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Levaduras no-Saccharomyces como
alternativa para controlar el grado
alcohólico de los vinos.
El papel del oxígeno y la
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Selección clonal y varietal Técnicas de cultivo
Desalcoholización parcial
Objetivo: compensar 2-3 grados
Tres limitaciones:
Productos secundarios debido a
reajustes metabólicos (acético,
acetoína, productos de
“oxidación”)
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Tres limitaciones:
Productos secundarios debido a
reajustes metabólicos (acético,
acetoína, productos de
“oxidación”)
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Ethanol
Glucosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
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Opción co-inoculación
Azúcar
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Azúcar
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Azúcar
Tres limitaciones previstas
Fermentación con especies alternativas de levaduras
Necesitamos oxígeno
Ninguna de ellas es la...
Candida sake x4
Candida stellata
Candida vanderwaltii
Candida vinaria
Candida zemplinina x4
Debaryomyces hansenii x4
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RQ=1: respiración pura
RQ= ∞: fermentación pura
RQ=
%respiración=
100/(3RQ-2)
CO2 producido
O2 consumido
¿Cuánto azúcar re...
Acético
Mosto sintético, aireación moderada, 15+2 cepas
Factores que afectan a la reducción de grado
•Temperatura
15ºC, 20ºC, 25ºC
•Intensidad de oxigenación
10% O2, 21% O2, 50% ...
Consumo de azúcar 72 h
Rendimiento en glicerol 72 h
Rendimiento en ácido acético 72 h
Rendimiento en etanol 72 h
Grados de reducción
Eficacia
Relevancias relativas de cada parámetro
S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C. sake
Consumo de
[O2] 2 + 5 - 3 - 42 +
az...
El efecto del oxígeno sobre la respiración es el esperado
(pero siempre tiende a aumentar el acético)
S. cerevisiae M. pul...
La producción de glicerol por M. pulcherrima
responde de manera opuesta al resto
S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C....
El oxígeno raramente es el factor más relevante
(dentro de los márgenes estudiados)
S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis...
Puesta a punto de condiciones para reducir el
grado alcohólico
Cultivo mixto con M. pulcherrima, diferente
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Consumo de azúcar en mosto natural
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•Metabolismo energético de especies alternativas de levaduras
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GRACIAS
Llevats no-Saccharomcyes com a eines per a controlar el grau alcohòlic dels vins:  Importància de l’oxigen i la respiració...
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Llevats no-Saccharomcyes com a eines per a controlar el grau alcohòlic dels vins: Importància de l’oxigen i la respiració. Ramón González

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Llevats no-Saccharomcyes com a eines per a controlar el grau alcohòlic dels vins: Importància de l’oxigen i la respiració. Ramón González

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Llevats no-Saccharomcyes com a eines per a controlar el grau alcohòlic dels vins: Importància de l’oxigen i la respiració. Ramón González

  1. 1. Levaduras no-Saccharomyces como alternativa para controlar el grado alcohólico de los vinos. El papel del oxígeno y la respiración. www.icvv.es/microwine
