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Genética de levaduras
Introducción a cargo de Enric Bartra
Biólogo y enólogo
Sección de I+D enológica
Estación de Viticultura y Enología de Vilafranca del Penedès
Instituto Catalán del Vino (Incavi)

El uso de levaduras seleccionadas se puede ver como una garantía más de control sobre el vino final aunque nadie debe olvidar que este control debe ir emparejado con las características de la uva y del higiene y prácticas enológicas de antes y después de la fermentación.

Una vez que el enólogo ha tenido a su disposición materiales, diseño y conocimientos con los que reducir la población e influencia de las levaduras y bacterias del ambiente, ha podido observar la influencia de usar una u otra levadura sobre las características del vino final.

Al principio sólo se buscaba una levadura capaz de terminar la fermentación y producir una cantidad mínima de acidez volátil. Si bien estos aspectos siguen i seguirán siendo primordiales, las demandas a las nuevas selecciones han sido crecientes: producción limitada de urea, formación mínima de espuma, factor killer, formación de compuestos aromáticos, resistencia al alcohol, etc.

Centros de I+D como el CSIC, el Incavi, las universidades y las escuelas especializadas necesitan trabajar más con unos objetivos marcados por el sector y con el soporte institucional que permita mantenernos competitivos con otros países con mucha menos superficie y tradición vinícola.

Sin duda, este dossier que ACE Revista de Enología dedica a las levaduras enológicas puede ser una contribución a la divulgación de conocimientos que ayuden a avanzar la enología de nuestro país a nivel internacional.

El hecho es bastante significativo, cuando en Estados Unidos resulta difícil vender los vinos de las variedades más internacionales sin una pincelada o, en la mayoría de los casos, una saturación de roble; traducido a Europa, quiere decir un cambio significativo en el concepto de crianza en barrica, donde hasta hace poco muchas de las bodegas de las más prestigiosas regiones vitivinícolas de la península Ibérica se vanagloriaban de tener voluminosos parques de barricas viejas para crianza, y para las que lo importante era el número de barricas embaladas. Es evidente que las nuevas tendencias, por lo menos en lo relativo al mercado de la exportación, han supuesto un cambio gradual hacia más roble nuevo. No es, pues, de extrañar la imaginación de nuevas prácticas en la utilización del roble en el vino, cuando supone una fracción de importancia creciente en la valoración económica del precio final de una botella de vino. Pero desde el punto de vista técnico quedan varias preguntas a plantearse, como qué relación hay entre el roble y la calidad de un vino, quién define la calidad de los vinos, qué influencia tiene el envejecimiento en los aspectos cromáticos y cuál es la aportación real del roble al vino.

El dossier que ACE Revista de Enología dedica al envejecimiento del vino en madera puede dar respuestas parciales a algunas de estas cuestiones, no sin antes mencionar que una barrica, transcurridos aproximadamente cuatro o cinco años, cede muy pocos compuestos aromáticos al vino y sí, en cambio, incrementa el riesgo de contaminaciones microbiológicas.

 
Enología y genética
Redacción
Las levaduras como un grupo

Taxonómicamente, las levaduras del vino pertenecen al phylum Ascomicetos, clase Hemiascomicetos, familia Saccharomycetae, con unas 20 especies del género Saccharomyces de diferentes orígenes geográficos. La sistemática de las levaduras, de tan conocida que es, parece que debe estar bien definida; no obstante, no hay unanimidad en la clasificación de las especies del género Saccharomyces más utilizadas en la vinificación: en ocasiones se pueden encontrar referencias a las variedades bayanus o uvarum como una subdivisión de la especie S. cerevisiae, pero tampoco no es infrecuente que se consideren especies diferentes del mismo género. Esta situación contrasta fuertemente con los conocimientos y la clasificación que tenemos de las variedades del otro organismo implicado en la elaboración del vino: Vitis vinifera. Por tanto, vemos que todavía hay que superar algunas dificultades para distinguir entre diversas variedades de Saccharomyces cerevisiae presentes en un mosto no estéril. Ésta constituye una de las principales aplicaciones de la genética en la enología actual.

