Estudio de la biodiversidad de levaduras procedentes de uva verdejo de la D.O. Rueda

Abstract

The diversity of wine yeast species is directly influenced by climate, annual weather conditions, topography of vineyard plots, genetic diversity of vineyards, viticultural management system, and oenological practices. Understanding the interaction between these factors and the microbiota associated with the winemaking process and their contribution for the production of differentiated and quality wines is currently a challenge of interest. This work began with the molecular study of 484 isolates of native wine yeasts obtained from the spontaneous fermentation of grapes of the Verdejo variety, considering three different vineyards, two vintages and five stages of the winemaking process. Molecular characterisation determined the composition of the yeast communities related to each fermentation stage, demonstrating a high inter- and intraspecies genetic variability. In addition, this classification allowed the study of the biodiversity of the yeast populations associated with each vineyard and each vintage, showing a decrease in diversity as the fermentation progresses, a common population structure marked by the dominance and ubiquity of some genetic groups, and yeast populations characteristic of each vineyard and vintage. The technological application of the study of native yeast populations requires the evaluation of the oenological traits of the different genetic groups. For this purpose, both their fermentative behaviour and their enzymatic profile in relation to the production of oenologically relevant enzymatic activities were considered. These results proved an important intra-species technological variability and underlined the oenological potential of some Saccharomyces cerevisiae and Wickerhamomyces anomalus isolates. Native strains were selected based on previous identification, characterisation, and technological behaviour, and mixed fermentation trials were proposed by sequential inoculation of non-Saccharomyces and S. cerevisiae yeasts, using Verdejo grapes. The development of the mixed fermentations revealed an optimal kinetic evolution and an adequate implantation of the yeast strains used as starter cultures. The analysis of the volatile organic compounds in the wines showed a singular aromatic profile, highlighting the influence of the native microbiota on the characteristics of the final product and its importance in the quality, typicity and uniqueness of these wines.

El clima, las condiciones climatológicas anuales, la topografía de las parcelas, la diversidad genética del viñedo, el sistema de manejo vitícola y las prácticas enológicas son factores que influyen de forma directa sobre la diversidad de las especies de levaduras vínicas. Entender la interacción de estos factores con la microbiota asociada al proceso de vinificación y su contribución en la elaboración de vinos diferenciados y de calidad es un reto de actual interés. Este trabajo se inició con el estudio molecular de 484 aislados de levaduras vínicas nativas obtenidas a partir de procesos de fermentación espontánea de uva de la variedad Verdejo, considerando tres parcelas de viñedo diferentes, dos añadas y cinco etapas a lo largo del proceso de vinificación. La caracterización molecular determinó la composición de las comunidades de levaduras asociadas a cada etapa del proceso fermentativo, demostrando una elevada variabilidad genética inter- e intraespecie. Además, permitió estudiar la biodiversidad de las poblaciones de levaduras asociadas a cada parcela y cada añada, demostrando una disminución de la diversidad a medida que avanza el proceso de fermentación, una estructura poblacional común marcada por la dominancia y la ubicuidad de algunos grupos genéticos, y poblaciones de levaduras características de cada parcela y añada. La aplicación tecnológica del estudio de las poblaciones de levaduras nativas requiere evaluar la capacidad enológica de los diferentes grupos genéticos. Para ello se consideró tanto su comportamiento fermentativo como su perfil enzimático en relación a la producción de diversas enzimas de interés en los procesos de vinificación. Estos resultados probaron una importante variabilidad tecnológica intraespecie y subrayaron el potencial enológico de aislados de las especies Saccharomyces cerevisiae y Wickerhamomyces anomalus. Teniendo en cuenta los resultados previos de identificación, caracterización y comportamiento tecnológico se seleccionaron cepas nativas, y se plantearon ensayos de fermentación mixta mediante inoculación secuencial de levaduras no-Saccharomyces y S. cerevisiae, utilizando mosto de uva de la variedad Verdejo. El desarrollo de las fermentaciones mixtas demostró una evolución cinética óptima y una correcta implantación de las levaduras utilizadas como cultivos iniciadores. El análisis de los compuestos orgánicos volátiles en los vinos obtenidos evidenció un perfil aromático propio, demostrando la influencia de la microbiota nativa en las características del producto final y su importancia en la calidad, tipicidad y singularidad de estos vinos.