Un equipo de investigación de INRAE y del Instituto Agro muestra que la adquisición de la resistencia al cobre de las levaduras utilizadas para la vinificación se ha producido a costa de una producción excesiva de sulfuro de hidrógeno (H2S), un compuesto con olor a huevo podrido que altera la calidad sensorial del vino. Esto se debe a la multiplicación de un gen implicado en la resistencia al cobre que ha tenido como consecuencia una producción excesiva de H2S.
El análisis exhaustivo de 51 cepas de levaduras muestra que para aquellas que tienen más de 10 copias de este gen, la producción de H2S disminuye, e incluso desaparece. Estos resultados, publicados en Scientific Reports, abren nuevas perspectivas de investigación sobre las cepas de levadura para evitar la producción de H2S durante la vinificación.
El perfil aromático de los vinos es la principal calidad buscada por los consumidores. Una de las etapas clave de la vinificación es la fermentación del mosto de uva durante la cual las levaduras Saccharomyces cerevisiae, utilizadas desde la antigüedad para producir vino, pero también cerveza o pan, transforman el azúcar contenido en el mosto de uva en alcohol.
Durante esta etapa, las levaduras también sintetizan sulfuro de hidrógeno (H2S) para producir los aminoácidos azufrados indispensables para su desarrollo. Sin embargo, se trata de un compuesto con un olor muy desagradable a huevo podrido que puede ser producido en exceso por S. cerevisiae, alterando así el sabor del vino. La producción de H2S es muy costosa en energía para la levadura, lo que plantea la pregunta de por qué algunas cepas de S. cerevisiae lo producen en exceso.
Los científicos han buscado una explicación a este fenómeno explorando la relación entre la síntesis de H2S en la levadura y dos prácticas tradicionales de los profesionales del viñedo y del vino: el tratamiento del viñedo con caldo bordelés y el sulfitado de los mostos de uva.
El caldo bordelés es un tratamiento antifúngico a base de cobre utilizado para proteger el viñedo de los hongos, incluso en agricultura ecológica. El sulfitado de los mostos de uva consiste en la adición de sulfito durante la vinificación, un compuesto antiséptico y conservante del vino que permite preservar su calidad.
Descubrimiento del papel crucial de un gen de las levaduras implicado en la fijación del cobre
En primer lugar, los científicos han mostrado que las levaduras Saccharomyces cerevisiae procedentes del vino tenían una producción aumentada de H2S en comparación con cepas procedentes de corteza de roble o aisladas a partir de velos de vino. Esta producción se amplificaba con la adición de sulfito, que sirve de precursor para la síntesis de H2S.
Las levaduras Saccharomyces cerevisiae procedentes del vino se han adaptado a la presencia de cobre como resultado del uso común del caldo bordelés en el tratamiento del viñedo durante más de un siglo. Esta adaptación se caracteriza por la multiplicación del gen CUP1 que permite producir la proteína Cup1 capaz de fijar el cobre, lo que da a la levadura la capacidad de sobrevivir en un entorno rico en cobre. Esta proteína es rica en aminoácidos azufrados que requieren el H2S para su producción.
© Irène De Guidi
La adaptación de la levadura Saccharomyces cerevisiae del vino al cobre debido a los tratamientos antioidios a base de caldo bordelés ha generado una sobreproducción de H2S durante la fermentación alcohólica. Esta producción excesiva, exacerbada por la adición de sulfito comúnmente utilizado en enología, altera significativamente la calidad del vino.
51 cepas de levaduras analizadas
Para confirmar estos resultados, los científicos muestran que la exposición de las levaduras al cobre desencadena una producción más elevada de H2S. Un análisis exhaustivo de 51 cepas de levaduras revela una relación compleja entre el número de copias del gen CUP1 en su genoma y la producción de H2S.
Para las cepas que contienen de 2 a 10 copias de CUP1 aproximadamente, el caso más frecuente en levaduras de vino, el equipo de investigación observa un aumento en la producción de H2S. Por el contrario, para las cepas que contienen un número superior de copias, la concentración de H2S disminuye, e incluso desaparece para las cepas con más de 20 copias del gen.
Este fenómeno se explica por una demanda excesiva de aminoácidos azufrados necesarios para la síntesis de las proteínas Cup1, limitando así la presencia en el vino de H2S utilizado por S. cerevisiae para producir los aminoácidos.
La adquisición de la resistencia de las levaduras S. cerevisiae del vino al cobre se ha producido a costa de una sobreproducción de H2S. Esta producción excesiva, amplificada por la adición de sulfito comúnmente utilizado en la vinificación, puede alterar considerablemente la calidad del vino. En respuesta a estos defectos sensoriales, las prácticas de trasiego[1], en el proceso de vinificación, probablemente se han intensificado para limitar el impacto negativo del H2S en el perfil aromático de los vinos.
Los resultados de este estudio también abren una nueva línea de investigación sobre las cepas de levaduras muy resistentes al cobre (que tienen un gran número de copias del gen CUP1) para limitar la presencia de H2S en el vino. En un contexto de cambios en las prácticas y nuevas restricciones sanitarias o climáticas, estos resultados muestran que la comprensión de los mecanismos de resistencia y adaptación de las levaduras es primordial para optimizar la calidad de los vinos.
Nota:
[1] Durante el trasiego, el viticultor decanta el vino en proceso de crianza para eliminar los sedimentos no deseados. Esto también permite airear el vino y limitar el exceso de H2S.
Referencia:
De Guidi I. et al. (2024). Copper-based grape pest management has impacted wine aroma.
Scientific reports 14, 10124, DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-60335-9