La inoculación de no-Saccharomyces permite nuevas biotecnologías de fermentación

Si el uso de cepas de Saccharomyces cerevisiae aplicadas como levadura secas activas se extendió en las bodegas de forma sistemática a partir de los años 80 del siglo XX, es en la última década cuando observamos un desarrollo cada vez más importante del uso de levaduras no-Saccharomyces.

Actualmente, especies como:Torulaspora delbrueckii, Schizosaccharomyces pombe, Lachancea (Kluyveromyces) thermotolerans, Metschnikowia pulcherrima y Pichia kluyveri, se producen a nivel comercial y se distribuyen como levadura seca activa (Morata y Suárez Lepe, 2016). Algunas levaduras no-Saccharomyces presentan una morfología, fisiología y reproducción similar a S. cerevisiae (Fig. 1a), pero otras presentan especificidades: como las esporas en forma de sombrero en P. anomala (Fig. 1b), la forma bacilar de gran tamaño con formación de esporas esféricas en tétrada lineal como en S. pombe (Fig. 1c) o la gemación bipolar –apiculada– y la esporulación formando ascas romboidales como Saccharomycodes ludwigii (Fig. 1d). Las levaduras no-Saccharomyces pueden ser aeróbicas o fermentativas y presentar reproducción sexual con formación de ascosporas (teleomorfas) o solo reproducción vegetativa por gemación (anamorfas). Del mismo modo, su poder fermentativo y tolerancia al etanol son muy variables, en función de la especie, pero muchas de ellas tienen un poder fermentativo medio o bajo.

Fig. 1. Microscopía óptica de diferentes especies de levaduras. a) Saccharomyces cerevisiae en fermentación, y cultivos esporulados de: Pichia anomala b), Schizosaccharomyces pombe c) y Saccharomycodes ludwigii d).

Las levaduras no-Saccharomyces permiten mejorar distintos aspectos enológicos (Tabla 1), dando mayor complejidad aromática, potenciando aromas varietales, resaltando la estructura o mejorando el color de los vinos (Suárez Lepe y Morata, 2015). Su uso normalmente tiene que ir asociado al empleo de S. cerevisiae en fermentaciones mixtas o secuenciales porque muchos no-Saccharomyces presentan poder fermentativo medio-bajo. Del mismo modo que en S. cerevisiae, en levaduras no convencionales, los procesos de selección pueden mejorar de forma sustancial la calidad, si se utilizan cepas concretas de una especie en las que se han buscado la expresión de propiedades positivas para la elaboración de vinos. En este proceso, los criterios de selección de tipo general, que mejoren su rendimiento enológico, y otros más específicos, que mejoren parámetros concretos según el tipo de vino a elaborar, hacen que las cepas mejoren los valores promedio de una especie, y por tanto sean más adecuadas para su uso en bodega.

Tabla 1. Algunas especies de levaduras no-Saccharomyces y sus propiedades de interés enológico.

Habitualmente se piensa que dado que la fermentación de los mostos se produce mayoritariamente por la especie S. cerevisiae, esta es la levadura predominante en la microbiota de las uvas en el momento de recolección, y no es siempre así. Las levaduras que predominan son Pichia sp., Candida sp. y Metschnikowia sp., todas de poder fermentativo medio bajo y frecuentemente con una producción de acidez volátil elevada. La existencia de este conjunto de especies y su evolución durante la fermentación hace que los vinos de fermentaciones no inoculadas parezcan más complejos, precisamente por la intervención metabólica de tantas sp. y cepas distintas

Las antiguas fermentaciones super 4 en las que se enriquecía el mosto con alcohol por encima del 4% v/v buscaban desplazar de la fermentación estas cepas de baja tolerancia al etanol e insuficiente poder alcoholígeno. Con esta técnica, se pretendía una fermentación dirigida principalmente por S. cerevisiae, para dar mayor seguridad al enólogo en una época en la que las condiciones sanitarias y tecnológicas de la fermentación eran más difíciles de controlar.