  2. 2. Selección clonal y varietal Técnicas de cultivo Desalcoholización parcial Objetivo: compensar 2-3 grados
  3. 3. Tres limitaciones: Productos secundarios debido a reajustes metabólicos (acético, acetoína, productos de “oxidación”) ¿(multi) GMOs en vino? Estrategias basadas en levaduras recombinantes (S. cerevisiae)
  4. 4. Tres limitaciones: Productos secundarios debido a reajustes metabólicos (acético, acetoína, productos de “oxidación”) ¿(multi) GMOs en vino? ¿Qué hacemos con el azúcar? Estrategias basadas en levaduras recombinantes (S. cerevisiae)
  5. 5. Ethanol Glucosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O Glucosa 2 Etanol + 2 CO2
  6. 6. Opción co-inoculación
  7. 7. Azúcar GL GL
  8. 8. GL GL GL GL Azúcar
  9. 9. GL GL GL GL GL GL Azúcar
  10. 10. Tres limitaciones previstas Fermentación con especies alternativas de levaduras Necesitamos oxígeno Ninguna de ellas es la auténtica limitación Exceso de oxígeno disuelto Efecto Crabtree en S. cerevisiae
  11. 11. Candida sake x4 Candida stellata Candida vanderwaltii Candida vinaria Candida zemplinina x4 Debaryomyces hansenii x4 Debaryomyces fabryi Hanseniaspora guilliermondii x3 Hanseniaspora uvarum x2 Hanseniaspora vineae Hansenula polymorpha Kazachstania exigua x2 Kloeckera apiculata x3 Kluyveromyces sp. x4 Kluyveromyces nonfermentans Kregervanrija fluxuum Lanchancea cidrii Lanchancea thermotolerans Metschnikowia pulcherrima x4 Pichia anomala x4 Pichia membranifaciens x4 Saccharomyces cerevisiae x4 Scheffersomyces stipitis x4 Starmerella bombicola x4 Torulaspora delbrueckii x3 Zygosaccharomyces bailii Zygosaccharomyces rouxii 65 cepas de levadura (28 especies) AQ (IATA), CIDA (ICVV), CIAL (IFI), CRA-ENO (Asti), CBS
  12. 12. RQ=1: respiración pura RQ= ∞: fermentación pura RQ= %respiración= 100/(3RQ-2) CO2 producido O2 consumido ¿Cuánto azúcar respira o fermenta cada cepa? •pH 3.5 •200g/L de azúcar •Aire 0.2 vvm •Preaclimatación 24h Cuantificación de RQs O cómo soslayar el stripping del etanol RQ=2: 25 % respiración
  13. 13. Acético Mosto sintético, aireación moderada, 15+2 cepas
  14. 14. Factores que afectan a la reducción de grado •Temperatura 15ºC, 20ºC, 25ºC •Intensidad de oxigenación 10% O2, 21% O2, 50% O2 •Nitrógeno asimilable •150 mg/L, 200 mg/L, 250 mg/L Ensayos con cuatro cepas de levadura y tres niveles por parámetro (diseño ortogonal: 9 de 27 combinaciones) •Metschnikowia pulcherrima •Kluyveromyces lactis •Candida sake •Saccharomyces cerevisiae
  15. 15. Consumo de azúcar 72 h
  16. 16. Rendimiento en glicerol 72 h
  17. 17. Rendimiento en ácido acético 72 h
  18. 18. Rendimiento en etanol 72 h
  19. 19. Grados de reducción
  20. 20. Eficacia
  21. 21. Relevancias relativas de cada parámetro S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C. sake Consumo de [O2] 2 + 5 - 3 - 42 + azúcar YAN 45 + 45 + 50 + 18 + TEMP 53 + 50 + 47 + 39 + Etanol [O2] 26 - 11 - 62 - 18 - (rendimiento) YAN 44 + 67 + 33 + 71 + TEMP 30 - 21 + 5 + 11 + Ácido acético [O2] 38 + 21 + 63 + 54 + (rendimiento) YAN 15 - 46 - 28 + 46 + TEMP 47 + 34 - 9 - 0 + Glicerol [O2] 79 - 15 + 75 - 76 - (rendimiento) YAN 2 + 78 - 4 - 12 - TEMP 19 + 7 + 21 + 12 - Reducción [O2] 12 + 8 - 33 + 51 + de grado YAN 27 + 35 + 29 + 28 - TEMP 61 + 57 + 38 + 21 + Eficacia [O2] 19 + 5 + 38 - 22 - YAN 46 - 37 + 30 - 67 - TEMP 35 - 58 + 32 + 11 +
