Hacia una fermentación enológica de precisión con biotecnología microbiana

Un nuevo estudio científico revela cómo vesículas extracelulares liberadas por levaduras no convencionales pueden modular el metabolismo de Saccharomyces cerevisiae durante la fermentación alcohólica. Estos hallazgos abren la puerta a estrategias más precisas para influir en el perfil aromático del vino, optimizar el rendimiento fermentativo y adaptar la microbiota a distintos estilos enológicos.

La fermentación alcohólica es un proceso esencial en la elaboración del vino, dominado tradicionalmente por la levadura Saccharomyces cerevisiae. Sin embargo, la complejidad microbiana y los factores metabólicos que influyen en su desempeño siguen siendo objeto de investigación activa. En un artículo ya publicado (DOI: 10.1111/1751 7915.70168), investigadores exploran el papel de las vesículas extracelulares (EV, extracellular vesicles) procedentes de especies no-Saccharomyces para modular la expresión proteica y la represión catabólica del carbono en S. cerevisiae, utilizando medios sintéticos similares al mosto de uva.

Este estudio aporta claves sobre cómo las interacciones microbianas pueden alterar el metabolismo fermentativo, con implicaciones para el control de perfiles aromáticos, rendimiento y estabilidad del proceso enológico.

La práctica cada vez más frecuente de introducir especies no-Saccharomyces como cultivos iniciadores adicionales, en combinación con Saccharomyces cerevisiae tiene diversos objetivos. Inicialmente se trataba de recuperar características sensoriales de vinos obtenidos por fermentación espontánea. Pero cada vez se incorporan objetivos y criterios más específicos de selección. Entre ellos, la reducción del grado alcohólico, que es otra de las líneas de trabajo del grupo MicroWine del ICVV.

Tanto los resultados de laboratorio como la experiencia en la industria muestran que la utilización de nuevos cultivos iniciadores, que deben combinarse con S. cerevisiae para asegurar el final de fermentación, va más allá de los compuestos que producen directamente. De modo que las interacciones entre diferentes especies de levaduras contribuyen al éxito (o no) de la fermentación, tanto desde el punto de vista tecnológico como de su calidad.

Estas interacciones pueden ser de varios tipos y responder a diferentes mecanismos biológicos. El grupo MicroWine de la ICVV se ha especializado en estudiar las interacciones más directas. En un trabajo previo, el grupo demostró que las vesículas extracelulares de M. pulcherrima (una especie no-Saccharomyces) de uso creciente en enología, eran capaces, por sí solas (en ausencia de células vivas de la levadura correspondiente), de inducir cambios en la expresión génica de S. cerevisiae.

En este nuevo estudio se demuestra que las vesículas extracelulares de otras especies enológicas de levaduras son también capaces de inducir este tipo de efecto. El estudio de los cambios de expresión génica revela características distintivas para cada especie no-Saccharomyces, pero también algunos aspectos comunes.

Entre ellos, cabe destacar la aceleración de la síntesis de proteínas y mayor preferencia por los azúcares principales del mosto. Con una mirada antropocéntrica diríamos que S. cerevisiae apuesta por acelerar el crecimiento cuando percibe la presencia de levaduras competidoras a través de sus vesículas extracelulares.

Cuanto mejor conozcamos estos mecanismos de interacción, más herramientas tendremos para diseñar cultivos iniciadores mixtos que respondan a las demandas del sector y del consumo.

1. Modulación de la expresión proteica por EV

Las vesículas extracelulares de especies no Saccharomyces indujeron modificaciones específicas en la expresión proteica de S. cerevisiae. Algunas rutas metabólicas emergentes o secundarias fueron estimuladas frente a condiciones de control.

2. Atención a la represión catabólica

En presencia de esos EV, S. cerevisiae moderó la represión catabólica del carbono: esto significa que, bajo condiciones donde normalmente priorizaría glucosa u otra fuente dominante, la levadura mostró una mayor activación de rutas alternativas o enzimas normalmente reprimidas.

3. Implicaciones metabólicas

Las alteraciones implican una flexibilización en el metabolismo de la levadura frente a señales externas (las EV). Esto puede favorecer la expresión de rutas secundarias que contribuyen a aromas, metabolitos menos dominantes o incluso mejorar la adaptación frente a estrés nutricional.

4. Aspectos cuantitativos y temporales

Los cambios proteómicos no fueron estáticos: variaron a lo largo del tiempo de fermentación, lo que sugiere que la influencia de las EV está modulada por el estadio metabólico de la levadura.

5. Potencial para enología

Este hallazgo apunta a la posibilidad de diseñar consorcios microbianos o aditamentos (por ejemplo, fracciones cargadas de EV) como herramientas para ‘tutelar’ la fermentación, promoviendo perfiles aromáticos o mejoras de rendimiento, al modular el metabolismo de S. cerevisiae en formas más finas que simplemente mezclas de levaduras.

Este estudio forma parte de la corriente creciente que busca ver la fermentación no solo como una acción individual de S. cerevisiae, sino como un ecosistema microbiano con interacción entre especies y señales moleculares extracelulares (como las EV).

Para el sector vitivinícola, estas ideas tienen un interés real:

• Permiten concebir técnicas de co-inoculación o intervención molecular más sofisticadas, donde no solo se añade otra levadura, sino que se aprovechan señales extracelulares para modular rutas metabólicas específicas.
• Podrían contribuir a diseñar fermentaciones a la carta que potencien o atenúen ciertos metabolitos secundarios (aromáticos, glicerol, ésteres, etc.), sin comprometer la robustez fermentativa clásica.
• En condiciones límite de nutrientes o estrés, la capacidad de la levadura para flexibilizar rutas metabólicas puede favorecer la adaptación y evitar bloqueos o fermentaciones ‘cojas’.

Debe enfatizarse que, aunque los experimentos se hicieron en mosto sintético, los mecanismos descubiertos constituyen una base para evaluar intervenciones en condiciones reales (mosto de uva, fermentaciones industriales).