Levaduras en el vino

Saccharomyces es el responsable de la transformación del mosto en vino, y lo es gracias a la fermentación, una peculiaridad metabólica del grupo. En el transcurso del proceso hay cambios sustanciales en la composición del sustrato de reacción, el mosto, que pasa a ser un medio en el que predominan los azúcares a ser un líquido rico en alcohol que ha perdido el gusto dulce y floral del mosto para adquirir un complejo sabor con numerosos componentes. No hay que olvidar que este cambio en la composición es el responsable de que el producto final, el vino, tenga un complejo perfil organoléptico

La calidad de los vinos es una consecuencia directa de la evolución de la flora microbiana del mosto durante la fermentación. El mosto funciona como un pequeño ecosistema donde, en condiciones naturales, se suceden las poblaciones de microorganismos espontáneos. Las condiciones ambientales evolucionan de forma constante y crean competencias entre los organismos: las levaduras de los géneros Kloeckera, Hanseniaspora, Candida y Pichia, resistentes a altas concentraciones de azúcares, crecen durante los primeros estadios de la fermentación; a medida que se modifica la composición del medio acaban muriendo o dejando paso a las especies resistentes al etanol del género Saccharomyces, que completan el proceso como levadura dominante. La evolución de las prácticas enológicas ha conllevado la utilización preferente de cepas seleccionadas. Una única cepa, conocida y controlada, es responsable de la etapa fermentativa de la vinificación. El control es posible gracias a la posición ventajosa que le damos a la cepa seleccionada: se inocula a partir de cultivos ya arrancados, mientras que las cepas endógenas se encuentran en un período de latencia que les impide competir con el pie de cuba.

Propiedades de las cepas seleccionadas

Hay dos propiedades biológicas de la cepa que son seleccionadas para garantizar el control sobre la fermentación y que, al ser tan evidente, a menudo pasan desapercibidas: la estabilidad de la cepa y su rendimiento. Debemos estar seguros que la cepa mantendrá sus propiedades en unas condiciones de conservación adecuadas, y que el rendimiento de la fermentación será alto y reproducible.

Una vez establecidos los requerimientos biológicos descritos, hay que considerar las propiedades funcionales o tecnológicas de las cepas. Una forma sencilla de clasificarlas es según los requisitos ambientales, tales como la concentración de metabolitos que toleran o se precisan para iniciar con éxito la fermentación, o la temperatura óptima de desarrollo: la mayoría lo hace entre 12 y 36º C; si la temperatura óptima es menor de 30º se denominan criófilas, si se encuentra entre 25 y 35º son mesófilas, y si la temperatura a la que se desarrolla preferentemente es mayor de 35º C se denominan termófilas. Los criterios que marcan esta división son tecnológicos. La levadura seleccionada para resistir una vinificación en tinto, con una temperatura suficiente para asegurar la transferencia de sustancias para maceración será diferente del destinado a realizar una fermentación rápida, sin maceración y a temperaturas inferiores a los 18º C.

Con todo, esta sencilla división no es suficiente para satisfacer la necesidad de diferenciar entre troncos según el subproducto de fermentación que originan, elementos fundamentales en el perfil del vino y parámetros que mueven la exigencia del consumidor. Se requiere una nueva división a partir de otras propiedades tecnológicas de las cepas.

Las clasificaciones que nos proporciona la industria de la levadura aúnan los diferentes criterios descritos (figura 1), y permiten una selección basada en:

• Características enológicas (velocidad de inicio de fermentación, resistencia a temperatura, rendimiento alcohólico, acidez volátil, capacidad desacidificante, estabilidad del color, expresión tánica, etc.).
• Tipología del vino en el que las cepas seleccionadas pueden desarrollar mejor sus propiedades metabólicas (blanco varietal, rosados, cavas y espumosos, tintos jóvenes o crianzas).
• Afinidad varietal de uvas (uva blanca: albariño, godello, zalema, xarel·lo; uva negra: garnacha, cabernet sauvignon, pinot, cariñena, etc.).
Una aguda radiografía de las cepas ofertadas casi permite al elaborador pedir "a la carta" las levaduras que fermentarán su mosto.

