UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS ENOLÓGICAS Y AGROALIMENTARIAS CATEDRA DE ENOLOGÍA IFERMENTACIÓN ALCOHÓLICA INTRODUCCIÓN La síntesis de la materia viva es endergónica, es decir que necesita un gasto de energía. Las levaduras, microorganismos quimiorganótrofos (quimioheterótrofos), obtienen energía por la degradación de materia orgánica. En función de las condiciones de aerobiosis, las levaduras pueden degradar los azúcares utilizando dos vías metabólicas: la fermentación y la respiración, ambos procesos tienen su inicio común en la glicólisis. La sucesión de reacciones que transforman la glucosa en piruvato con formación de ATP, constituye una vía casi universal en los sistemas biológicos. El significado de la palabra fermentación hace referencia a los fenómenos de descomposición de la materia orgánica (líquido azucarado) con rápido y tumultuoso desprendimiento de gas. Como síntesis sobre las fermentaciones podemos establecer: 1. Las fermentaciones son reacciones en cadena catalizadas por una serie de enzimas. 2. Las secreciones enzimáticas de las distintas especies microbianas que tienen en común una fundamental actividad fermentativa presentan una gran diversidad cualitativa y cuantitativa, y a menudo sucede, aunque en menor medida, entre cepas, variedades o razas de una misma especie. 3. Los agentes fisicoquímicos del medio influyen notablemente sobre la producción y funcionalidad de las enzimas microbianas. Por lo tanto, el desarrollo de cada fermentación y el resultado final pueden ser diferentes tanto por las características fisiológicas de las levaduras como por las condiciones en que se realice la fermentación. LAS ENZIMAS Las enzimas intervienen en los procesos fermentativos catalizando las reacciones bioquímicas. En la Fermentación Alcohólica (FA) interviene un número importante de enzimas, se las clasificó en cuatro grupos: - Fosforilantes, que ligan o separan los radicales fosfato de la molécula orgánica, - Oxidorreductoras, que intervienen en reacciones de oxidoreducción, transportando hidrogeniones, - Carboxilasas, que catalizan reacciones de descarboxilación, con liberación de CO2, y de carboxilación; - y el cuarto grupo, integrado por las enzimas que catalizan otras reacciones tales como mutación, isomerización, enolización, etc. Para ejercer su actividad catalítica, un cierto número de enzimas necesita de un cofactor que puede ser: un ion metálico; un grupo prostético sólidamente ligado a la proteína enzimática o una coenzima que no está ligada a la proteína (o lo está poco) y se comporta como un sustrato de la reacción. A continuación se describen cuatro cofactores que desempeñan un papel importante en los mecanismos de las fermentaciones. Nicotinadenindinucleótido (Nicotinamida adenina dinucleótido) o NAD Su estructura comprende dos nucleótidos, ligados por una unión pirofosfato. Nicotinamida Ribosa OO O-P-O-P-O O O Ribosa Adenina Nucleótido Nucleótido Interviene como coenzima de diversas deshidrogenasas que catalizan distintas reacciones de oxidorreducción, fijando de manera reversible dos hidrógenos por medio de su núcleo nicotinamida. H CONH2 O | R – P – O – R’ || O N+ - H H CONH2 OH +2H | R – P – O – R’ || O N Forma oxidada Forma reducida En forma abreviada, el mecanismo se representa de la siguiente manera : NAD+ NADH + H+ , o más simplemente: NAD + 2H NADH2 En esta operación, la sustancia que le cede los hidrógenos (dador) se oxida, y el NAD reducido, que hace de carrier, se reoxida recién cuando entrega los hidrógenos a otro cuerpo (aceptor), que a su vez se reduce. Tiamina pirofosfato (TPP) o Cocarboxilasa Su estructura es la siguiente: Pirimidina Tiasol OO O - P - O - P - O O O Es la coenzima de las descarboxilasas de los ácidos -cetónicos según la siguiente reacción general: R - CO - COOH R - CHO + CO2 Interviene asimismo en reacciones de condensación (acetoínica y formación de 2-3, butanodiol) y de carboxilación. Es un transportador de agrupamientos aldehídicos, en especial del acetaldehído. Las reacciones requieren también de otro cofactor, el ion Mg++. 2 la tercera molécula de fosfato está ligada a la precedente por una unión llamada “rica en energía” y la ruptura de este enlace se acompaña de una liberación de energía.O . en forma abreviada se representa así: Co-A-SH. se necesita una energía externa para formar el enlace rico en energía. Los ATP.P .O . Coenzima A Este cofactor. indispensables a los microorganismos o para asegurar sus funciones vitales y en particular su Energía crecimiento.O O O O Adenosina monofosfato o AMP Adenosina difosfato o ADP Adenosina trifosfato o ATP Estos cuerpos desempeñan un rol fundamental en los procesos de incorporación y transferencia de energía. única forma asimilable de energía. 3 .P . se utilizan en las reacciones de ATP + H2O ADP + Fosfato síntesis y en otras que necesitan energía ++FosfatoFFosfat (endergónicas). Es la base de la síntesis de los ácidos grasos (ciclo de los ácidos tricarboxílicos) y de los lípidos. las reacciones químicas que liberan energía (exergónicas) permiten la formación de moléculas de Energía ATP que constituyen una forma de almacenamiento de energía directamente utilizable.P .Adenosina difosfato o ADP y Adenosina trifosfato o ATP La estructura molecular de los diferentes ésteres de la adenosina es la siguiente : Adenina Ribosa OOO O . Interviene en numerosas síntesis. Recíprocamente. ácido pantoténico y tioetilamina. con gran capacidad de reacción permitiendo la fijación del radical R-CO sobre otras moléculas. Con los ácidos forma las acilcoenzimas A (R-CO-SCoA). Esta notación pone de manifiesto el agrupamiento químico tiol (SH) que es la base de sus propiedades. en particular bajo la forma de acetilcoenzima A o acetato activo (CH3 -CO-S-CoA). En la molécula de ATP. formado por adenosina difosfato. Se puede decir que a partir de ADP y de fosfato mineral. El adenosin trifosfato (ATP). Luego la glicólisis se efectúa enteramente en el citosol de la célula de levadura. comprende reacciones de fosforilación. Se pierden dos ATP por mol de azúcar. La energía que la fructosa-1. 