El sulfuro de dimetilo (DMS) es un compuesto azufrado ligero identificado en numerosos alimentos y bebidas. Encontrado en el vino, el DMS puede contribuir, positivamente o negativamente, al aroma según su concentración y la tipología de vino.1-8 Con un umbral de percepción inferior a 10 µg/L en el agua, y entre 10 y 160 µg/L en los vinos,9 contribuye al aroma por una gama ancha de descriptores (trufas, vegetal, maleza, aceituna verde). Trabajos recientes de investigación1-4, 8, 10 confirmaron la capacidad del DMS para reforzar notas afrutadas y su implicación en efectos de sinergia, de acuerdo con trabajos más antiguos.5,6
Estudios realizados sobre vinos de garnacha y de syrah proveniente del Valle del Rhône,1 sobre vinos españoles,8,10 o vinos australianos,3 mostraron que el DMS era un potenciador de los aromas afrutados. La interacción del DMS con otros compuestos de aroma cambia la percepción aromática de los vinos.1 Asociado con esteres etílicos y β-damacenona, se intensifica las notas afrutadas,8 mientras que en presencia de metionol y de hexan-1-ol, aporta notas vegetales.10 La contribución del DMS al aroma del vino es innegable pero muy compleja.
El DMS es producido en el curso de la fermentación a partir de diferentes aminoácidos y sus derivados.3,15,16 La mayor parte del DMS es arrastrada por el dióxido de carbono producido por las levaduras, lo que explica que los contenidos en los vinos embotellados sean generalmente inferiores a 10 µg/L. El análisis indirecto del potencial en DMS (PDMS) por calentamiento en medio básico permitió poner en evidencia la presencia de precursores de DMS en la conservación de los vinos en botella.11 La S-metilometionina (SMM) ha sido identificada en los mostos y fue demostrado que era el principal precursor del DMS.12 El PDMS está presente en las uvas y los mostos pero una parte importante de este potencial aromático se pierde en el curso de la vinificación.1,13
Se han realizado varios trabajos sobre problemáticas vinculadas al DMS y PDMS:
– Una Tesis sobre el aroma del petit et gros manseng (IFV Sud-Ouest – Syndicats des Côtes de Gascogne – UMR SPO INRA Montpellier).
– Un proyecto de I+D sobre la variedad syrah en colaboración con la empresa Lallemand (2006-2008).
– Experimentaciones llevadas a cabo en el marco del UMT Qualinov INRA Montpellier – IFV (2006-2011).
– Experimentaciones llevadas a cabo por el IFV sobre el petit y gros manseng y la variedad malbec.
El objetivo de estos trabajos fue identificar y evaluar el impacto de factores de manejo (estrés hídrico, madurez, sitio de producción, pulverización foliar, variedades), itinerarios prefermentativos (maceración pelicular, estabulación sobre borras) y de condiciones de fermentación (cepas de levaduras, alimentación nitrogenada, temperatura de fermentación, coadyuvantes de fermentación) sobre los contenidos en PDMS para adquirir nuevos elementos de control de los contenidos en DMS de los vinos.
Resultados y discusiones
Parámetros que influyen en los contenidos de PDMS de la uva
Identificación del PDMS en diferentes variedades de uvas
Muestras de uvas de varias variedades y regiones vitícolas francesas de la cosecha 2007 fueron recogidas y conservadas a -20 °C. Para este ensayo y los que siguen, los análisis de PDMS han sido realizados en las condiciones ya descritas.1 Los principales resultados de este screening mostraron la presencia de PDMS en la mayoría de las uvas de las cepas estudiadas (Figura 1). En algunos casos las concentraciones encontradas son superiores a las observadas en uvas de syrah y manseng,1,13 variedades para las cuales el DMS constituye uno de los principales marcadores aromáticos. Estos resultados mostraron cierta variabilidad para muestras de la misma variedad particularmente en el caso de la roussane o del chardonnay. Esta diferencia podría explicarse por diferencias de madurez, que reveló ser un factor preponderante en las variaciones del PDMS. Los resultados del screening confirman el interés en estudiar la contribución sensorial del DMS en los vinos de otras variedades.
