Complessità aromatica, ruolo dei non-Saccharomyces

Biodiversità microbica, la riscoperta e “redenzione” di una risorsa un tempo ritenuta negativa per le fermentazioni e oggi sempre più…

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Biodiversità microbica, la riscoperta e “redenzione” di una risorsa un tempo ritenuta negativa per le fermentazioni e oggi sempre più utilizzata per arricchire il profilo analitico e sensoriale dei vini

L’articolo Complessità aromatica, ruolo dei non-Saccharomyces è un contenuto originale di Vigne Vini.

La fermentazione del mosto d’uva, è un complesso processo biochimico dove i lieviti svolgono un ruolo fondamentale nella trasformazione degli zuccheri in etanolo, anidride carbonica e altri composti che influenzano in maniera determinante il profilo analitico e sensoriale del vino. L’impiego generalizzato di colture selezionate appartenenti alla specie Saccharomyces cerevisiae è sicuramente la più importante innovazione biotecnologica in vinificazione. Tuttavia, tale applicazione anche se ha permesso, da una parte di controllare in maniera più efficace il processo fermentativo, dall’altra di determinare una semplificazione della microflora che partecipa alla fermentazione con conseguente minore apporto alla composizione del prodotto finale. Nel ultimi decenni, sono stati ottenuti notevoli progressi riguardo l’ecologia, la fisiologia, la biochimica e la biologia molecolare dei lieviti coinvolti sia nel processo fermentativo che in tutta la filiera produttiva del vino. In particolare, numerosi studi sono stati condotti per valutare l’impatto del lievito sulla composizione analitica e sulle proprietà sensoriali del vino (Anfang et al., 2009; Comitini et al., 2011; Sadoudi et al., 2012 ). Da tali studi, è emerso che l’apporto del lievito sul processo fermentativo è più complesso di quanto precedentemente ritenuto ed i lieviti non-Saccharomyces (NS) possono svolgere un ruolo rilevante nel determinare il profilo analitico e sensoriale e la complessità aromatica del vino.

Complessità aromatica e caratterizzazione dei vini

In passato, l’idea che si aveva dei lieviti NS di ambito vinario era spesso legata ad un loro effetto negativo sul prodotto finale, poiché tali lieviti erano rinvenuti e associati ad arresti di fermentazione e/o a vini che presentavano evidenti difetti. Inoltre, le prove di valutazione della loro attitudine enologica condotte in purezza, mostravano alcune limitazioni quali la ridotta velocità di fermentazione e la bassa capacità alcoligena. Tuttavia, due aspetti devono essere presi in considerazione: i) la possibilità di selezionare ceppi all’interno di ampie popolazioni; ii) la condizione di coltura mista, quella cioè, che si attua nelle fermentazioni spontanea dei mosti. Attualmente, l’impiego delle fermentazioni multistarter controllate in ambito enologico, ovvero l’inoculo di un ceppo starter di S. cerevisiae con colture selezionate di lieviti NS, è una strategia fermentativa proposta e utilizzata per migliorare il profilo sensoriale dei vini ed aumentarne la complessità. Attualmente, numerosi sono i lavori presenti in letteratura che evidenziano il ruolo positivo dei lieviti NS selezionati ed il loro utilizzo in fermentazioni miste con colture starter di S. cerevisiae (Ciani et al., 2010). Questa strategia fermentativa può soddisfare la crescente domanda di nuove colture di lievito adattate a diversi tipologie e stili di vini. Per tale motivo, l’allestimento di fermentazioni miste con ceppi NS selezionati e S. cerevisiae, inoculato per assicurare una fermentazione completa, è una delle principali sfide di ricercatori ed enologi. A tale proposito, è importante sottolineare che una corretta gestione delle fermentazioni miste permetterà ai produttori di adattare i vini alle mutevoli esigenze dei consumatori ed esaltare alcuni caratteri tipici del prodotto finito.