4 . si parte de la glucosa. La PII es constitutiva y mayoritariamente se expresa sobre la fase de crecimiento en un medio rico en azúcar. y transfosforilación. Saccharomyces cerevisiae posee dos hexokinasa (PI y PII) capaces de fosforilar la glucosa y la fructosa. Aunque en equilibrio la forma cetosa sea más abundante que la aldosa. tiene 11 reacciones y termina en la producción de etanol y CO2. La transformación de la fructosa o levulosa tiene una reacción enzimática menos. pues este compuesto es eliminado en las siguientes reacciones de la glicólisis. compuesto rico en energía. La fermentación alcohólica es una transformación enzimática que. impulsa estas reacciones y los ésteres formados poseen enlaces ricos en energía. Aunque no se trata de un transporte activo que requiere de gasto de energía. ya que el movimiento se realiza a favor de un gradiente de concentración. lo que es energéticamente favorable. La PI es parcialmente reprimible por glucosa. El segundo estadio de de la glicólisis es la formación del gliceraldehido-3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato. 1993). bajo la acción catalítica de una aldolasa.6-difosfato está fragmentada en dos triosas. pone en juego un complejo sistema de transportadores proteicos incompletamente dilucidado.6-difosfato tiene acumulada es suficiente para producir la escisión de la molécula formándose dos triosas isómeras.QUIMISMO DEL PROCESO FERMENTATIVO En la figura que sigue se observa el desarrollo del proceso fermentativo: Figura 1: esquema de la fermentación alcohólica El transporte de hexosas del mosto a través de la membrana. mecanismo bioquímico basado en razones energéticas. La primera parte. sólo se expresaría a partir de la fase estacionaria (Bisson. la transformación de la dihidroxicetona al gliceraldehído es rápida. llamada etapa inductiva. La fructosa-1. debe ser transferido a un receptor de electrones para regenerar el NAD+. Por ello. Ca++ y K+.CH2OH + CH3 . la piruvato descarboxilasa (cofactor tiamina pirofosfato). transforma el ácido pirúvico en acetaldehído. fosfoglicérico y el ácido fosfoenolpirúvico pasa a ácido pirúvico. que conduce a cantidades equivalentes de glicerol. ácido pirúvico y ATP. Las moléculas de fosfato pueden dar con ciertos radicales orgánicos enlaces ricos en energía. Luego. En resumen. Con la formación del ácido pirúvico termina la glicólisis que constituye el primer estadio de la FA. que se realiza según la ecuación de Neuberg. este compuesto posee un alto potencial de transferencia del grupo fosforilo y se forma por fosforilación. ++ El poder reductor producido por la glicólisis bajo la forma de NADH. Esta reacción está catalizada por la gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa.La tercera fase de la glicólisis incluye dos etapas que intentan recuperar una parte de la energía del gliceraldehido-3-fosfato. Por lo tanto en comparación con la glicólisis. Zn++.CHOH . El etanol es el otro producto principal de la FA.CH2OH + 2 CO2 Pero sabemos que en una vinificación un cierto número de moléculas de azúcar es degradado por otra vía llamada fermentación gliceropirúvica. CO2 y acetaldehído. En algunos pasos también se requiere el concurso de algunos cationes como Mg++. que es necesario en la fase final para pasar el etanal a etanol. Co .COOH glicerol ácido pirúvico Al describir los mecanismos de la fermentación alcohólica se puso en evidencia la necesidad de la reoxidación del NADH2. la ganancia neta de la glicólisis es de dos moléculas de ATP por molécula de hexosa metabolizada. En la fermentación alcohólica no es el piruvato sino su producto de descarboxilación: el acetaldehído es quien sirve de aceptor final de electrones. marcando el fin del tronco común de la glicólisis que se diferencian la fermentación alcohólica. Este NADH2 es necesario para el paso final de reducción de acetaldehida a alcohol. Es en este sentido. Esto ocurre al formarse el ácido 1-3 difosfoglicérico ya que el NAD+ permite la nueva fosforilación del gliceraldehído-3-fosfato y produce NADH2. al principio de la fermentación. Esta es la única fase donde se desprende CO2. Al comienzo de la fase de crecimiento. Fe++. cuando se produce la fosforilación de la D-gliceraldehida-3-fosfato. FERMENTACION GLICEROPIRUVICA (FGP) La fermentación alcohólica incluye exclusivamente la formación de etanol a partir de los azúcares según la ecuación de Gay-Lussac: C6 H12 06 2 CH3 . La deshidratación de este último. catalizada por una enolasa conduce al fosfoenolpiruvato. difosfoglicérico se convierte en ácido 3. la fermentación gliceopirúvica y la respiración. Cuatro ATP vuelven a la levadura cuando el ácido 1-3.CO . la fermentación alcohólica involucra dos reacciones enzimáticas suplementarias: la descarboxilación del piruvato y la reducción del acetaldehído en etanol por el NADH. el etanal es reducido a alcohol por la enzima alcohol deshidrogenasa en presencia de NAD reducido. formado al comienzo de la fermentación. C6 H12 O6 Glucosa CH2OH . es decir. la ganancia neta es de 2 ATP. se encuentran elevados niveles de etanal. Finalmente. La fosfogliceromutasa cataliza la conversión del 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato. pero las concentraciones caen cuando el proceso se inicia "en serio" 5 . CH2OH C=O CH2O . Esquema de la Fermentación Gliceropirúvica. Cada vez que se forma una molécula de glicerina. La acetaldehida es más fácil de reducir y es la que fija preferentemente los hidrógenos del NADH2 cuando los dos compuestos están en concentraciones equivalentes. La confrontación de los esquemas de las fermentaciones alcohólica y gliceropirúvica (figuras 1 y 2) muestra muy bien la competencia entre los dos aceptores de hidrógeno: acetaldehida y dihidroxiacetona fosfato. La figura 2 nos muestra en forma resumida el desarrollo del proceso. Como consecuencia se forman numerosos compuestos secundarios además del etanol. piruvato decarboxilasa y alcohol deshidrogenasa. o bien sirve de base para la síntesis de un cierto número de productos secundarios: ácido acético. 1994). Figura 2. y otros ácidos orgánicos. succinato. lo que ocurre al comienzo de la fermentación como ya se dijo.P Dihidroxicetona fosfato NADH2 NAD CH2OH CHOH CH2O . tales como: glicerol.(Ough. que servirá para impulsar la fermentación alcohólica. Este ácido pirúvico se acumula. una molécula de ácido pirúvico (eventualmente descarboxilada formando etanal) no puede reducirse a alcohol etílico porque los dos hidrógenos necesarios (provenientes del NADH2) fueron invertidos en la formación de glicerina. la dihidroxiacetona sirve de aceptor de hidrógeno y al mismo tiempo permite la acumulación de etanal. Pero si no hay acetaldehida disponible. son inducibles por la glucosa y no se encuentran en sus niveles máximos al principio de la fermentación alcohólica.P H2O PO4H3 CH2OH CHOH CH2OH glicerol glicerol – 3 – fosfato La cantidad de glicerina que se forma. Se calcula que alrededor del 8 % de las moléculas de azúcar. siguen la vía de la fermentación gliceropirúvica y el 92% la de la fermentación 6 . Así se explica la existencia de un período de inducción durante el cual la reoxidación del NADH2 se realiza a expensas de la dihidroxiacetona fosfato que pasa a glicerina-3-fosfato y finalmente una fosfatasa la transforma en glicerol. la producción de etanol no es inmediata. ácido succínico. piruvato. varía según las condiciones del medio. 2-3 butanodiol. ya que las enzimas esenciales de la fermentación alcohólica. Aumenta. El vino contiene aproximadamente 8 g/l de glicerina. acetoína. por ejemplo. diacetilo. con el aumento de la temperatura de fermentación. etc. Cuando las levaduras comienzan a actuar en el mosto de uva. Pero. LOS PRODUCTOS SECUNDARIOS DE LA FERMENTACIÓN GLICEROPIRÚVICA El ácido pirúvico y el etanal. NAD+ NADH2 NAD+/ NADH2 = 0.9 Durante la fase de crecimiento de la levadura se han verificado variaciones del equilibrio. la producción de glicerina constituye. En consecuencia. En resumen.alcohólica propiamente dicha. El ácido pirúvico puede escapar a la acción de la descarboxilasa y funcionar como aceptor de los hidrógenos del NADH2.7 y 0. Veamos los principales productos que derivan de él o de la acetaldehída. Para restablecer el equilibrio redox de la célula. en consecuencia. aún en plena fermentación. 