Efecto del nivel de madurez, del sitio de producción y del año de cosecha sobre las concentraciones en PDMS de las uvas de petit y gros manseng
El PDMS ha sido analizado en 2003 y en 2004 en muestras de uvas recogidas en 3 fechas de cosecha, en 3 viñas de gros manseng y de petit manseng, agrupadas en 3 sitios con características pedoclimáticas diferentes (Figura 2). Para cada una de las parcelas, 40 kg de uvas han sido cosechadas a 3 fechas para ser vinificadas en condiciones experimentales y estandarizadas de 20 litros.
Los resultados del análisis de varianza de estos datos mostraron que la madurez y la variedad eran los principales factores de variaciones del PDMS (P <0,001), seguidos por el factor pedoclimático y el año de cosecha (P <0,05). Para la mayoría de las parcelas, observamos un aumento fuerte del PDMS en el curso de la maduración y de la sobremaduración de la uva, lo que confirmó las hipótesis de Duplessis y Loubser emitidas en 1974.11 Observamos que el aumento de los contenidos en PDMS durante la maduración de la uva dependía de la variedad (Figura 2). Considerando que la mayor parte del PDMS está representado por el SMM,12 establecimos así el paralelo con su papel en otras plantas, porque en la uva el origen y el papel del SMM son todavía poco conocidos. En ciertas plantas o flores, tales como Wollostonia biflora, el SMM es producido en el citosol, luego transportado en los cloroplastos para ser metabolizado en 3-dimetilsulfoniopropioaldehido.20 Esto podría explicar el aumento en SMM durante la maduración y sobremaduración de las uvas, que a medida de la desaparición de los cloroplastos, se acumularía en el citosol sin ser metabolizada. Sobre el mismo sitio las uvas de petit manseng acumularon sistemáticamente más PDMS que las uvas de gros manseng. La diferencia en el peso de las bayas no permitió explicar esta variación, lo que demuestra diferencias efectivas entre variedades.
La cosecha 2003, marcada por una insolación y niveles de estrés hídrico mayores se asocia con contenidos en PDMS superiores para todos las muestras de las 6 parcelas. Al contrario, en los años de cosecha lluviosos, los niveles de PDMS eran muy débiles en las uvas de grenache y syrah.1 Estas observaciones nos condujeron a estudiar la influencia del estrés hídrico sobre los contenidos en PDMS de las uvas, porque en ciertas algas marinas el SMM desempeña el papel de anticongelante y de osmolito.21 A niveles mucho menores, adaptados a las condiciones osmóticas de la vid, el SMM podría desempeñar un papel similar, particularmente como respuesta a un estrés hídrico.
Influencia del estrés hídrico sobre el PDMS de las uvas de syrah y chardonnay
Durante 3 años (2008 a 2010), dos parcelas de syrah y una de chardonnay, con niveles de estrés hídrico diferentes (nulo, medio y fuerte) fueron seguidas mediante medidas de potencial hídrico foliar (PHFB) y se realizaron análisis de PDMS en muestras de uva. El conjunto de estos datos ha sido tratado en análisis de componentes principales (ACP), por año, por niveles de estrés hídrico y por variedades (Figura 3). Este ACP mostró claramente que los contenidos en PDMS eran más importantes cuando los niveles de estrés hídrico eran más débiles después del envero: sobre el eje horizontal, los vectores PDMS y potencial hídrico después del envero (en valor absoluto) son opuestos. El efecto año de cosecha es muy evidente: las diferentes zonas que corresponden al año 2010 (la menos seca de tres años estudiados) están colocadas a la izquierda del gráfico, con un contenido en PDMS mayor. El estado hídrico antes del envero, situado sobre el eje vertical del gráfico, explica principalmente la diferencia entre los niveles de estrés hídrico para cada variedad y cada cosecha, con un menor peso explicativo sobre los contenidos en PDMS.
Influencia de la vinificación sobre el PDMS de la uva de petit y gros manseng
Las diferencias entre las concentraciones en PDMS de la uva de petit y gros manseng y los valores medidos en los vinos correspondientes obtenidos por mini-fermentación (20 L) mostraron una pérdida significativa de 80% en promedio (Figura 4), lo que confirma los resultados anteriores observados sobre garnacha y syrah.1 Cualquiera que sean las concentraciones en PDMS de las uvas, las que se encuentran en los vinos correspondientes se acercan a 45 µg/L.
Varias hipótesis pueden explicar esta pérdida significativa de PDMS durante la vinificación:
– El uso de una miniprensa asociada con condiciones de extracción suaves podrían haber limitado la extracción de PDMS.
