Estudios de genómica y transcriptómica comparadas en levaduras para la revelación aromática en la producción de vinos

Resumen

Entre la gran diversidad microbiana asociada al vino, las levaduras destacan por ser responsables de la fermentación alcohólica y de la liberación de una gran variedad de metabolitos determinantes de la calidad sensorial del vino. Desde el inicio de la vinificación, las levaduras han estado sometidas a las severas condiciones de la fermentación del vino (alta osmolaridad y concentración de etanol, bajo pH, agotamiento de nutrientes, interacciones con otros microorganismos), que han supuesto la aparición de cepas altamente adaptadas al vino y capaces de contribuir positivamente a sus propiedades. Entre los mecanismos metabólicos de las levaduras con un impacto sensorial en el vino destaca la liberación de tioles aromáticos (4MSP, 3SH y 3SHA). Las levaduras son capaces de internalizar los precursores de los tioles en el mosto (conjugados con cisteína o glutatión) y después liberar los correspondientes tioles volátiles gracias enzimas ß-liasas. Pese a dominar la fermentación alcohólica, Saccharomyces cerevisiae tiene una limitada capacidad de liberación enzimática de tioles, consecuencia directa de que la mayoría de sus cepas vínicas son portadoras de un alelo delecionado del gen IRC7 - ß-liasa responsable directa de la producción de 4MSP-, codificante para una enzima menos funcional (IRC7S). En este contexto, se estudió la distribución de alelos IRC7 en distintas poblaciones de cepas de S. cerevisiae, confirmándose que la prevalencia mayoritaria de IRC7S es exclusiva del vino, siendo minoritaria en otras poblaciones domesticadas y estando completamente ausente en poblaciones salvajes. Se demostró, además, que las cepas vínicas homocigotas para IRC7S (HS) muestran una ventaja fenotípica frente a las cepas homocigotas para el alelo wild-type de IRC7. Aunque se observó que ciertas actividades, relacionadas directamente con la actividad enzimática de Irc7p, pueden contribuir al fenotipo ventajoso de las cepas HS, en este estudió se identificaron una serie de variantes genéticas que co-ocurren significativamente con el alelo IRC7S, que podrían explicar el patrón fenotípico de las cepas HS, y por tanto, a su alta prevalencia en el vino. Confirmada la menor capacidad de la mayoría de las cepas vínicas de S. cerevisiae de producir tioles varietales, se exploró el uso de levaduras no-Saccharomyces (Torulaspora delbrueckii y Metschnikowia pulcherrima), en fermentaciones secuenciales junto con S. cerevisiae, como estrategia alternativa para la mejora de la propiedades aromáticas del vino. El uso de estas levaduras incrementó la concentración de tioles en el vino, especialmente de 4MSP por parte de T. delbrueckii. Este incremento en la concentración de tioles, junto con la reducción del contenido en aromas fermentativos que pueden tener un efecto enmascarador de aromas minoritarios, supuso una mejora en la percepción tropical y la tipicidad varietal. Además, las fermentaciones secuenciales con las levaduras no-Saccharomyces provocaron la disminución del contenido en ácido acético y etanol, y el aumento del contenido en glicerol, con un impacto sensorial positivo en los vinos. La menor capacidad fermentativa de las levaduras no-Saccharomyces hace que su uso en vinificación se restrinja a condiciones de co-inoculación con S. cerevisiae. En este contexto, se exploró el efecto fenotípico y transcripcional de la interacción con T. delbrueckii en S. cerevisiae bajo dos concentraciones de amonio. El amonio, empleado comúnmente como fuente de nitrógeno para permitir una correcta cinética fermentativa, tiene un impacto negativo en la liberación de compuestos aromáticos, como los tioles. Así, se demostró que la co-inoculación de levaduras, no solo afecta al perfil químico de los vinos, sino también a la respuesta de las levaduras a la alta concentración de amonio, observándose que el efecto de la interacción con T. delbrueckii parece reducir el impacto de la alta dosis de amonio en S. cerevisiae, tanto a nivel fenotípico como transcripcional.