7 . ácido D (-) láctico y ácido L (+) láctico. provenientes de la fermentación gliceropirúvica servirán para formar diversos productos secundarios según mecanismos comunes a muchos tipos de fermentaciones. Es mayor en los vinos blancos que en los tintos y también mayor cuanto más alta sea la temperatura de fermentación o si ésta ha sido incompleta. no hay nunca una fermentación alcohólica pura y la liberación de glicerol persiste hasta el final de la fermentación. según Oura. formados a partir del ácido pirúvico por las lacticodeshidrogenasas correspondientes. alrededor de 400 mg/l (Peynaud. que debe estar comprendido entre 0. en 1977. reduciéndose a ácido láctico por acción de la lacticodeshidrogenasa. aproximadamente 80 mg/l. Oura. Se libera NADH2 excedentario. se ha comprobado que. Por lo que es el segundo componente cuantitativamente más importante del vino después del etanol y que le confiere caracteres de suavidad y aterciopelado Interpretación de Oura La fermentación gliceropirúvica y. este excedente reducirá una cantidad equivalente de dihidroxiacetona fosfato. una válvula de seguridad. Terminada la fermentación. en el curso de la fermentación se forma casi exclusivamente ácido D (-) láctico. COOH H-C-OH CH3 ácido D (-) láctico D (-) lácticodeshidrogenasa NADH2 NAD COOH C=O CH3 ácido pirúvico L (+) lácticodeshidrogenasa NADH 2 NAD COOH HO-C-H CH3 Ácido L ( +) láctico Figura 3: Formación de los isómeros del ácido láctico a partir del ácido pirúvico Existen dos isómeros. ha aportado una explicación diferente que hace intervenir el equilibrio redox de la célula. y solo algunas decenas de mg de ácido L (+) láctico.7 a 0. predomina al principio del desarrollo de la levadura. Formación de ácido láctico En la fermentación de los azúcares por la levadura aparece siempre ácido láctico. 1967). la levadura sintetiza sobre todo D (-) lacticodeshidrogenasa. De manera que la explicación anterior no da cuenta de todo el glicerol producido. más que una vía normal. hay una pequeña cantidad de ácido pirúvico en el vino. En anaerobiosis. la formación de glicerina.9. 5 a 1. diacetilo y 2-3 butanodiol). participan de forma muy directa en las características organolépticas y a determinadas concentraciones perjudican su bouquet y aroma. La formación de acetoína. vía piruvato. En cambio el diacetilo. La cadena de respiraciones se interrumpe a nivel de succinato que se acumula y representa de 0. Los butanodioles y la acetoína no tienen ninguna importancia sensorial. si está presente en cierta cantidad.5 g/L generado por el funcionamiento de esta porción del ciclo de Krebs. del que una pequeña parte se acumula y el resto se reduce gastando una molécula de NADH2. COOH (CH2 )2 CHNH2 COOH ½ O2 Ácido glutámico COOH COOH COOH NH3 (CH2) CH2 CH2 C=O CH2 CH2 CO2 ½ O2 COOH CHO COOH ácido -cetoglutárico semialdehída succínica ácido succínico Reafirmando esta opinión. coenzima estrictamente respiratoria. más de 3 a 5 mg/l. Sin embargo. En condiciones de anaerobiosis. Además de la vía propuesta por Oura. Radler ha aislado una -cetoglutaratodeshidrogenasa activa de levaduras desarrolladas en anaerobiosis. diacetilo y butanodioles. Otra vía en que interviene el ácido pirúvico para formar acetoína es por reacción con acetil CoA. Estos compuestos se pueden formar a partir del ácido pirúvico o del etanal. pues la actividad de la succino-deshidrogenasa necesita la presencia de FAD. contribuyendo a la formación del 2-3 butanodiol. La carencia de Tiamina. Metabolitos del ciclo diacetilo – acetoínico Los compuestos acetoínicos (acetoína. La acetoína formada se reduce en parte por la acción de una deshidrogenasa. por la piruvato descarboxilasa. implica una doble descarboxilacxión. siempre presentes en el vino. confiriendo especificidad a las bebidas fermentadas. elemento activo de las carboxilasas. hay otros mecanismos posibles para su formación. disminuye notablemente la formación de acetoína. según Radler (1977) el ácido succínico proviene esencialmente del ácido -cetoglutárico. confiere un gusto indeseable a manteca rancia. mediante reacciones de condensación activadas por la Tiamina Pirofosfato. dando como compuesto intermedio el diacetilo.Ácido succínico En la fermentación alcohólica siempre se produce ácido succínico. el ciclo del ácido cítrico no puede ser completo. pero no se manifiesta tan desagradable en cantidades próximas al umbral de percepción 8 . que es uno de los principales productos secundarios y es el que más impresiona al gusto por su sabor particular entre salado y amargo. procedente de la desaminación oxidativa del ácido glutámico. era atribuida a alteraciones biológicas de origen bacteriano. la carencia de ácido pantoténico. Candida. con moderado tenor de azúcar (220 g/L) Saccharomyces cerevesiae produce cantidades relativamente bajas (100 – 300 mg/L) pero es variable según la cepa. pH muy bajos (. Exceptuando la formación de ácido acético por vía bacteriana. Cuanto más elevado es la riqueza en azúcares del mosto mayor es la cantidad de ácido acético. Asimismo. esta enzima cuyo cofactor es el NADP+ es activa durante la fermentación alcohólica. Puede ser producida por hidrólisis de la acetilcoenzima A. pueden conducir a cantidades anormales del ácido acético. El ácido acético puede provenir de la oxidación del acetaldehído por la alcohol desidrogenasa. favorece la formación de acético.1) o por el contrario muy altos (mayores de 4). La via bioquímica de la formación de ácido acético no ha sido claramente precisada. siendo este ácido y sus ésteres (acetato de etilo) elementos negativos en la apreciación sensorial de cualquier vino. El NADPH formado puede ser utilizado para la síntesis lipídica. a las levaduras fermentativas de primera fase (Kloeckera. Hanseniaspora) y las del metabolismo aerobio (Hansenula y Picchia) se les atribuye el principal protagonismo en la formación de estos compuestos. la presencia de ácido acético en el vino. Las condiciones prácticas de la vinificación. En los mostos de uvas sanas. Sin embargo se forma siempre en el curso de la fermentación. 9 .de 3. junto a otros componentes de la acidez volátil.Ácido acético Hasta no hace mucho. componente de la coenzima A. temperaturas muy elevadas (25 a 30 º C) durante la fase de multiplicación de las levaduras. proveniente de la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico por el complejo de la piruvato deshidrogenasa. Otros factores de vinificación que favorecen la formación de ácido acético son la anaerobiosis. Su mecanismo lleva implícitos sucesivos pasos de desaminación. Los tres mecanismos dan como producto intermedio un ácido -cetónico. reducción de la aldehída a un alcohol superior que tiene un carbono menos que el aminoácido que le dio origen. Estudios posteriores demuestran que los alcoholes superiores (aceite de fusel) se forman por tres mecanismos diferentes: uno de ellos. La incidencia organoléptica de estos compuestos es desdeñable. Según Erlich (1907) los aminoácidos son los principales precursores de los alcoholes superiores.Otros productos La levadura produce ácido citramálico (0 – 300 mg/L) y el dimetilglicérico (0 – 600 mg/L). Sus ésteres juegan un papel muy favorable en el aroma afrutado de los vinos blancos. También se originan otros diversos ácidos grasos. los ácidos cetónicos originados en la desaminación de los aminoácidos pueden ser excretados luego de la descarboxilación y la reducción el alcohol. en menor cantidad. n-butanol. estos constituyentes de los aromas secundarios. finalmente. 