– La SMM que representa la mayor parte del PDMS12 tiene una estructura química que le da una alta reactividad con los grupos nucleófilos, lo que podría conducir a su degradación.
– La levadura es capaz de asimilar el SMM durante la fabricación del queso,22 y Saccharomyces cerevisiae tiene dos permeasas capaces de transportar el SMM.23 La levadura enológica podría ser capaz de consumir el SMM durante la fermentación.
Para intentar responder a estas preguntas, se ha estudiado la influencia de parámetros prefermentativos y de fermentación sobre la desaparición del PDMS durante la vinificación.
Influencia de algunos parámetros de vinificación en el PDMS
Influencia de las operaciones prefermentativas sobre el contenido en PDMS de los mostos de gros manseng
Las uvas fueron recogidas en 2009 en una parcela de gros manseng. Cuatro rutas prefermentativas fueron experimentadas: prensado directo, maceración pelicular de 4 o 16 horas, prensado y luego almacenamiento con las borras durante 14 días.
El uso de la maceración y la estabulación con las borras permitieron aumentar la extracción del PDMS (Figura 5). Una maceración corta de 4 horas a 18 °C permitió una ganancia de 39% en comparación con el control. Si se prolonga la maceración durante 24 horas, la ganancia llega al 65%. El almacenamiento con las borras provocó un aumento de 25% del contenido en PDMS.
Con un rendimiento de prensa de 70% (en volumen) para el control, solo se extrajo el 41% del PDMS de las uvas. Esto parece demostrar la localización mayoritaria del PDMS en la piel de la uva. Estas operaciones prefermentativas descritas son técnicas interesantes para favorecer la extracción de PDMS y aumentar su contenido en los mostos.
Influencia de algunos parámetros de fermentación en el PDMS
El objetivo de este estudio fue evaluar el papel de la levadura sobre el SMM durante la fermentación en mostos modelos enriquecidos en SMM. Para las cuatro cepas de levaduras se observó un importante consumo de SMM (Tabla 1).
La SMM residual varía de 21% a 39%, lo que refleja diferentes capacidades de asimilación del SMM por las levaduras. Esto parece ser independiente de la cinética y de la duración de las fermentaciones. La cepa L4 fue también probada en un mosto modelo (MS70) que contiene 70 mg/L de nitrógeno total en lugar de 300 mg/L. En estas condiciones, casi todo el SMM fue consumido. En condiciones de deficiencia en nitrógeno, la levadura diversifica sus fuentes de aprovisionamiento, un fenómeno que causa la desaparición de la SMM.
Las mismas cepas de levadura fueron utilizadas en las mismas condiciones en un mosto de variedad syrah. De la misma manera que en los mostos modelos, se observó el consumo de PDMS. Las cepas tienen capacidades casi similares para consumir el PDMS, lo que parece confirmar su capacidad específica para asimilar el PDMS (Tabla 2). Los porcentajes de PDMS residual son menores en comparación con los mostos modelos. Se podría explicar por el contenido en nitrógeno total más bajo que el del modelo MS300. Además, las temperaturas de fermentación parecen tener un impacto sobre la asimilación del PDMS, 20 °C y 28 °C son las temperaturas menos favorables para su preservación.
Durante las fermentaciones realizadas por las cepas L3 y L4, se realizó una cinética de seguimiento del consumo de SMM y se mostró que la levadura asimilaba rápidamente la SMM durante la fase de crecimiento exponencial. Una vez que la velocidad máxima de liberación de CO2 se alcanzó, la concentración de PDMS ya no cambió significativamente.
En las mismas condiciones se estudiaron en uva syrah dos cepas de levadura L5 y L6 con y sin una adición de Fermaid E. El uso de Fermaid E corresponde a una adición de nitrógeno capaz de corregir una posible deficiencia del mosto. La adición de Fermaid E a 5 g/hL permitió, para la cepa L5, preservar una parte del PDMS (Figura 6). El porcentaje residual de PDMS se incrementó de 12% a 29%. Esto confirma el papel de la alimentación en nitrógeno en el consumo de PDMS por las levaduras. Para la cepa L6, el mismo fenómeno se observó con una preservación menor de PDMS (aumento del rendimiento de 9% a 17%), lo que confirmó la especificidad de ciertas cepas para asimilar el PDMS.
