Nuevas bacterias de ácido láctico para su uso como iniciadores de la fermentación maloláctica


Maret du Toit
Institute for Wine Biotecnology, Department of Viticulture and Oenology Stellenbosch University, Matieland, South Africa

¿Qué cultivos son adecuados como iniciadores de la fermentación maloláctica?

Las bacterias del ácido láctico o bacterias lácticas (BL) causan una reacción por la que el ácido L-málico se convierte en L-láctico, conocida como fermentación maloláctica (FML). Las bacterias lácticas capaces de sobrevivir en las duras condiciones del vino, y que a la vez poseen el enzima maloláctico (gen mle), pueden ser utilizadas como cultivos iniciadores de la FML. El resultado esta fermentación es la desacidificación del vino, aumentando el pH de 0,1 a 0,3 unidades, así como la estabilización microbiana por eliminación de nutrientes importantes, y la mejora de la calidad sensorial por producción de compuestos aromáticos activos. Los cuatro géneros asociados con la FML espontánea son Oenococcus, Leuconostoc, Lactobacillus y Pediococcus (Du Toit et al., 2011; Lerm et al., 2010).

Dentro del género Leuconostoc, tan sólo las especies mesenteroides y paramesenteroides (ambas clasificadas actualmente como pertenecientes al género Weissella), están implicadas en la elaboración del vino. No obstante, se conocen más por sus efectos negativos, ya que causan en el vino la enfermedad de la grasa (o ahilado) por producción de exopolisacáridos, y amargor por degradación del glicerol (Du Toit and Pretorius, 2001). Aún así, Mtshali et al. (2011) demostraron que todas las cepas contenían el gen mle y que poseían otros genes que podían potenciar el perfil aromático del vino. Se vio que estas cepas no contenían los genes de la ruta del ácido cítrico, responsables de reducir los niveles de diacetil (carácter untuoso) que para ciertos estilos de vino serían deseables (Mtshali et al., 2011). Por tanto, se pueden seleccionar cepas que no posean la capacidad de generar el ahilado y sin embargo aporten atributos sensoriales específicos que puedan contribuir a la calidad del vino. Este género no suele usarse comercialmente como cultivo para la FML.

En el género Pediococcus hay cuatro especies con un papel significativo en la vinificación: damnosus, inopinatus, parvulus y pentosaceus (Dicks y Endo, 2009). Se considera a los pediococos una grave amenaza a la calidad del vino, especialmente tras la FML y en vinos con un pH elevado (superior a 3,6), ya que contribuyen a la generación de aminas biógenas y al ahilado (Du Toit y Pretorius, 2001). Sin embargo, se ha visto que algunos pediococos poseen enzimas de interés para la calidad y el aroma del vino (Matthews et al., 2004), por lo que ciertas cepas pueden ser utilizadas como cultivo iniciador de la FML.

Lactobacillus es el género que posee mayor número de especies asociadas con la vinificación, en concreto 18. Se pueden clasificar en dos grupos: el de las especies que se encuentran principalmente en el mosto y no son tolerantes al alcohol, y el de las especies tolerantes al alcohol y que, por tanto, pueden participar en la fermentación maloláctica tras la alcohólica (Du Toit et al., 2011). Las especies mayoritarias en vino y que poseen la capacidad de sobrevivir a la fermentación alcohólica son brevis, buchneri, collinoides, fermentum, fructivorans, hilgardii, kunkeei, mali, nagelii, plantarum y vini. Las dos especies que han resultado más interesantes a la hora de evaluar su potencial como cultivo iniciador de la FML son Lb. plantarum y hilgardii (Du Toit et al., 2011; Torriani et al., 2011). En 1988, Prahl describió el potencial de Lb. plantarum, especie de la cual se lanzó el primer cultivo congelado. En la actualidad, hay diversas cepas de Lb. plantarum comercializadas como cultivos iniciadores de la FML (Fumi et al., 2010; Lerm et al., 2011). Lb. plantarum podría constituir la nueva generación de cultivos iniciadores de la FML, entre otras razones porque puede funcionar bien a condiciones de pH elevado, por su tolerancia al etanol hasta concentraciones del 14%, por su buen funcionamiento a 18-20 °C y su tolerancia al SO2 similar a O. oeni, por no producir ácido acético a partir de carbohidratos, por su gran diversidad de enzimas capaces de producir más compuestos aromáticos y porque puede generar plantaricinas capaces de reducir la participación de otras bacterias lácticas durante la FML (Fumi et al., 2010; Du Toit et al., 2011; Lerm et al., 2011; Mtshali et al., 2010 y Spano et al., 2005).

De todas las especies de bacterias malolácticas capaces de sobrevivir a las duras condiciones de la vinificación, tales como un pH bajo, porcentaje elevado de etanol, presencia de SO2 y bajas temperaturas, Oenococcus oeni es la mejor estudiada. Es resistente a ácidos grasos, taninos y lisozima, aporta pequeñas cantidades de ácido acético al vino y produce compuestos aromáticos positivos (Lerm et al., 2010). Estudios genómicos y transcriptómicos han mostrado que la especie es altamente diversa y, por lo tanto, las cepas pueden seleccionarse en función de rasgos muy específicos relacionados con las necesidades concretas del elaborador (Borneman et al., 2010; Torriani et al., 2011).


