Physiological Features of Saccharomyces cerevisiae and Alternative Wine Yeast Species in Relation to Alcohol Level Reduction in Wine stars

Resumen

Uno de los principales problemas de la industria enológica en países de clima cálido es el incremento que se ha producido en las últimas décadas en el contenido alcohólico de los vinos, que deriva a su vez del mayor contenido en azúcares de las uvas en el momento de la vendimia. Este problema está principalmente relacionado con el cambio climático global, pero también con el cambio en las preferencias de los consumidores hacia vinos con mayor cuerpo y potencial aromático. Sin embargo, teniendo en cuenta consideraciones de salud y seguridad vial, así como las políticas de impuestos sobre bebidas alcohólicas en algunos países importadores, el mercado está demandando a su vez vinos con menor contenido alcohólico. Hay varios puntos de la cadena de valor viña-vino que pueden ser objeto de mejora ara reducir el contenido alcohólico de los vinos. En esta tesis me he concentrado sobre la etapa de fermentación, en la cual los azúcares son transformados en etanol debido a la actividad de las levaduras, especialmente Saccharomyces cerevisiae. El trabajo previo en este grupo de investigación identificó la respiración como la vía metabólica más prometedora que se podría fomentar para desviar el flujo de carbono de la producción de etanol. Teniendo en cuenta las características Crabtree de esta especie de levadura, este objetivo requiere el uso de levaduras no-Saccharomyces. Uno de los principales problemas encontrados para implementar esta estrategia a escala industrial fue la producción de ácido acético por parte de S. cerevisiae, que se incrementa en gran manera en presencia de oxígeno. Dado que esta especie está presente en el mosto en prácticamente todas las ocasiones, incluso aunque no se inocule, y tiende a dominar el proceso al cabo de algunas horas de fermentación, proporcionar oxígeno al mosto natural, para favorecer la respiración de las levaduras non-Saccharomyces, casi siempre acarrea un riesgo de dar lugar a un exceso de acidez volátil que impediría la comercialización del vino, a pesar de la reducción de alcohol. Para avanzar en el desarrollo de levaduras y procesos de fermentación que permitan reducir el grado alcohólico, pero evitando el inconveniente del ácido acético, mi tesis trata tanto sobre S. cerevisiae como sobre otras especies de levaduras. En el caso de levaduras no-Saccharomyces he tratado de comprender su fisiología en mosto, en condiciones aeróbicas, incluyendo los factores que afectan al rendimiento en alcohol y acetato, y el impacto de estas condiciones sobre el transcriptoma. Para S. cerevisiae he utilizado una combinación de biología computacional e ingeniería genética para identificar los factores genéticos que influyen en la producción de acetato en cultivos aireados. Los resultados de la tesis indican que hay factores ambientales, fácilmente controlables en enología, que pueden tener un gran impacto sobre los rendimientos de alcohol y ácido acético para todas las especies de levaduras analizadas. Además, he podido identificar varios genes cuya deleción permite reducir el problema del ácido acético en cultivos aireados de S. cerevisiae. Mis resultados pueden servir de guía para el desarrollo de procesos fermentativos con levaduras no-Saccharomyces que permitan reducir el contenido alcohólico del vino. Por otro lado, esta información está sirviendo para el desarrollo de cepas no recombinantes de S. cerevisiae mejoradas respecto al problema del exceso de acético en aerobiosis que se podrían utilizar solas o en combinación con otras especies de levaduras para reducir el grado alcohólico.