Diverse sono le specie di NS valutate e proposte per le fermentazioni miste controllate per ottenere obiettivi specifici. Le prime proposte sperimentali sulle colture miste in vinificazione hanno riguardato la disacidificazione biologica di mosto e/o vino con ceppi di Schizosaccharomyces pombe e colture sequenziali di Torulaspora delbrueckii per ridurre il contenuto di acidità volatile. Successivamente, ceppi di Lachancea thermotolerans, caratterizzati dalla produzione di rilevanti quantità di acido L(+)-lattico, sono stati proposti in fermentazioni sequenziali per incrementare l’acidità totale e conseguentemente innalzare il pH dei vini. Con lo scopo di incrementare il contenuto di glicerolo nei vini, è stato proposto in co-inoculo o in sequenziale con S. cerevisiae, l’uso di Candida stellata (Starmerella bacillaris, Starmerella bombicola). Oltre alle specie sopramenzionate, altri lieviti NS appartenenti ai generi Metschnikowia, Hanseniaspora, Wickerahmomyces, Pichia e Zygosaccharomyces possono influenzare positivamente il profilo aromatico dei vini sia mediante la produzione di aromi fermentativi (esteri, acetali, alcoli superiori), sia mediante le attività enzimatiche che determinano la liberazione degli aromi primari legati. A tale proposito talune specie di NS mostrano una attività idrolitica nei confronti dei precursori aromatici incrementando la produzione di aromi varietali quali alcoli terpenici, tioli volatili e norisoprenoidi. L’inoculo di colture selezionate di NS in fermentazioni miste controllate sarà quindi impiegato e modulato in funzione del substrato, delle condizioni fermentative e degli obiettivi prefissati. Per ottimizzare le fermentazioni miste e sfruttare le caratteristiche positive dei lieviti NS è importante, tuttavia, approfondire le conoscenze sulle interazioni tra i lieviti che partecipano al processo fermentativo multistarter.

Il ruolo nel controllo dei microrganismi indesiderati

I lieviti NS di ambito enologico oltre a produrre composti di fermentazione ed interagire con il S. cerevisiae aggiungendo complessità ai vini, possono svolgere anche un ruolo di controllo della microflora lievitiforme che è naturalmente presente in tutta la filiera produttiva del vino. A tale proposito, oltre ai già noti lieviti killer S. cerevisiae impiegati come starter commerciali, sono stati individuati e proposti anche i lieviti killer NS che possono svolgere un’azione antimicrobica. Per esempio, il lievito Tetrapisispora phaffii ha potenziali applicazioni pratiche in ambito enologico per il biocontrollo dei lieviti apiculati nelle fasi pre-fermentative (Comitini e Ciani, 2010). Alcuni NS di interesse vinario sono stati individuati e proposti per il controllo dei lieviti Brettanomyces/Dekkera,  sia nelle fasi di fermentazione che di affinamento in botte. Lo sviluppo di tali lieviti alterativi rappresenta una delle maggiori problematiche in vinificazione e una reale minaccia in cantina determinando nei vini, odori sgradevoli e incrementi di acidità volatile. Le pratiche attualmente utilizzate per combattere i Brettanomyces non sono pienamente soddisfacenti ed una alternativa biologica, potrebbe essere l’impiego di zimocine con effetto inibente specifico verso tali lieviti. Tra queste, alcune colture di lievito appartenenti alle specie Wickerhamomyces anomalus e Kluyweromyces wickerhamii (Comitini et al., 2004), Pichia membranifaciens (Santos et al., 2009) e Torulaspora delbrueckii (Ramírez et al., 2015; Villalba et al., 2016) hanno mostrato promettenti risultati, che tuttavia devono essere ulteriormente approfonditi per una loro possibile applicazione nel controllo di lieviti spoilage.