Tendencias de mercado

La elección de una cepa enológica ha pasado de estar básicamente guiada por la cinética de la fermentación de la levadura a obedecer a criterios de selección que tienen en cuenta la aportación de la cepa en la calidad organoléptica del vino. Lo importante es prever, más que observar, los resultados de sus aplicaciones.

En el mercado actual de las levaduras, dos marcadas tendencias impulsan la demanda de cepas. Por una parte, se piden cepas que se adapten a las propiedades del medio, respetándolas y hasta potenciándolas. Últimamente, sin embargo, ha aumentado el interés por cepas que aportan determinadas características organolépticas al producto. Según la evolución del mercado, todo parece indicar que una tendencia va a suceder a la otra, de forma que esta segunda dibuja el futuro de la industria de la levadura enológica.

Algunas de las características apreciadas en las cepas tecnológicas son: tiempos cortos de inicio de la fermentación, resistencia a temperaturas extremas en el proceso fermentativo, resistencia al etanol; bajo rendimiento alcohólico por gramo de azúcar, equilibrio en la producción de glicerol frente al etanol, resistencia y baja producción de sulfhídrico, actividad glucosidásica para liberar a los terpenos de los polisacáridos que los unen, potenciación de la producción de acetatos de alcohol superiores, eficaces extracción de taninos y antocianos, así como muchas otras características que, evidentemente, se seleccionarán según las necesidades del producto y la variedad de uva de origen.

Una de las propiedades más valoradas de estas cepas controladas es la pureza; las empresas aseguran que se acerca al 100%, a pesar que esta afirmación sólo se puede certificar mediante técnicas de análisis de DNA. En este sentido, las empresas ofrecen cepas con un abanico de propiedades "a la carta", aunque aún dentro de márgenes de oscilación limitados. Se trata de cepas comercializadas en forma de extracto seco, cuyas garantías abrazan la estabilidad, la continuidad y el comportamiento biológico y tecnológico. Pero tan sólo unas pocas compañías están en condiciones de aportar trabajos científicos consistentes que garanticen las calidades ofrecidas, y aún son menos las empresas que hayan realizado análisis genéticos de sus cepas. Recomendamos, especialmente, consultar la información que, sobre las propias cepas, que los proveedores ponen al alcance del enólogo. Así, destaca la que ofrecen AEB, el Institut Oenologique de Champagne y Lallemand, por su calidad, rigor y extensión.

Caracterización molecular

En biotecnología enológica, la genética y las técnicas de biología molecular se aplican regularmente, en general por parte de las empresas que proporcionan cepas tecnológicas con pureza y propiedades certificadas. A menudo se realiza gracias a convenios existentes con grupos de investigación publica en universidades u organismos gubernamentales, aunque tampoco es raro que las propias empresas especializadas lleven a cabo los procesos biotecnológicos necesarios para la selección de las levaduras.

La tecnología empleada se basa en la manipulación del DNA de las levaduras y su comparación entre cepas. Las técnicas, altamente, especializadas, son la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), la electroforesis en campo pulsado (ECP), el estudio del DNA mitocondrial y el análisis del polimorfismo del fragmento de restricción (RLPF). Básicamente, con la aplicación de estas técnicas se persiguen dos objetivos: la descripción y la modificación. En el primer caso, la identificación genética de levaduras debe permitir el conocimiento definitivo de la taxonomía de Saccharomyces, una taxonomía fiable que permita certificar si ciertas propiedades son o no inherentes a la especie o la variedad en estudio. En cuanto a la modificación, se pretende obtener cepas con nuevos patrones de propiedades. Gracias a esta tecnología se controla la calidad de las levaduras, desde el punto de vista de la identidad y la pureza; se realizan estudios de estabilidad de las cepas antes de la producción industrial; se sigue la implantación de las levaduras durante la fermentación; se practican cruces entre esporas de S. cerevisiae para la purificación de caracteres seleccionados, o se fusionan protoplastos entre cepas de Saccharomyces y no Saccharomyces y, últimamente, se están llevando a cabo estudios de organismos modificados genéticamente, aunque sólo sea en el ámbito de la investigación.