Selección de nuevas cepas

Todas las especies mencionadas anteriormente poseen el potencial de ser usadas en fermentación maloláctica, si se seleccionan para contribuir de forma positiva a la calidad del vino y para asegurar que no se producen compuestos negativos. Así pues, los criterios de selección usados en numerosos estudios pueden dividirse en tres grandes grupos, a saber: (i) tecnológicos (resistencia a los principales parámetros del vino, compatibilidad con las levaduras y capacidad para soportar los procesos de producción), (ii) de desempeño de la fermentación maloláctica y producción de aromas positivos (degradación del málico, producción de aromas positivos como ésteres y carbonilos, y no contribución negativa al aroma del vino por producción de compuestos tales como sulfuros volátiles, fenoles o ácido acético) y (iii) capacidad de potenciar la salubridad del vino (que no se produzcan aminas biógenas y etil carbamato).

Actualmente, los elaboradores utilizan dos estrategias principales de inoculación, presentando cada una de ellas sus propios retos en cuanto a la selección de cepas. La tradicional consiste en inocular para la FML tras la fermentación alcohólica, escenario en el que la mayor presión que sufren las cepas la ejercen el elevado contenido en alcohol de las regiones de clima cálido, la falta de disponibilidad de nutrientes, el pH elevado y la presencia de una mayor población natural de BL participando en la FML (Capozzi et al., 2010; Du Toit et al., 2011; Lerm et al., 2010; Solieri et al., 2010 y Torriani et al., 2011). En este entorno, O. oeni sigue teniendo ventaja, aunque Lb. plantarum y hilgardii han demostrado que pueden llevar a cabo la FML tan bien como aquélla (fig. 1) (Du Toit et al., 2011 y Lerm et al., 2011).

Figura 1 Cinética de la degradación de ácido málico en un Merlot de 2010 (Sudáfrica). Inoculación tras la fermentación alcohólica [pH 3,5 / 22,9º Balling / 13,6 % (v/v)] (Du Toit et al. 2011)

La segunda estrategia de inoculación, que cuenta cada vez con mayor popularidad, es la coinoculación, especialmente en regiones de clima más cálido en las que el alcohol ya no es el principal responsable de problemas en la FML. Aquí, Lb. plantarum es la preferida para coinocular vinos de pH elevado y alto contenido en azúcares, en los que el alcohol no sería el principal factor a tener en cuenta. La cepa Lb. plantarum V22 de Lallemand, seleccionada por su tolerancia al alcohol, resultó tan efectiva como O. oeni cuando se usó para inducir la fermentación maloláctica tras la alcohólica (figs. 2 y 3).

 


Figura 2 Cinética de la degradación de ácido málico en un sangiovese de 2009 (Toscana, Italia). Coinoculación 24 h después de la levadura [pH 3,6 / 25,8 Brix / 14,3 % (v/v)] (Du Toit et al. 2011)
Figura 3 Concentración de ácido málico y conteo de células viables durante una fermentación maloláctica de shiraz coinoculada con un cultivo iniciador comercial de Oenococcus oeni y dos cepas de Lactobacillus hilgardii (Du Toit et al., 2011)

 

La coinoculación puede abrir las puertas al uso de otras especies para la FML, siempre y cuando el alcohol no sea el principal factor que interfiera en su funcionamiento. Por tanto, los estudios sobre aislados naturales de una región o de una plantación determinada pueden proporcionar nuevas cepas con características interesantes para la FML. En España son numerosos los estudios sobre aislados naturales de regiones o plantaciones específicas, existiendo una gran colección de cepas potenciales para la FML. Ejemplos de ello los hallamos en los trabajos de López et al. (2008) y de Ruiz et al. (2010). Además de Lb. plantarum de Sudáfrica, evaluamos Lb. hilgardii en presencia de alcohol y con coinoculación. Los resultados mostraban que las cepas seleccionadas podrían completar la FML en un tiempo similar a O. oeni (datos no publicados).


Combinando lo viejo y lo nuevo

Una de las principales novedades en el ámbito de la fermentación maloláctica es el cultivo Co-Inoculant, desarrollado por Anchor Yeast (Sudáfrica), que combina Lb. plantarum y O. oeni en un mismo iniciador (www.oenobrands.com). Este cultivo puede usarse en coinoculaciones, demostrando que dicha combinación puede contribuir distintamente al aroma del vino o potenciar ciertos compuestos aromáticos debido a los distintos genes que poseen estas cepas (Lerm, 2010). Esta posibilidad proporcionaría oportunidades a ciertas especies que tal vez no posean las características necesarias para ser usadas como cultivo único, y que en cambio puedan utilizarse en combinación con otros cultivos iniciadores de la FML.


Bibliografía

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