Tras una larga investigación, científicos de la empresa global de origen canadiense productora de levaduras y bacterias -con oficinas y distribución en Mendoza- lograron seleccionar una levadura con el raro genotipo IRC7L/L de doble longitud, que muestra un fuerte potencial para la producción de vinos blancos aromáticos, intensos y frescos. La nueva levadura obtenida con el método de la división celular fue bautizada Sauvy™. A continuación, divulgamos el estudio del equipo de investigadores encabezado por la ingeniera agrónoma, enóloga y biotecnóloga Jessica Noble.
Por Jessica Noble, Anne Ortiz-Julien, José María Heras, Marion Bastien, Ann Dumont y Anthony Silvano, de Lallemand
Los tioles volátiles son una familia de compuestos aromáticos generalmente conocida por su contribución a las notas frutadas de los vinos. Estos aromas son sumamente característicos de algunas variedades de uva, tales como el sauvignon blanc, el colombard o el verdejo, y representan una gran parte de su tipicidad.
También contribuyen a la complejidad y al carácter frutado de otras muchas variedades, incluso de vinos tintos. Los compuestos 3MH (3-sulfanil-hexan-1-ol, también conocido como 3SH), su acetato 3MHA (también conocido como 3SH-A) y 4MMP (4-methil-4-sulfanilpentan-2-ona, también conocido como 4MSP) son los tres compuestos más abundantes. El compuesto 3MH está asociado con el aroma a pomelo, 3MHA al de maracuyá y 4MMP es el responsable de los olores a grosella negra o zarzaparrilla y a siempreverde. Sus umbrales de percepción son muy bajos, sobre todo en el caso del 4MMP (0,8 ng/L).
Estos compuestos están presentes en el mosto de la uva como precursores no volátiles inodoros, conjugados cisteinilados o glutationilados. Los tioles aromáticos se muestran gracias a la acción enzimática de la levadura durante la fermentación alcohólica.
Los tioles volátiles son revelados gracias a las levaduras enológicas
La Saccharomyces cerevisiae es capaz de captar y escindir los precursores para liberar los tioles libres, 3MH y 4MMP (Figura 1). El 3MHA deriva del 3MH por acetilación. Las levaduras enológicas tienen diferentes habilidades para revelar los tioles volátiles dependiendo de su herencia genética y sus correspondientes actividades enzimáticas.
Comprensión de la levadura enológica por su composición genética
Aún no existe una comprensión total de la información sobre las enzimas implicadas en las rutas para convertir los precursores en tioles volátiles. Sin embargo, se sabe que una familia de enzimas, las liasas de carbono-azufre, es la responsable de la conversión de los precursores de 3MH y 4MMP.
El gen IRC7 codifica una enzima, una β-liasa que es capaz de escindir precursores conjugados de cisteína. La función del gen IRC7 ha sido destacada más concretamente en la formación de 4MMP puesto que IRC7 codifica una β-liasa con una fuerte afinidad por el conjugado cys-4MMP [1, 2, 3]. En la levadura enológica se encuentran dos copias del gen IRC7, y para una mejor liberación de tioles son necesarias dos copias de longitud completa (IRC7L /IRC7L ).
La mayoría de las levaduras enológicas poseen una versión del gen, y a menudo esa versión es truncada y produce una proteína no funcional, IRC7s [1]. Esto da lugar a una enzima que no es capaz de escindir los precursores de los tioles volátiles. Sin embargo, cuando la levadura posee una versión completa del gen (IRC7L ), sí es capaz de hacerlo.
Tras un estudio genético y un cribado de una amplia colección de levaduras, identificamos una levadura enológica que posee una copia «larga» del gen, IRC7L. Sin embargo, este gen no se manifiesta totalmente en nuestra levadura enológica debido a la presencia también de la copia truncada («corta») IRC7s . Gracias a nuestra investigación, pudimos obtener una levadura enológica con dos copias completas del gen IRC7L capaces de expresar completamente todo el potencial de esta enzima β-liasa para la liberación de 4MMP.
El método utilizado se basa en la división celular para la exploración de la diversidad, donde nuestra levadura parental fue inducida a esporular y producir una amplia diversidad de fenotipos. La población resultante fue cribada para obtener copias completas de IRC7L utilizando un alelo específico PCR, lo que nos permitió seleccionar una nueva levadura enológica que tuviera los dos alelos completos de IRC7L (Figura 2) y por tanto una β-liasa sumamente funcional con una fuerte afinidad por la cys- 4MMP.
Las mutaciones pueden tener un impacto negativo
Estudios recientes han mostrado que la longitud del gen IRC7 no es el único parámetro que tiene un impacto en la actividad de la enzima. En este caso, tiene que ver con las mutaciones. Las mutaciones se dan de manera natural entre las levaduras enológicas, algunas de las cuales impactan negativamente en la actividad de la enzima [4] aunque tengan un IRC7 completo. Una de las mutaciones con mayor impacto es un SNP (polimorfismo de un solo nucleótido) causando la sustitución de la treonina del aminoácido por una alanina en la secuencia de la proteína de la enzima en la posición nº 185 del aminoácido, llamada T185A. Excepto SAUVY™, la mayoría de levaduras IRC7L/L tienen esta mutación, responsable de la disminución de la capacidad de liberación de tioles. Este genotipo excepcional de SAUVY™ no es frecuente, y se estima que menos del 3 % de las cepas de levaduras enológicas tienen la combinación del alelo IRC7L/L de doble longitud y la ausencia de la mutación T185A [4]. Entre todas la levaduras seleccionadas disponibles, SAUVY™ forma parte de este extraño 3 %, lo que explica su fenotipo específico y único y, lo que es más importante, pone de relieve su capacidad para liberar tioles.