Modificaciones genéticas de levaduras enológicas

Hay obstáculos a salvar antes de la utilización de levaduras modificadas genéticamente para la producción de vino comercializable. Intentaremos analizar el porqué de estas dificultades, pero un hecho es innegable: el interés de la industria existe.

En el año 1996 se obtuvo la secuencia genómica completa de los 16 cromosomas de Saccharomyces cerevisiae. Después de cuatro años, la utilización de la información disponible en bancos de datos públicos ha quedado prácticamente circunscrita al ámbito de la investigación. Esta situación no resiste la comparación con la aplicación que ya se está dando de la reciente obtención de la secuencia completa del genoma humano, diferencias taxonómicas aparte. Es evidente que hay algo que frena la más que posible aplicación del conocimiento de los genes de Saccharomyces y su organización en el ámbito industrial.

No decimos nada nuevo al afirmar que las administraciones todavía no han aceptado modificar la reglamentación que permitiría la comercialización de las llamadas levaduras transgénicas, por bien que intervengan indirectamente en la investigación que lleva a la obtención de nuevas cepas modificadas por técnicas de ingeniería genética, mediante financiación estatal, gubernamental o comunitaria. Una posibilidad es que las administraciones hayan optado por esperar que, en un futuro, las palabras modificado genéticamente no provoque en el público reacciones desfavorables, o que directamente vean en estas técnicas algo sospechoso para la seguridad humana.

Por otra parte, y además de la negativa de los organismos competentes a autorizar la utilización comercial de los organismos modificados genéticamente en enología, hay que contar con la oposición de aquellos productores que consideran que se está pervirtiendo una enología en la que todos los productos son naturales. Pero quizás se trate de algo más que eso… La posibilidad de transformar una levadura que fermente un chenin blanco y le dé el aroma de un chardonay, o que le proporcione el aroma de vanillina sin necesidad de gastar mucho dinero en un barril de roble es lo que la industria considera muy estimulante y algunos productores encuentran inquietante.

Para los implicados en la investigación y el desarrollo de las “levaduras a medida”, todo serían ventajas: aumento del control sobre las fermentaciones y sobre los factores organolépticos, mayor estabilidad del producto y potenciación de los aspectos implicados en la salud humana. Estos mismos agentes de la industria enológica son realistas respecto al hecho que las industrias no alimentarias, y especialmente la farmacéutica, liderarán el desarrollo de levaduras modificadas genéticamente, por un lado por que manejan grandes cantidades de dinero, y por otro, por que serán las que obtendrán antes que nadie una regulación favorable por parte de las administraciones.

Conclusión

La falta de una regulación favorable restringe, de momento, la tecnología de levaduras modificadas genéticamente al campo de la investigación. Las empresas que ofrecen cepas tecnológicas participan del interés creciente en las innumerables posibilidades que ofrece la idea de diseñar levaduras "a la carta", gracias al conocimiento de la totalidad del genoma de Saccharomyces cerevisie.

Mientras tanto, la genética y la enología trabajan juntas en la identificación, caracterización y selección de cepas tecnológicas que aporten a la industria del vino la posibilidad de controlar mucho más los procesos en los que intervienen. ¿Se trata tan sólo de la reacción adversa del público frente a la manipulación genética de los alimentos lo que frena la autorización de las administraciones a comerciar con cepas transgénicas?

Agradecimientos

La elaboración de este dossier ha sido posible gracias a numerosas aportaciones: artículos procedentes de diversos departamentos universitarios españoles, informes de expertos en enología e información elaborada por empresas proveedoras. En concreto, deseamos agradecer la información puesta al servicio de ACE Revista de Enología por parte de AEB (a través de AEB Ibérica), el Institut Oenologique de Champagne (a través de Decavi) i Lallemand (a través de Agrovin).

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