Ottimizzazione dei fattori relativi alla fermentazione: una strategia per ridurre la concentrazione di etanolo nel vino rosso tramite colture sequenziali di lieviti autoctoni

Current consumer preferences are determined by well-structured, full-bodied wines with a rich flavor and with reduced alcohol levels. One of the strategies for obtaining wines with reduced ethanol content is sequential inoculation of non-Saccharomyces and Saccharomyces cerevisiae yeasts. However, different factors affect the production of metabolites like ethanol, glycerol and acetic acid by inoculated yeasts. In order to obtain low alcohol wines without quality loss, the aims of our study were: i) to determine optimum conditions (fermentation temperature and time of permanence and initial inoculum size of the non-Saccharomyces population at the beginning of the process, prior to inoculation with S. cerevisiae); ii) to validate the optimized factors; and iii) to assess sensory quality of the wines obtained after validation. Two combinations of yeasts were used in this study: Hanseniaspora uvarum BHu9/S. cerevisiae BSc114 and Candida membranaefaciens BCm71/S. cerevisiae BSc114. Optimization of three fermentation factors that affect to non-Saccharomyces yeasts prior to S. cerevisiae inoculation was carried out using a Box-Behnken experimental design. Applying the models constructed by Response Surface Methodology, the lowest ethanol production by H. uvarum BHu9/S. cerevisiae BSc114 coculture was obtained when H. uvarum BHu9 was inoculated 48 h 37 min prior to S. cerevisiae inoculation, at a fermentation temperature of 25 °C and at an initial inoculum size of 5×106 cells/mL. Lowest alcohol production with C. membranaefaciens BCm71/S. cerevisiae BSc114 was observed when C. membranaefaciens BCm71 was inoculated 24 h 15 min prior to S. cerevisiae at a fermentation temperature of 24.94 °C and at an initial inoculum size of 2.72×106 cells/mL. The optimized conditions of the two co-cultures were subsequently submitted to labscale validation. Both proposed strategies yielded ethanol levels that were significantly lower than control cultures (S. cerevisiae). Wines fermented with non-Saccharomyces/Saccharomyces co-cultures under optimized conditions were also associated with higher aromatic complexity characterized by the presence of red fruit aromas, whereas wines obtained with S. cerevisiae BSc114 were described by parameters linked with high ethanol levels.

Le attuali preferenze dei consumatori sono determinate da una struttura decisa e corposa di vini dal sapore ricco e con bassi livelli alcolici. Una delle strategie per ottenere vini a ridotto contenuto di etanolo è l’inoculazione sequenziale di lieviti non Saccharomyces e Saccharomyces cerevisiae. Tuttavia, diversi fattori influenzano la produzione di metaboliti come etanolo, glicerolo e acido acetico dai lieviti inoculati. Al fine di ottenere vini a bassa gradazione alcolica senza perdita di qualità, gli obiettivi del nostro studio erano: i) determinare le condizioni ottimali (fermentazione temperatura e tempo di permanenza e dimensione iniziale dell'inoculo della popolazione non Saccharomyces all'inizio del processo, prima dell'inoculazione con S. cerevisiae); ii) validare i fattori ottimizzati; iii) valutare la qualità sensoriale dei vini ottenuti dopo la validazione. Due combinazioni di lieviti sono stati utilizzati in questo studio: Hansenniaspora uvarum BHu9 / S. cerevisiae BSc114 e Candida membranaefaciens BCm71 / S. cerevisiae BSc114. L’ottimizzazione dei tre fattori di fermentazione che influenzano i non-Saccharomyces prima dell'inoculazione di S. cerevisae sono stati effettuati utilizzando un design sperimentale Box-Behnken. La più bassa produzione di etanolo da parte di H. uvarum BHu9 / S. cerevisiae BSc114 è stata ottenuta quando H. uvarum BHu9 è stato inoculato 48 h 37 min prima dell'inoculazione di S. cerevisiae, a una temperatura di fermentazione di 25 ° C e ad una dimensione iniziale di inoculo di 5 x 106 cellule / mL. La più bassa produzione di alcol con C. membranaefaciens BCm71 / S. cerevisiae BSc114 è stata osservata quando C. membranaefaciens BCm71 è stato inoculato 24 h 15 min prima di S. cerevisiae a una temperatura di fermentazione di 24,94 ° C e una dimensione iniziale di inoculo di 2,72 x 106 cellule / mL. Le condizioni ottimizzate delle due co-colture furono successivamente sottoposte a validazione su scala di laboratorio. Entrambe le strategie proposte hanno prodotto livelli di etanolo significativamente inferiori rispetto alle colture di controllo (S. cerevisiae). Vini fermentati con sottocolture non Saccharomyces / Saccharomyces in condizioni ottimizzate erano anche associate a una maggiore complessità aromatica caratterizzata dalla presenza di aromi di frutti rossi, mentre i vini ottenuti con Le S. cerevisiae BSc114 sono state descritte da parametri legati all'alto livello di etanolo.