La fermentación espontánea se basa en el principio de sucesión según el cual al comienzo predominan las levaduras apiculadas como Kloeckera sp., después las de poder fermentativo medio como Metschnikowia sp., y al final los Saccharomyces. Esto sucede en función de su tolerancia al etanol y de su poder fermentativo. El uso de no-Saccharomyces como cultivos puros mejora este proceso espontáneo, permite la fermentación con distintos tipos de especies de modo simultáneo o sucesivo, y favorece la elaboración de vinos más personales. Al mismo tiempo, como las cepas que se utilizan han sido previamente seleccionadas se reducen riesgos como la elevación de acidez volátil, la producción de metabolitos azufrados que creen defectos de reducción y se puede controlar la cinética fermentativa y la metabolización de los azúcares. Y en definitiva aproximan los vinos así obtenidos, a los vinos más ecológicos, entendiendo que este vocablo hace referencia al nicho de la microbiota que interviene en las fermentaciones espontáneas.

La inoculación de no-Saccharomyces permite nuevas biotecnologías de fermentación, sin las cuales no serían posibles y que inciden en la mejora de la complejidad y la calidad de los vinos. Haciendo inoculaciones con no-Saccharomyces se pueden producir fermentaciones con especies cuya coexistencia es muy difícil naturalmente en una fermentación espontánea. En la Fig. 2 se observa la fermentación de un mosto en el que coexisten poblaciones elevadas de S. cerevisiae, S. pombe, S. ludwigii y K. apiculata.

Fig. 2. Microscopía óptica de un mosto en fermentación coinoculado con diferentes especies: a) Saccharomyces cerevisiae, b) Schizosaccharomyces pombe c) Saccharomycodes ludwigii y d) Kloeckera apiculata.

Para lograr un buen funcionamiento en las fermentaciones no inoculadas es muy importante la carga microbiana que trae la uva, la dosis de levadura, y el momento de inoculación. También es importante considerar el efecto del SO₂ ya que algunas especies de no-Saccharomyces son mucho más sensibles que S. cerevisiae. Si utilizamos un no-Saccharomyces como M. pulcherrima en un mosto con una carga elevada de levaduras de alto poder fermentativo, un nivel también alto de SO₂ y una dosis de inoculación baja, será difícil que la levadura pueda implantarse y expresar su metaboloma. Por lo tanto, el control de la microbiota inicial del mosto se hace más interesante cuando pretendemos implantar no-Saccharomyces. El problema es que las técnicas térmicas de tratamiento de mostos, incluso las flash-pasterizaciones afectan mucho la calidad sensorial. El empleo de nuevas técnicas de preservación no térmicas como: altas presiones (Morata et al. 2015a), irradiación (Morata et al. 2015b) y la luz UV, reducen la carga de levaduras inicial mejorando la implantación, sin afectar la calidad sensorial del mosto.

Dado que muchos de los no-Saccharomyces que se utilizan tienen un poder fermentativo medio o bajo, es necesario aplicarlos junto con S. cerevisiae de forma mixta o secuencial (Fig. 3), para agotar completamente los azúcares del mosto. El uso de una técnica u otra depende de lo que se quiera conseguir. Quizá desde el punto de vista técnico, las inoculaciones mixtas son más cómodas, porque solo se añade un cultivo al comienzo de fermentación, aunque el ratio de poblaciones tiene que ser adecuado para permitir un correcto desarrollo y expresión del no-Saccharomyces.

Fig. 3. Aplicación de no-Saccharomyces de bajo poder fermentativo junto con S. cerevisiae en: a) coinoculación o cultivo mixto y b) inoculación secuencial.

Las fermentaciones secuenciales pueden favorecer una mayor expresión de la cepa de no-Saccharomyces, pero precisan una doble inoculación al principio del no-Saccharomyces y posteriormente de S. cerevisiae. Y un mayor control de la etapa inicial, en la que el no-Saccharomyces evoluciona solo, especialmente, si además y como sucede frecuentemente, lo utilizamos con bajos niveles de SO₂.

El uso de no-Saccharomyces abre por tanto un abanico de nuevas biotecnologías para la mejora de la calidad y complejidad de los vinos. Una aplicación que posiblemente se desarrollará más en el futuro, es el uso de no-Saccharomyces en la crianza y envejecimiento de vinos, con especial interés en la crianza sobre lías (Palomero et al. 2009), asociada o no, al uso de técnicas emergentes para acelerarla (Kulkarni et al. 2015, Liu et al. 2015).

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