10 . la temperatura de fermentación y la cantidad de nutrientes. En efecto. descarboxilación de éste dando una aldehída y. se forman anabólicamente a partir de la glucosa o levulosa (fermentación alcohólica). posiblemente sintetizados por las mismas levaduras (vía catabólica). Los principales son: isoamílico. n-propanol y tirosol. los alcoholes superiores son los más importantes en Enología. Estos ácidos son los verdaderos precursores de los alcoholes superiores y la reacción final es común a los tres mecanismos. OTRAS RUTAS METABÓLICAS Formación de alcoholes superiores Los fenómenos bioquímicos de la nutrición nitrogenada de las levaduras comprenden síntesis y degradaciones diversas. lo hace a partir de los aminoácidos presentes en el medio. formando un ácido cetónico. como componente de vitaminas y enzimas (CoA-SH). R Descarboxilasa C=O COOH Acido -cetónico CO2 Deshidrogenasa R COH Aldehída NADH2 NAD R CH2OH Alcohol Síntesis de SO2 y SH2 Las células de levaduras tienen necesidad absoluta de azufre. que utilizan en sus procesos biosintéticos localizándolo en aminoácidos y proteínas y. Entre los productos del metabolismo de los aminoácidos. por condensación del ácido acético (en forma de acetil-CoA) y ácido pirúvico. isobutílico. en los otros dos. La cantidad de alcoholes que se encuentran en los vinos varía según las cepas de levadura. intervienen por sí o por sus ésteres en los caracteres organolépticos del vino. Los de 6 a 12 átomos de carbono presentan aromas lácteos que recuerdan a ciertos quesos. el vinil-4-fenol y el vinil-4-guayacol. La Cinamato Descarboxilasa es endocelular. de hecho. Normalmente esto sucede solamente cuando los aminoácidos del mosto son insuficientes y.A partir del sulfato las levaduras forman SO2 y SH2 en una reacción en que primero lo reducen a sulfito. y luego a sulfuro. Cinamil – esterasa fermentación alcohólica Ésteres de ácidos fenoles Acidos fenoles Vinilfenoles Es evidente que el riesgo de que un vino tenga defectos fenólicos es tanto mayor cuanto más importante sea la concentración de ésteres de ácidos fenoles y la actividad cinamil-esterasa. sobre todo el primero. Algunos son agradables y eventualmente específicos de un cepaje y otros son desagradables y constituyen en sí defectos olfativos. independientemente de la cepa de levadura utilizada. Los precursores directos de los vinilfenoles son los ácidos fenoles libres. OCH3 HO CH = CH -COOH CO2 OCH3 HO CH = CH2 Cinamato descarboxilasa CO2 Ácido ferúlico HO CH = CH . Se puede evitar este inconveniente añadiendo al mosto compuestos de amonio. Formación de otros compuestos volátiles con características aromáticas Con bastante frecuencia se ha destacado el rol de las levaduras sobre la calidad aromática de los vinos. Estos ésteres son susceptibles de ser hidrolizados para dar los ácidos fenoles (hidroxicinámicos) correspondientes. serina y metionina. es responsable de esta transformación. durante el proceso fermentativo o con posterioridad a él. específica sólo de estos dos ácidos y actúa solamente durante la fermentación. una cinamil-esterasa. les confieren olores “farmacéuticos” desagradables. Recientemente se han obtenido preparaciones pectolíticas purificadas para eliminar la actividad cinamil-esterasa y así limitar los contenidos de vinilfenoles en los vinos. los vinos con bajo contenido de aminoácidos tienen un ligero olor a sulfhídrico. En la uva madura existe de 2 a 5 veces más en forma de ésteres que en forma de ácidos libres. Los vinilfenoles Entre los numerosos componentes del aroma de los vinos blancos. Los vinilfenoles provienen esencialmente de la descarboxilación no oxidativa de los ácidos hidroxicinámicos de la uva y son los ácidos p-cumárico y ferúlico. En 1992. La carencia de pantotenato también origina SH2 que las células excretan. ciertos fenoles volátiles.COOH Vinil-4-guayacol HO CH = CH 2 Cinamato descarboxilasa Acido p-cumárico Vinil-4-fenol 11 . presentes en cantidades variables. se demostró que una esterasa específica. Veamos algunos de ellos. Las levaduras podrían realizar esta reacción para disponer de sulfuro con el que sintetiza cisteína. La actividad enzimática está presente en la mayoría de las preparaciones pectolíticas comerciales y su empleo puede conducir a un contenido de vinilfenoles elevado y originar gustos desagradables en los vinos blancos. requiriendo para ello 2 ATP. otros compuestos volátiles con características odorantes tienen su origen en la actividad de las levaduras. Además de los alcoholes superiores. poniéndose en evidencia la incidencia de las distintas especies y cepas sobre los aromas y los precursores de aromas de las uvas. Trabajos de selección realizados han permitido obtener cepas con baja actividad. También pueden transaminarse con ácidos -cetónicos para formar otros aminoácidos. Este compuesto no existe en el mosto. puede transformarse en un producto tóxico como es el carbamato de etilo.En lo que concierne a los vinos tintos. Es interesante el catabolismo de los aminoácidos. mediante la arginasa dan lugar a la formación de ornitina y urea y la urea puede ser transformada en amoniaco y CO2. una vez dentro. La aptitud de las cepas de Saccharomyses cerevisiae para revelar el aroma de Sauvignon es extremadamente variable. en cantidades significativas. lo que supone la existencia de un precursor aromático del Sauvignon (PAS). los tenores en vinilfenoles son siempre muy limitados. libera mercaptopentanona. La mayoría de las cepas de levaduras activas utilizadas en enología poseen la actividad cinamato descarboxilasa. en especial cuando interviene la arginina. Esto se debería a que la actividad descarboxilasa de la levadura es inhibida por ciertos compuestos fenólicos de la uva. Formación de urea y carbamato de etilo Los aminoácidos entran en las células de levadura mediante diversas permeasas.0 . Formación (revelación) de aromas Una mercaptopentanona (4-mercapto-4-metilpentano-2-ona) ha sido identificada como el constituyente esencial del aroma de Sauvignon. pueden sintetizar directamente proteínas y otros compuestos. Este precursor ha sido aislado de mosto de Sauvignon y agregado a un medio modelo en fermentación. Las levaduras. NH2 C = O + C2H5 -OH NH2 O C.C2H5 + NH3 NH2 Úrea Etanol Carbamato de etilo 12 . sino que aparece en el curso de la fermentación en muy pequeña concentración. el pH y la concentración de etanol. Y la urea. Esta reacción es importante por otras razones. en particular. ciertos taninos catéquicos poco polimerizados. La pequeña cantidad de urea que existe en el citosol de la célula puede ser transportada por las permeasas y difundirse en el vino. dependiendo de la temperatura. 