Altre interessanti interazioni microbiche possono essere favorevolmente sfruttate nelle fermentazioni miste NS/S. cerevisiae per controllo dei lieviti indesiderati o alterativi. Per esempio, recentemente è stato individuato il comportamento antagonista di Metschnikowia pulcherrima nei confronti dei lieviti maggiormente rappresentati in mosto e vino come alcune specie di NS potenzialmente alterative tra cui Brettanomyces/Dekkera, Hanseniaspora e Pichia (Oro et al., 2014). Questi risultati preliminari rappresentano la base per future indagini sul potenziale uso di ceppi selezionati di M. pulcherrima  che hanno già mostrato valide attitudini enologiche da impiegare in fermentazioni multistarter con S. cerevisiae, con il duplice obiettivo di migliorare e caratterizzare i vini e favorire il controllo dei lieviti indesiderati come i Brettanomyces/Dekkera.

La riduzione del contenuto alcolico

Tra le diverse potenzialità nell’uso di colture selezionate di lieviti NS in vinificazione, la riduzione del contenuto alcolico dei vini è sicuramente un aspetto da investigare e approfondire. Negli ultimi decenni, infatti, si è registrato un progressivo incremento del contenuto di etanolo nei vini causato sia dai cambiamenti climatici, che dalle tendenze di mercato orientate verso vini ben strutturati, corposi e con una maturità fenolica ottimale. Mantenendo tali caratteristiche dei vini, la riduzione del contenuto alcolico sarebbe tuttavia auspicabile e potrebbe essere ottenuta utilizzando strategie naturali di tipo microbiologico. Nello specifico, potrebbero essere utilizzati ceppi NS caratterizzati da un metabolismo respiro-fermentativo e da un metabolismo del carbonio diverso dal S. cerevisiae. Per quanto riguarda il primo aspetto, la maggior parte dei lieviti NS fermentanti di ambito vinario sono Crabtree negativi, cioè in presenza ossigeno e alte concentrazioni zuccherine preferiscono respirare piuttosto che fermentare gli zuccheri, differentemente dal S. cerevisiae (Crabtree positivo) che in tali condizioni comunque fermenta la fonte di carbonio. L’altro aspetto riguarda il metabolismo del carbonio e l’equilibrio tra fermentazione alcolica e fermentazione glicero-piruvica. Nelle normali condizione di vinificazione il S. cerevisiae mostra una limitata deviazione della fermentazione alcolica esibendo alti rendimenti in etanolo e conseguentemente ridotte quantità di glicerolo e composti secondari derivanti dall’acido piruvico (fermentazione glicero-piruvica). Differentemente, alcune specie e ceppi di NS mostrano bassi rendimenti in etanolo ed una rilevante produzione di composti secondari quali glicerolo, acido succinico, acido lattico o altri composti in funzione delle specie di lievito. Recenti indagini hanno indicato che entrambi questi approcci sono promettenti per limitare la produzione di etanolo e allo stesso tempo ottenere dei vini con caratteristiche desiderate. Indagini sistematiche sul rendimento in etanolo ed efficienza fermentativa hanno messo in evidenza che alcune specie di NS vinari quali S. bombicola, S. bacillaris, M.pulcherrima, H. uvarum, L. thermototolerans, Zygosaccharomyces spp., esibiscono ridotti rendimenti in etanolo. Prove di fermentazione multistarter, in particolare mediante inoculo condotte con ceppi NS selezionati sia in anaerobiosi che in condizioni di ossigenazione controllata, hanno messo in evidenza una riduzione del contenuto finale di etanolo rispetto al fermentazioni condotte in purezza con lo starter di S. cerevisiae (Contreras et al., 2014; Quiros et al., 2014; Canonico et al., 2016; Ciani et al., 2016). I risultati sono ancora preliminari e le conoscenze relative a questa strategia sono frammentarie e limitate, e ulteriori indagini sono necessarie per la messa a punto del processo e per la comprensione delle modalità di formazione di composti secondari in funzione dell’etanolo prodotto.

 

Dipartimento di Scienze della Vita e dell’Ambiente, Università Politecnica delle Marche, via Brecce Bianche, 60131 Ancona.

 

Leggi l’articolo completo su VigneVini n. 3/2016.

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