El nitrógeno asimilable de los mostos puede ser modificado por el uso de tratamientos foliares de urea. Pruebas de 10 kg/ha (N10), realizadas sobre una parcela de gros manseng, han aumentado los niveles de nitrógeno asimilable en un 81% en los mostos de uva cosechada en la primera fecha (vino seco), y en un 38% en los mostos de uva recogida más tarde (vino dulce). El uso de una mezcla de 10 kg/ha de nitrógeno y de 5 kg/ha de azufre (N10S5) provocó una ganancia aún mayor (Figura 7). El aumento en el contenido en nitrógeno de los mostos N10 ha permitido una preservación de PDMS de 23% en los vinos de la primera fecha y de 74% en los de la segunda fecha. En el caso del tratamiento N10S5, mientras que se observó un aumento en los mostos, no tuvo un impacto sobre el contenido en PDMS en comparación con el control. Las pulverizaciones de azufre parecen cancelar el efecto protector del aumento del nitrógeno asimilable sobre la preservación del PDMS (Figura 7).
Conservación de los vinos: correlación entre el porcentaje de DMS liberado y la edad del vino
Se considera el DMS como un aroma de envejecimiento, pero no existe una relación entre el contenido en DMS y la edad del vino. El porcentaje de DMS liberado (ratio DMS libre/PDMS inicial) está linealmente correlacionado con la edad del vino.1,19 Nuevos estudios sobre vinos malbec entre 3 y 33 años de edad han complementado las correlaciones anteriores.1,19 Después de 10 años de conservación, la correlación alcanza una meseta correspondiente a un porcentaje de DMS liberado de 75% (Figura 8). Dos hipótesis pueden explicar esta observación. La primera es la presencia de un equilibrio químico entre SMM y DMS no superior a 75% para el DMS en condiciones enológicas. La segunda es que entre las moléculas medidas por el método de análisis del PDMS, el 25% que no son de la SMM no podría liberar DMS durante el envejecimiento del vino. Desde este punto de vista, las medidas de PDMS sobrestimarían la cantidad de DMS realmente liberables, y la SMM sería el único precursor del DMS durante la conservación del vino.
Además, la variabilidad de los porcentajes de liberación del DMS observados para los vinos de la misma cosecha muestra que otros factores influyen en la liberación del DMS. Las condiciones de almacenamiento son por lo tanto, un parámetro clave para modular la formación de DMS en el vino. Dada la sensibilidad a la temperatura de la SMM, la temperatura de almacenamiento puede ser el factor principal que explica esta variabilidad.
Conclusión
El DMS es un potenciador del aroma de los vinos y su contribución puede ser cualitativa. Así, la presencia de PDMS en muchas variedades específicas implica estudios sensoriales sobre la contribución de DMS por diferentes tipos de vinos. La identificación del PDMS y de la SMM en las uvas y mostos, como principal precursor del DMS durante el envejecimiento del vino, ha abierto nuevas oportunidades de investigación para el manejo del contenido en DMS en los vinos.
Así, entre los parámetros de cultivo estudiados, algunos influyen fuertemente en el PDMS. Los parámetros de fermentación parecen también ser cruciales para manejar el contenido en PDMS hasta el embotellado. La elección de la cepa de levadura y la gestión del nitrógeno son dos parámetros clave para limitar la absorción de PDMS durante la fermentación. En cuanto a las técnicas prefermentativas como la maceración pelicular y el almacenamiento con las borras deben ser estudiadas más a fondo para confirmar su interés en la extracción de PDMS, que parece estar localizado principalmente en la piel de la uva.
Más allá de la fermentación alcohólica, se puede manejar el DMS en los vinos mediante el contenido en PDMS en el embotellamiento y la duración de conservación. Para el manejo del PDMD se puede por ejemplo realizar cortes. En cuanto a la duración de conservación, las correlaciones establecidas permiten hacer una predicción del porcentaje de DMS liberable. Este modelo debe ser mejorado para conocer la influencia de las condiciones de conservación sobre el porcentaje de DMS liberado.
Con todos estos resultados, que van de la acumulación del PDMS en las uvas a la conservación del vino, ya parece posible desarrollar itinerarios integrados adaptados al objetivo de producción.
Agradecimientos
Queremos agradecer su importante contribución a este trabajo: a Eric Serrano y Thierry Dufourcq del IFV Sud-Ouest; a Anne Julien de la empresa Lallemand; a Hernán Ojeda del INRA Pech Rouge, y a Alain Razungle de Montpellier SupAgro.
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