2 g... Acido láctico.... Amerine y Joslyn..... acetaldehida... Glicerina. se transcribe el balance de la fermentación de 170 g........000 76................ A continuación.................. 1967).. de azúcar.. Anhídrido carbónico............... Alcohol etílico.. en 1813. total 51.000 13 ..... Farkas (1988) sugiere que alrededor del 10-12 % del azúcar presente es desviado a biomasa de levaduras y productos secundarios...... 1946)......4 g... 1863).0 g.... Levadura seca........ 1968).. Sirviéndose de la balanza demostró en 1789 que durante la fermentación el azúcar es descompuesto en alcohol y anhídrido carbónico.... Acido acético.7 g.. acetoína o acetilmetilcarbinol.. Acido succínico.... Acido pirúvico.. de azúcar invertido (glucosa + levulosa): Alcohol....4 g.. ácido citramálico o metilmálico (Carles y otros.................4 g. Acetato de etilo. En 1860. ácido dimetilglicérico (Carles y otros.. Glicerina....... ácido propiónico.......... 105..... representó el proceso fermentativo mediante su famosa ecuación.... El resto lo forman otras sustancias como la glicerina y el ácido succínico.... 1882)............ pero siempre algún otro producto secundario ha sido identificado a posteriori...... Acetaldehida......... Con el correr de los años. llamados productos secundarios...... 80 80 60 40 40 10 2.... nos da un balance de la fermentación de 100 g..1 g.... 1.. Acido succínico..... Gay-Lussac... otros productos de la fermentación han sido identificados: ácido acético (Bechamp.... Las cantidades medias se expresan en miligramos.butanodiol (Henninger.... Acido a-cetoglutárico.BALANCE QUÍMICO DE LA FERMENTACIÓN Los productos principales de la fermentación del mosto de uva son el alcohol etílico y el anhídrido carbónico y se originan de la fermentación alcohólica...000 6.......... diacetilo.000 1...... 2-3.......... 1958)..800 400 300 300 300 Acido citramálico....... presentado por Peynaud en 1976...... Alcoholes superiores......... 1963)....84 g 48. otros muchos compuestos... 0.. Consumido por las levaduras. 49.. Peynaud y otros). Junto a estos.... que él mismo descubrió como productos de la fermentación.. Balances fermentativos Lavoisier fue el primero en establecer un balance de los productos de la fermentación alcohólica... 3...... Acetoína... 2-3 Butanodiol... formados como consecuencia de la fermentación gliceropirúvica y otros procesos colaterales de la fermentación alcohólica....16 g Pasteur estableció que la ecuación de Gay-Lussac es válida para el 90 % del azúcar transformado........ de sacarosa..... Varios autores contemporáneos han presentado balances fermentativos (Garoglio... elaboró una fórmula matemática de la reacción: Azúcar 100 g alcohol + gas carbónico 51.... aparecen... 1966)..... ácido pirúvico (Blouin y Peynaud. ácido oxaloacético (Carles y otros....... que al hidrolizarse forman 105.. Anhídrido carbónico.... ácido butírico y acetona (Bertrand y Ribereau-Gayón. ácido láctico (Peynaud...... C6H12O6 2 CH3 -CH2OH + 2 CO2 Más tarde (1819).. 80...... Se ha intentado recuperar el alcohol (Bremond.I. 2. que son utilizados por las células de levaduras para asegurar sus funciones vitales. Un hectólitro que fermenta desprende 4750 litros de a CO2 que se incorporan al ambiente y que. 1972).3 kcal).7936).864 g de azúcar [( 170 x 10) / 100. 170 g de azúcar producen 76 g de CO2. Este rendimiento es muy difícil de alcanzar a nivel industrial. o lo que es lo mismo 10 ml/l). se calcula que para producir un grado alcohólico se necesitan 17 g de azúcar. de presión pesa 1. escurridores.V. o sea 25. Cuando termina la fermentación el CO2 tiende a desprenderse del vino.5 g de azúcar para producir un grado de alcohol. la presión y el grado alcohólico.) para reducir al mínimo las pérdidas de alcohol. hay una mayor formación de productos secundarios como consecuencia de la presencia de otros microorganismos. 1967). medido a 0ºC y 760 mm. ENERGESIS: BALANCE ENERGETICO DE LA FERMENTACION ALCOHÓLICA El balance químico de la fermentación alcohólica pura.6 corresponden a los 2 ATP formados (la formación de una unión ATP demanda 7. No toda la energía libre se resuelve en un aumento de la temperatura. Furlotti. o sea 100. se necesitan 16.977 g). Se verifican pérdidas de alcohol durante la fermentación debido al calentamiento y otras causas como el fulado. En nuestro país.4 kcal. prensas). De las 40 kcal. 1950.8]. En la práctica. 170 g de azúcar producen 80 g de etanol. de presión ocupan un volumen de 38. favorecido por el trasiego y otras operaciones y movimientos. pero también se ha hecho notar que el valor del alcohol recuperado no compensa los gastos que exige la operación. Esto se debe a que: 1. A veces. los remontajes. la variación total de energía es de 40 kcal/mol de hexosa (Conn y Stumpf. El anhídrido carbónico de la fermentación ha sido utilizado para la gasificación de los vinos (Carpené) y también para inertizar las maquinarias utilizadas en el procesamiento de la uva para la obtención del mosto (moledoras. operaciones tecnológicas. en particular su multiplicación. etc. Un detalle importante es el arrastre de alcohol producido por el desprendimiento del anhídrido carbónico. La diferencia.). única forma de energía "biológicamente asimilable". Supongamos un mosto de 12º Bé (210 g/l de azúcar). 3. Producción de anhídrido carbónico La cantidad de anhídrido carbónico que se produce es enorme. El mosto en fermentación esta saturado de anhídrido carbónico. de no tener el local de fermentación las condiciones adecuadas para evacuarlos. se ha establecido legalmente un rendimiento máximo de 17. índice adoptado por algunos países como Francia y aceptado por la Organización Internacional de la Vid y el Vino (O. entrañan un peligro cierto para las personas que trabajan allí.CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP En el plano energético. etc. consecuentemente. un mayor consumo de azúcar para la formación del cuerpo celular. fundado en estudios técnicos que contemplan las características de nuestra industria y modalidades de trabajo. (un litro de CO2. constituye la energía libre que se incorpora al medio en forma de calor y provoca el calentamiento del mosto en fermentación.Rendimiento en alcohol De acuerdo al balance de Peynaud. Con más criterio se ha insistido en mejorar las condiciones de elaboración (temperaturas de fermentación. La cantidad depende de la temperatura. 14. En un sistema absolutamente cerrado (aislado térmicamente) la temperatura aumentaría 25. Para producir un grado de alcohol (un ml de alcohol absoluto en 100 ml de vino. se expresa así: C6H12O6 + 2 ADP + 2 H3PO4 2 CH3 . De acuerdo al balance de Peynaud.4ºC. pero en la 14 .8 ml (la densidad a 15º C es de 0. que a 0ºC y 760 mm. Ordinariamente se produce una mayor multiplicación de levaduras y.442 l. y la calidad del vino sufre. En definitiva. tanto más alto cuanto mayor sea la cantidad de azúcar residual. el sistema de vinificación y el calor latente de vaporización de sustancias volátiles que se desprenden junto con el anhídrido carbónico. De cualquier modo. pérdidas por el desprendimiento del CO2 y el arrastre de algunas sustancias volátiles (alcohol y otras) y las precipitaciones de sales tartáricas. Las pérdidas atribuidas al anhídrido carbónico (desprendimiento y arrastre) sumadas a las precipitaciones. el resto se disipa. 