  22. 22. El efecto del oxígeno sobre la respiración es el esperado (pero siempre tiende a aumentar el acético) S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C. sake Consumo de [O2] 2 + 5 - 3 - 42 + azúcar YAN 45 + 45 + 50 + 18 + TEMP 53 + 50 + 47 + 39 + Etanol [O2] 26 - 11 - 62 - 18 - (rendimiento) YAN 44 + 67 + 33 + 71 + TEMP 30 - 21 + 5 + 11 + Ácido acético [O2] 38 + 21 + 63 + 54 + (rendimiento) YAN 15 - 46 - 28 + 46 + TEMP 47 + 34 - 9 - 0 + Glicerol [O2] 79 - 15 + 75 - 76 - (rendimiento) YAN 2 + 78 - 4 - 12 - TEMP 19 + 7 + 21 + 12 - Reducción [O2] 12 + 8 - 33 + 51 + de grado YAN 27 + 35 + 29 + 28 - TEMP 61 + 57 + 38 + 21 + Eficacia [O2] 19 + 5 + 38 - 22 - YAN 46 - 37 + 30 - 67 - TEMP 35 - 58 + 32 + 11 +
  23. 23. La producción de glicerol por M. pulcherrima responde de manera opuesta al resto S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C. sake Consumo de [O2] 2 + 5 - 3 - 42 + azúcar YAN 45 + 45 + 50 + 18 + TEMP 53 + 50 + 47 + 39 + Etanol [O2] 26 - 11 - 62 - 18 - (rendimiento) YAN 44 + 67 + 33 + 71 + TEMP 30 - 21 + 5 + 11 + Ácido acético [O2] 38 + 21 + 63 + 54 + (rendimiento) YAN 15 - 46 - 28 + 46 + TEMP 47 + 34 - 9 - 0 + Glicerol [O2] 79 - 15 + 75 - 76 - (rendimiento) YAN 2 + 78 - 4 - 12 - TEMP 19 + 7 + 21 + 12 - Reducción [O2] 12 + 8 - 33 + 51 + de grado YAN 27 + 35 + 29 + 28 - TEMP 61 + 57 + 38 + 21 + Eficacia [O2] 19 + 5 + 38 - 22 - YAN 46 - 37 + 30 - 67 - TEMP 35 - 58 + 32 + 11 +
  24. 24. El oxígeno raramente es el factor más relevante (dentro de los márgenes estudiados) S. cerevisiae M. pulcherrima K. lactis C. sake Consumo de [O2] 2 + 5 - 3 - 42 + azúcar YAN 45 + 45 + 50 + 18 + TEMP 53 + 50 + 47 + 39 + Etanol [O2] 26 - 11 - 62 - 18 - (rendimiento) YAN 44 + 67 + 33 + 71 + TEMP 30 - 21 + 5 + 11 + Ácido acético [O2] 38 + 21 + 63 + 54 + (rendimiento) YAN 15 - 46 - 28 + 46 + TEMP 47 + 34 - 9 - 0 + Glicerol [O2] 79 - 15 + 75 - 76 - (rendimiento) YAN 2 + 78 - 4 - 12 - TEMP 19 + 7 + 21 + 12 - Reducción [O2] 12 + 8 - 33 + 51 + de grado YAN 27 + 35 + 29 + 28 - TEMP 61 + 57 + 38 + 21 + Eficacia [O2] 19 + 5 + 38 - 22 - YAN 46 - 37 + 30 - 67 - TEMP 35 - 58 + 32 + 11 +
  25. 25. Puesta a punto de condiciones para reducir el grado alcohólico Cultivo mixto con M. pulcherrima, diferente proporciones de inoculación, mosto natural, 25ºC, aireación controlada 48 h (resto anaeróbico)
  26. 26. Consumo de azúcar en mosto natural Etanol producido  -3 grados
  27. 27. Consumo de azúcar en mosto natural Etanol producido  -3 grados 0.17 g/L 1.90 g/L 0.64 g/L Acidez volátil final
  28. 28. Consumo de azúcar en mosto natural Etanol producido 0.17 g/L 0.51 g/L 0.35 g/L Acidez volátil final  -2.1 grados
  29. 29. 0 20 40 60 80 100 DO 0 34 67 101 134 168 hours Time 100% air M. pulcherrima 0 20 40 60 80 100 DO 0 34 67 101 134 168 hours Time 100% air M. pulcherrima/S. cerevisiae (1%) 0 20 40 60 80 100 DO 0 34 67 101 134 168 hours Time 100% air M. pulcherrima/S. cerevisiae (10%) 0 24 48 72 96 120 DO 0 34 67 101 134 168 hours Time 100% air S. cerevisiae 0 20 40 60 80 100 DO 0 34 67 101 134 168 hours Time 25% air M. pulcherrima/S. cerevisiae (10%) 0 20 40 60 80 100 DO 0 34 67 101 134 168 hours Time 25% air S. cerevisiae ¿Puede haber exceso de oxígeno?
  30. 30. Con la industria Investigación de base •Metabolismo energético de especies alternativas de levaduras (y su regulación) •Mecanismo de producción de acético en condiciones oxigenación (S. cerevisiae y otras especies) •Interacciones metabólicas en condiciones aeróbicas •Factores determinantes para la competición entre cepas •Selección de cepas con criterios enológicos •Optimización de parámetros de proceso •Desarrollo de dispositivos específicos de control
  31. 31. GRACIAS

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