viabilidad. Todo ello depende de la capacidad del microorganismo para adaptarse a unas condiciones ambientales concretas como la disponibilidad de nutrientes, los parámetros abióticos (parámetros fisicoquímicos) y los factores bióticos (otros microbios). La vitalidad de la levadura es el auténtico estado fisiológico y actividad de la célula, lo que implica su capacidad de consumir y metabolizar el azúcar para producir etanol y CO2, pero también su actividad metabólica secundaria que conduce a la síntesis de compuestos aromáticos. Es una medida de la adaptación metabólica de la población de las levaduras viables y activas. Esta medida no solo indica el rendimiento en alcohol potencial sino también su contribución completa al perfil sensorial del vino.
Existen dos periodos críticos en los que la vitalidad es especialmente importante:
• El primero, a mitad de la fase de crecimiento (durante la multiplicación) puesto que todavía ahí hay una alta presión osmótica de los azúcares, casi la mitad de las fuentes nutricionales (NFA) ya se han consumido y existe una competición por parte de los microorganismos contaminantes a sobre los micronutrientes. Las células de las levaduras tienen una fuerte actividad enzimática que necesita ayuda.
• El otro momento, es durante la fase estacionaria puesto que las fuentes nutricionales se agotan, aún queda la mitad de los azúcares por consumir, las células de las levaduras tienen que afrontar una toxicidad de etanol creciente y es la fase de la síntesis de la mayoría de los compuestos aromáticos.
La Figura 3 representa esos 2 periodos clave para la vitalidad en 3 levaduras comercializadas para inoculación directa (Levaduras X, Y, Z) comparadas cuando son rehidratadas y en relación con el número de células viables. Podemos ver que incluso cuando el número de células viables es superior, no siempre existe una correlación con una vitalidad superior, y es más pronunciada durante la fase estacionaria, fase crucial para completar la fermentación.
Tambien se determinó el índice de vitalidad en levaduras enológicas seleccionadas de Lallemand que se rehidratan normalmente (Levaduras A, B y C) comparadas con una levadura de inoculación directa (Levadura X). Como se observa en la Figura 4, con el mismo nivel de células viables de 8 x 107 células/mL durante la fase estacionaria, la vitalidad es inferior en la levadura diseñada para inoculación directa (Levadura X) comparada con las levaduras enológicas seleccionadas (A, B, C) de Lallemand, todas ellas añadidas directamente, sin rehidratación. Este ensayo se realizó en condiciones que no eran difíciles y dio como resultado una diferencia significativa en las cinéticas de fermentación, como se muestra en la Figura 5.
La vitalidad va más allá del resultado de la fermentación alcohólica
Cuando un enólogo inocula un mosto de uva con una levadura seleccionada, se crea unas expectativas que van más allá de la simple fermentación alcohólica, puesto que la bebida no es solo una solución hidroalcohólica. Es una bebida compleja, comprometedora, y las levaduras enológicas son una de las principales herramientas para la síntesis de compuestos volátiles aromáticos. Cada levadura enológica es diferente y contribuye a optimizar el estilo del vino de una manera específica.
Ampliamos nuestro experimento más allá del comportamiento de la fermentación como parte del concepto de vitalidad, para estudiar el metabolismo secundario, y evaluamos el impacto del tipo de inoculación (rehidratada o directa) en la producción de compuestos aromáticos claves. Medimos tioles (3MH, 3MHA y 4-MMP ) y ésteres (Figura 6) con la Levadura X (desarrollada para inoculación directa) tanto rehidratada como inoculada directamente. La producción de tioles y ésteres se ve notablemente afectada por el tipo de inoculación, lo que tiene un impacto directo en la calidad sensorial del vino. Está claro que la rehidratación adecuada de la levadura afecta positivamente a la vitalidad de la levadura y a su metabolismo, comparado con la inoculación directa.
Ensayos en bodega:
Se realizaron varios ensayos en condiciones de bodega y en mosto más complicados. Por ejemplo, se inoculó un Chardonnay con un alcohol potencial de 14 %, tanto con levaduras de inoculación directa como con levaduras normalmente rehidratadas (la Levadura A es una levadura enológica seleccionada utilizada habitualmente con rehidratación y las Levaduras X e Y se comercializan para inoculación directa).
Como se puede observar en la Figura 7, el mayor número de células viables no dio como resultado un mayor índice de vitalidad, y las levaduras inoculadas directamente también presentaron la mayor duración de fermentación (Figura 8). Esto muestra que las células viables medidas no se encuentran en el punto más alto de su estado fisiológico y esto tiene un impacto en su vitalidad y en una reducción en el rendimiento aromático y de la fermentación.
Conclusión
Nuestro objetivo siempre ha sido ayudar a los enólogos a producir vinos de calidad y esta es la razón por la que existe tanta variedad de levaduras seleccionadas activas disponibles por su diferente aportación sensorial. El indicador relevante de la calidad celular de la levadura unida tanto a la actividad fermentativa como aromática es la vitalidad, una nueva medida de su adaptación metabólica y estado fisiológico. Indica el rendimiento de la población activa (calidad) y su metabolismo secundario. Se ha demostrado que la estrategia de inoculación directa no sustituye a la rehidratación en términos de eficiencia (duración de fermentación) y el desarrollo de los aromas. Las levaduras diseñadas para “inoculación directa” no tienen una mejor vitalidad, según lo indicado por las cinéticas de fermentación y la producción de compuestos aromáticos, en comparación con las levaduras enológicas seleccionadas rehidratadas.
La verdadera fiabilidad está relacionada con la rehidratación. Es todavía incluso más pertinente con el impacto actual del cambio climático, con mostos desequilibrados en lo que al equilibro nitrógeno/lípidos se refiere, con la composición evolucionando con azúcares superiores, hacia más azúcares, mayor madurez y menos nitrógeno. El nivel de esteroles en el mosto está tendiendo a la baja, el pH está aumentando y las poblaciones microbianas, a menudo microbios nocivos, están aumentando. Esas condiciones hacen más difícil a las levaduras enológicas llevar a cabo la fermentación y que puedan contribuir de manera positiva a la calidad del vino.
Las recomendaciones siguen siendo firmes: rehidratación a razón de 25 g/hL de levadura seca activa, a la temperatura adecuada (37 °C), preferiblemente con un protector, especialmente si existe alto alcohol potencial (14 %) o mostos muy clarificados sin adición de oxígeno durante la fermentación alcohólica. Es la técnica más segura para mantener la estructura de la membrana de la levadura, evitar la pérdida componentes celulares, incluido incluidos azúcares almacenados (trehalosa) y otros materiales intracelulares. En consecuencia, se obtienen fermentaciones regulares y completas bajo cualquier condición, maximizando el potencial aromático de la uva. La vitalidad óptima de la levadura unida a una fase de rehidratación adecuada es la mejor manera de evitar que la calidad del vino se vea comprometida.
Referencias
- Kraus, J.K., Scopp, R., and S.L. Chen. 1981. Effect of rehydration on dry wine yeast. Am. J. Enol. Vitic. 32:2. p.132-134.
- Monod, J. 1949. The growth of bacterial culture. Ann. Rev. Microbiol. Vol. 3. p.371-394.
- Rinaldo, A., Bartowsky, E., Amos, J., and N.Scrimgeour. 2017.Rapid assessment of wine yeast viability and vitality during fermentation using flow cytometry. Wine & Viticulture Journal, 32:6, p. 18-21
- Soubeyrand, V., Julien, A., and J-M Sablayrolles. 2006. Am. J. Enol.Vitic. 57:4. p. 474-480.