15 . debido al contenido de alcohol tiene una densidad menor que 1. Al producirse la fermentación el azúcar va transformándose en alcohol etílico como producto principal.110. producción de calor.5 x 0.080 y 1. considerando que el coeficiente de contracción es de 0. aún en la peor situación imaginable. disminución del volumen y precipitaciones. se observan los siguientes fenómenos físicos: disminución de la densidad.090 y 1.industria. aunque en menor medida. También influye.613. contenido de azúcar. Esto hace que la densidad vaya disminuyendo a medida que avanza la fermentación. cada 100 ml. contenido de alcohol) y la disipación de la temperatura al medio externo. cuya densidad a 15ºC es de 0. FENOMENOS FISICOS QUE SE PRODUCEN EN LA FERMENTACION Mientras se suceden los fenómenos bioquímicos ligados a la fermentación alcohólica y el mosto va transformándose en vino. espesor de las paredes. Para un vino de 12. sino imposible. se debe recurrir a refrigeraciones oportunas para mantener el mosto en fermentación dentro del rango de temperatura adecuado. Disminución del volumen El volumen del vino producido es inferior al del mosto que le dio origen.110 y depende fundamentalmente del tenor azucarino. Sumadas a la disminución de volumen debida a la contracción nos da un volumen de vino inferior al 2 % aproximadamente. El vino que ha fermentado totalmente. superan ligeramente el 1 %. De ahí la importancia de disponer de suficiente capacidad de refrigeración para manejar eficientemente la temperatura de fermentación. ya que los azucares por sí mismo tienen una densidad próxima a 1. De ahí que la densidad oscile entre 1.07 por 1 % de alcohol.07). tamaño y forma (relación superficie/volumen).875 ml. con relación al del mosto original. En un vino que no ha terminado de fermentar. Si las vasijas "escapan" y se tornan muy calientes. mayor la cantidad de alcohol producida. según el sistema de vinificación. individualidad (paredes compartidas o no). (12.5 % v/v. la densidad será de 1 o más. como de la temperatura y ventilación del cuerpo de fermentación. por lo tanto. temperatura de fermentación. para nuestras condiciones de vinificación sólo unas 15 kcal se resuelven en un aumento de la temperatura. La disipación de la temperatura depende tanto de las características constructivas de la vasija: material (coeficiente de conductividad térmica). tanto más bajo cuanto más rico en azúcar era el mosto y.7936. la disminución de volumen será de 0. El mosto de uva madura contiene normalmente entre el 15 y 25 % de hexosas (glucosa y levulosa) y a veces más en uvas sobremaduras o donde es habitual la podredumbre noble producida por Botrytis cinerea. Disminución de la densidad La densidad del mosto de uva oscila normalmente entre 1. Esto se debe a las siguientes causas: el fenómeno de contracción de la mezcla alcohol-agua. el aumento de la temperatura esta regulada por la relación entre dos factores: la tasa de fermentación (depende de la energía fermentativa de la levadura. el control es difícil. número de células. 4ºC por cada grado Baumé. son el tartrato neutro de calcio y el bitartrato de potasio o cremor tártaro. Desde el punto de vista práctico. Es necesario entonces intervenir mediante los medios enotécnicos adecuados en el control de la temperatura. de uso generalizado en nuestro medio. si la temperatura de campo fuese de 25ºC.4).5ºC (12. se observa que un mosto que tiene 12.5 x 1. disminuye la solubilidad del bitartrato. a mayor temperatura aumenta la solubilidad.4 kcal se incorporan al medio en forma de calor provocando el calentamiento del mosto. En consecuencia. por efecto de la fermentación aumentaría su temperatura en 17. 25. La solubilidad de esta sal depende de la temperatura. Precipitaciones Las precipitaciones más corrientes en el pasaje de mosto a vino. consecuentemente.5ºBé. y del contenido de alcohol que hace que la solubilidad disminuya.Producción de calor Como hemos visto al tratar el balance energético de la fermentación alcohólica. Existe un coeficiente práctico. depositándose en las paredes y el fondo de la vasija de fermentación. Pero debido a las causas que ya hemos analizado. lo que haría imposible la vida del fermento. Por efectos del alcohol. Al avanzar la fermentación se va acumulando alcohol etílico y. también se insolubilizan en parte las gomas y mucílagos. El mosto de uva constituye una solución saturada de bitartrato de potasio. El exceso de soluto precipita. veremos en detalle los sistemas de refrigeración. que permite calcular rápidamente el aumento de temperatura que podría esperarse: 1. 16 . Al tratar el tema de las operaciones comunes a todas las vinificaciones. llegaría teóricamente a una temperatura de 42. se pierden unas 10 kcal.5ºC. Para comprender la explicación de estos fenómenos es necesario considerar la fermentación bajo su aspecto biológico. que se agregan dentro de las 48 horas de iniciada la fermentación por medio de un remontaje. se detiene. las levaduras encuentran los constituyentes que les son necesarios para asegurar sus funciones vitales. Las levaduras necesitan nitrógeno amoniacal. Estos factores se podrían clasificar en tres grupos: a. En el mosto. como Tiamina y Pantotenato (50 mg/hL). constituyentes nitrogenados y factores de crecimiento y supervivencia. la fermentación es la consecuencia del conjunto de actividades bioquímicas por las que la levadura se procura la energía necesaria para la biosíntesis de la sustancia celular. se encuentran los hidratos de carbono. no así de sustancias nitrogenadas. Un perfecto manejo de la fermentación es una de las primeras funciones del enólogo. deteriorando la calidad del producto final. los ácidos orgánicos. la microbiota y c. algunas de naturaleza química. A medida que la temperatura es más elevada. ya que son resistentes. crece con la temperatura. las condiciones operativas. otras están referidos a carencias nutricionales y a la presencia de inhibidores. entre ellos están: comienzos de fermentación tardíos. Por lo tanto. La velocidad de transformación de azúcar. Los problemas de fermentación han constituido serios obstáculos técnicos para el normal desarrollo del proceso de vinificación. la composición del mosto: concentración de azúcares. acidez.INFLUENCIA DEL MEDIO Y DE LAS EXIGENCIAS TECNOLOGICAS SOBRE LAS LEVADURAS Condiciones para el desarrollo de las levaduras Temperatura: La temperatura óptima se sitúa entre 18 y 30 ºC. con una correcta inoculación (106 cél/mL) la fermentación se inicia rápidamente y llega a su término. En vinificaciones en blanco hay que recurrir al agregado de nutrientes a base de sales de amonio. pH. sales minerales. También puede requerirse un suplemento vitamínico. La fermentación alcohólica no es solamente un balance analítico en el que figura la equivalencia entre el peso de azúcar degradado y la suma de productos principales y secundarios. fermentaciones "languidecientes". La acidez no influye en el desarrollo de las levaduras. pero el grado alcohólico obtenido es menor. sino también porque en tal situación puede temerse que ocurran desviaciones bacterianas que provocarían un aumento de la acidez volátil. disponibilidad de nutrientes y factores de crecimiento y el contenido en sustancias fenólicas. el correcto desenvolvimiento de la fermentación alcohólica. y en consecuencia. Un mosto en fermentación queda desprovisto de nitrógeno amoniacal en 36 horas. Existen mezclas de nutrientes en el mercado que además traen cáscaras de levaduras que sirven para absorber toxinas. De manera general. Esencialmente. la calidad del vino resultante. la entrada en fermentación es más rápida. dependen de numerosas variables. asegurando la edificación 17 . pero una alta acidez impide una multiplicación peligrosa de bacterias en caso de que la fermentación alcohólica se detenga. detenciones de la fermentación antes del agotamiento completo del azúcar. Entre ellos. Una interrupción de la fermentación constituye un peligro grave. no solamente para la dificultad de reiniciarla. Con menos de 10 ºC la fermentación no empieza y si supera los 35 ºC. Con respecto a los nutrientes: Los mostos están bien provistos de los azúcares y minerales que necesitan las levaduras. b. todas ellas variables en función del tipo de vino deseado. Se observa que los sistemas enzimáticos de la célula funcionan siempre. prever su evolución e intervenir a tiempo de ser necesario. También las técnicas y condiciones en que se realiza la vinificación condicionan el desarrollo y actividad de las levaduras. la estimación del ATP. pero se prolonga durante varias semanas. Luego disminuye cada vez más. su conservación. La influencia del medio y de las exigencias tecnológicas se manifiesta sobre el crecimiento y el metabolismo de las levaduras. su multiplicación. Vigilar la marcha de la fermentación es una necesidad que permite seguir las transformaciones. La primera. las levaduras en ese momento se encuentran en una fase de supervivencia. tanto en lo que se refiere al manejo del viñedo. Dos controles deben efectuarse diariamente: el seguimiento de la fermentación y la medición de la temperatura. Por último la fase de declinación donde se reduce progresivamente la población viable hasta 105 células ml-1. La detención del crecimiento no es consecuencia de la desaparición del alimento energético. Durante ese ciclo. 18 . Finalmente. de crecimiento limitado de 2 a 5 días en que aumenta la población progresivamente hasta un valor comprendido entre 107 – 108 células ml-1. causando la desaparición de los esteroles celulares. La velocidad de fermentación es máxima y prácticamente constante durante un poco más de 10 días. Las levaduras viables pueden ser enumeradas al microscopio directamente por el recuento en cámara de Neubauer con la ayuda de tinción vital. Su composición se encuentra también fuertemente condicionada por las modalidades tecnológicas. es decir. particularmente largo. Asimismo. También puede utilizarse la técnica de epifluorescencia y. el mosto de uva presenta una constitución diferente según el cepaje. por la acumulación de etanol en la célula o más probablemente por las dificultades del transporte a través de la membrana. sino que la paralización de la actividad metabólica ha sido interpretada por la desaparición del ATP celular. en algunos casos. el conjunto de sus funciones vitales. el suelo y las condiciones climáticas del año. La cinética de fermentación está ligada directamente al ciclo de crecimiento. la detención en la fermentación se da por crecimiento insuficiente y por una inhibición de la actividad metabólica de las células no proliferantes. La segunda fase es cuasi estacionaria y dura alrededor de ocho días.de su esqueleto carbonado. en particular la fase de declinación que es de tres a cuatro veces más larga que la de crecimiento. correspondiendo a las dos primeras fases del crecimiento. CONTROL DE LA FERMENTACIÓN Ciclo de crecimiento de las levaduras y cinética de fermentación En el desarrollo normal de una fermentación alcohólica el ciclo muestra tres fases principales. esta fase puede durar muchas semanas. Existe una desproporción entre la duración de las diferentes fses. el crecimiento está limitado a cuatro o cinco generaciones. La disminución y la interrupción de la fermentación pueden ser provocadas por una temperatura excesiva. al cultivo y al momento de recolección de los frutos. pero que la concentración de azúcar decrece progresivamente dentro de la célula. como a la obtención y tratamientos del mosto. incluso en presencia de oxígeno la respiración es imposible. la mejor explicación del efecto es la inhibición por ATP de las enzimas de la glicólisis. a una disminución en la producción de etanol y del consumo de azúcar. lo que trae aparejado una acumulación de hexosas fosforiladas. implicada en la vía fermentativa.respiración Pasteur fue el primero en comparar el crecimiento de las levaduras en aerobiosis y anaerobiosis. La aireación del mosto favorece la fermentación alcohólica desde el punto de vista de la síntesis de ácidos grasos y esteroles por las levaduras. En el mosto. ha encontrado una aplicación tecnológica en la práctica de los remontajes en la vinificación en tinto. El remontaje consiste en tomar el mosto en fermentación y "remontarlo" por bombeo sobre el orujo. No queda excluido que la 19 . Saccharomyces cerevisiae sólo metaboliza los azúcares por vía fermentaria. y en constatar una inhibición de la fermentación por respiración. Esto se denomina “Represión catabólica de la glucosa” o “contraefecto Pasteur”. Cuando la levadura puede utilizar los azúcares indiferentemente por respiración o fermentación (lo que sólo es posible en bajas concentraciones de glucosa). Este hecho. como en el caso del mosto de uva. lo que equivale a una aireación. Necesidades nutritivas Alimentación carbonada La levadura encuentra en el mosto de uva. una disminución en el transporte de los azúcares a través de la membrana y en consecuencia de la glicólisis. Practicado el octavo día o después. El fenómeno por el que la respiración que inhibe a la fermentación. Incidencia de la aireación del mosto sobre la fermentación Experiencias clásicas muestran que en fermentaciones conducidas con aireación permanente. Pero. Practicado al tercer día de la fermentación espontánea del mosto. Este efecto se manifiesta a partir de los 9 g/L. presenta frente al piruvato una afinidad muy inferior a la piruvato deshidrogenasa. las poblaciones levadurianas máximas en el mosto de uva son duplicadas y la fermentación es más rápida y más completa que en anaerobiosis. es decir sobre una población menos densa y estacionaria o en vía de declinación. se vuelve prácticamente ineficaz. en donde las levaduras presentan un degeneramiento de las mitocondrias. la glucosa y la fructosa que le sirven como fuentes de carbono y de alimentos energéticos. el remontaje permite desarrollar la actividad máxima con una velocidad fermentaria comparable a la de un mosto que fermenta en aerobiosis permanente. la aireación induce a un