Resultados en bodega
Tres años de experiencias en bodegas de todo el mundo confirman la capacidad específica de SAUVY™ para producir tioles volátiles, especialmente 4MMP. Se realizaron 7 ensayos en Francia, Alemania, Estados Unidos, Nueva Zelanda y Chile en sauvignon blanc comparándola con una levadura tiólica conocida por su capacidad de producir 4MMP. El nivel final de este tiol fue de hasta un 41 % superior de media comparado con el control (Figura 3).
Además de su capacidad única para la liberación óptima de 4MMP, Sauvy™ mostró en la mayoría de los ensayos un perfil tiólico completo e intenso. Por ejemplo, los índices de aroma basados en el Valor de Actividad Odorante (Odor Activity Value, OAV) (Figura 4) en un sauvignon blanc de Gers, (Francia), 2019, mostraron que Sauvy™ presenta una mayor percepción tiólica vegetal así como un perfil aromático complejo con aromas a cítricos, tropicales y de frutas amarillas comparada con el control. Sauvy™ no solo mostró más aromas a boj sino también otras percepciones de aromas tiólicos.
Un panel de 36 catadores profesionales realizó un análisis sensorial en un sauvignon blanc de Burdeos (Francia) en 2018 destacando una alta complejidad con marcadas notas de «percepción de tiol vegetal» y «cítricos» en el caso de Sauvy™ comparado con el control (Figura 5). La percepción en boca era más fresca con una acidez significativamente superior y 26 de los 36 catadores prefirieron el vino fermentado con Sauvy™.
En el corazón de algunos de los sauvignon blanc más famosos, Marlborough (Nueva Zelanda), evaluamos el impacto de Sauvy™ sobre el aroma y el sabor, comparándola con una levadura típica del sauvignon blanc. Las uvas eran originarias de la subrregión de Rarangi (Marlborough) del año 2020. Los niveles de tioles (Figura 6) fueron notablemente superiores en las fermentaciones con Sauvy™. La cata posterior de esos vinos reveló una intensidad aromática y una percepción de tioles claramente superior (Figura 7).
Resultados en distintas condiciones de elaboración del vino
Además de su contribución aromática, SAUVY™ ha demostrado un notable resultado a nivel fermentativo. En 29 ensayos realizados a escala piloto y de bodega, bajo diferentes condiciones y en distintos países, los resultados confirmaron el buen desempeño de la fermentación y de la producción con diferentes niveles de NFA, especialmente en condiciones de NFA inicial alto o con una buena gestión de la nutrición de la levadura, así como bajo diferentes condiciones de temperatura.
Por ejemplo, a baja temperatura (14 °C), Sauvy™ fue capaz de completar la fermentación 5 días antes que la levadura de control. A pesar del alto nivel inicial de SO2, la duración de la fermentación fue menor con Sauvy™ y los vinos finales tuvieron un contenido de tioles significativamente superior (Figura 8).
Sauvy™ muestra también una sinergia con el nutriente específico Stimula Sauvignon blanc™ que asegura un óptimo consumo de precursores y una mayor producción de tioles volátiles (Figura 9)
Conclusión
El conocimiento más profundo de las bases genéticas responsables de la liberación de tioles volátiles y nuestra experiencia en la selección y caracterización de las levaduras enológicas nos han permitido seleccionar con éxito una nueva levadura enológica con una liberación óptima de compuestos de tioles varietales, especialmente 4MMP.
La levadura Sauvy™ posee dos copias de longitud completa del IRC7L/L y no tiene la mutación de T185A, lo que asegura una actividad β-liasa óptima y una liberación de tioles a partir de sus precursores.
Entre todas las levaduras enológicas seleccionadas a disposición de los enólogos, Sauvy™ muestra un potencial excepcional y único para la producción de vinos blancos aromáticos, intensos y frescos. Los vinos fermentados con Sauvy™ presentan perfiles aromáticos típicos descritos como boj, grosella, hoja de tomate, maracuyá y cítricos. Sauvy™ también aporta una sensación en boca refrescante y crujiente.
Referencias
[1] Roncoroni M, Santiago M, Hooks DO, Moroney S, Harsch MJ, Lee SA, Richards KD, Nicolau L, Gardner RC (2011), «The yeast IRC7 gene encodes a β-lyase responsible for production of the varietal thiol 4-mercapto-4- methylpentan-2-one in wine» (Food Microbiol. 28(5):926-935)
[2] Thibon C, Marullo P, Claisse O, Cullin C, Dubourdieu D, Tominaga T (2008), «Nitrogen catabolic repression controls the release of volatile thiols by Saccharomyces cerevisiae during wine fermentation» (FEMS Yeast Res 8: 1076–1086).
[3] Santiago M, Gardner RC (2015), «Yeast genes required for conversion of grape precursors to varietal thiols in wine» (FEMS Yeast Res. 15(5):fov034).
[4] Cordente AG, Borneman, AR, Bartel C, Capone D, Solomon M, Roach M, Curtin CD. 2019, «Inactivating mutaions in Irc7p are common in wine yeasts, attenuating carbon-sulfur β-lyase activity and volatile sulfur compound production» (Appl Environ Microbiol 85:e02684-18. https://doi.org/10.1158/ AEM.02684-1).