aumento en la cantidad de biomasa. Cuando la concentración de azúcares es elevada. Puede explicarse por la competencia entre dos enzimas catalizadoras. también llamado “Efecto Pasteur”. recibió muchas interpretaciones. El ATP surgido de la fosforilación oxidativa inhibe en particular a la fosfofructoquinasa. es decir cuando interviene sobre una población levaduriana ya importante (pero siempre en fase de crecimiento). cualesquiera que sean las condiciones de aireación la levadura está obligada a fermentar. La piruvato descarboxilasa.Regulación fermentación . que no puede explicarse por el efecto glucosa. una disminución de la tasa de esteroles y de ácidos grasos celulares y una represión de las enzimas del Ciclo de Krebs. ya que la levadura no teniendo la necesidad de desaminar los aminoácidos. el momento de su adición parece importante. Los polipéptidos y las proteínas no participan del crecimiento de Saccharomyces cerevisiae ya que no tiene la propiedad de hidrolizarlos. pues es capaz de sintetizarlos individualmente. Simultáneamente la levadura recupera el nitrógeno amoniacal correspondiente. tanto en el crecimiento de la levadura como en la velocidad de fermentación. Por último. su adición presenta un efecto estimulante. En lo que respecta a las condiciones de empleo de sales de amonio. Por encima de esta cifra la fermentación disminuye y finalmente la producción de alcohol puede ser más escasa en mostos que contengan cerca de los 300 g/L. una concentración de azúcar elevada. se puede temer. Con aportes excesivos. en un medio con poco etanol pareciera mejorar la asimilación. Aunque las mezclas complejas de sales de amonio y de aminoácidos poseen una eficacia máxima. 20 . 2. 3. La riqueza del mosto inicial en catión amonio es uno de los elementos más importantes a tener en cuenta para fijar la oportunidad de un enriquecimiento. la fermentación se reduce. Las moléculas de aminoácidos pueden ser utilizadas como fuente de carbono en las reacciones del metabolismo. incluso antes de la aparición de una cantidad significativa de etanol que agrega su efecto antiséptico. Existen tres mecanismos para la utilización de aminoácido por la levadura: 1. (ver formación de alcoholes superiores). La asimilación de los diferentes aminoácidos depende del funcionamiento de los sistemas de transporte y de la regulación de los sistemas metabólicos. el que por sus propiedades cancerígenas es un constituyente no deseado y controlado por diferentes legislaciones. al término de la fermentación la presencia de amonio residual no asimilado.riqueza del mosto en azúcar influye en la selección de cepas de levaduras que aseguran la marcha de la fermentación. por razones de simplicidad el enriquecimiento de mostos en alimento nitrogenado se hace exclusivamente con sales de amonio. Este proceso es lento en un medio que contiene unos pocos gramos de azúcar por litro. Integración directa. Se sugiere hacer este agregado en el mosto antes de iniciarse la fermentación. afecta al crecimiento de la levadura y disminuye la población máxima. en consecuencia. Sin embargo. Se pudo estimar su necesidad cuando el tenor de NH4+ es inferior a 25mg/L. Descomposición del grupo aminado que es utilizado por la biosíntesis de los diferentes constituyentes nitrogenados y la cadena carbonada es excretada. su velocidad aumenta hasta 15 – 20 g/L. luego se estabiliza alrededor de 200 g/L. Por lo tanto. El catión amonio es particularmente asimilable y puede satisfacer él mismo la síntesis de aminoácidos. la alimentación nitrogenada implica la formación de carbamato de etilo. Alimentación nitrogenada La levadura encuentra en el mosto la alimentación nitrogenada necesaria para su crecimiento. forma menos productos secundarios. sin modificaciones en las proteínas. tomando en cuenta la mejor reacción de la levadura a toda intervención en fase de crecimiento. y tampoco tiene necesidad absoluta de recibir aminoácidos en su alimentación nitrogenada. También hay que considerar que un exceso de nitrógeno amoniacal puede ocasionar una modificación en los caracteres aromáticos del vino. Por otra parte. es para la levadura un sustituto del oxígeno. cerevisiae fermenta en 10 días 175 g/L de azúcar y 258 g/L cuando el mosto se encontraba adicionado con 5 mg/L de ergosterol. porque en esas condiciones no tiene la posibilidad de sintetizarlos. de alguna manera. Un poco más tarde este efecto es relacionado únicamente al ácido oleanólico. por lo tanto.Factores de supervivencia La noción de factores de supervivencia resulta de la interpretación del modo de acción de los estores y de algunos ácidos grasos de cadena larga sobre la actividad de las levaduras y la marcha de la fermentación. Los esteroles según resultados de Cobon (1973) favorecerían el pasaje de "gel en fase líquida" a la estructura membrana biológica. el 6% en peso seco de la membrana citoplasmática está constituido por esteroles. se pudieron obtener poblaciones de levaduras muy importantes en anaerobiosis estricta en el curso de cultivos sucesivos durante más de 5 meses. Contrariamente en aerobiosis. muestra que esta sustancia está esencialmente constituida por un triterpeno que comprende un grupo carboxílico. se observa un leve efecto inhibidor. adicionado de ergoesterol solubilizado en el tween 80 (ester de oleato). Los esteroles asociados a los fosfolípidos de las membranas juegan un rol regulador. El rol funcional de los esteroles ha sido precisado recientemente. el ergosterol. Los esteroles aportados al medio de cultivo de las levaduras que se desarrollan en anaerobiosis permiten paliar la ausencia de oxígeno. Efectivamente ella es activadora. En estudios realizados en medio de cultivo sintético. Participan en el control de la permeabilidad de la membrana celular y. de los intercambios de la célula con el medio exterior. lo que lo lleva a estudiar la acción de la cera cuticular sobre el desarrollo anaerobio de las levaduras. El papel funcional del ácido oleanólico es aún poco conocido. Los principales esteroles de la levadura son el ergoesterol y el 24(28) dehidroergoesterol. podrían por lo tanto intervenir en el control de la permeabilidad de la membrana. principal componente de la cera cuticular. que presenta un efecto "factor de crecimiento" anaerobio de las levaduras. Se demuestra así. En un estudio de la composición de la cera cuticular de la uva. Bréchot trata de explicar el crecimiento anaerobio de las levaduras en vinificación por maceración carbónica. que estas sustancias son indispensables para las levaduras que se desarrollan al abrigo total del aire. A partir de las experiencias de Bréchot se puede pensar que permite mantener el ácido glutámico en un índice estable en el conjunto de los aminoácidos de la célula y que participa así en la activación de las síntesis proteicas. una función alcohólica y un doble enlace: el ácido oleanólico. la presencia de esteroles es necesaria para asegurar la permeabillidad de las membranas. Propiedades análogas a la del ergosterol se encuentran en otros esteroles y ácidos grasos de cadena larga. A título de ejemplo: en un mosto rico en azúcar (260 g/L) S. 21 .