Desde la antigüedad, diversas culturas y civilizaciones han utilizado levaduras sin ser plenamente conscientes de su papel. La fermentación natural de panes y bebidas alcohólicas era vista como un proceso misterioso y mágico. Esta percepción comenzó a cambiar en el siglo XIX gracias a los estudios de Louis Pasteur, quien demostró que la fermentación alcohólica era obra de levaduras y no de un catalizador químico, como se creía hasta entonces.
La función principal de la levadura en la producción de vino es consumir azúcares para generar dos productos esenciales: dióxido de carbono (CO2) y etanol. Tradicionalmente, la elaboración de vinos se basaba en la fermentación espontánea de los mostos, llevada a cabo por cepas de levaduras endémicas presentes en la superficie de las uvas y en los equipos de las bodegas. Estas levaduras también viven en asociación con la vid, encontrándose en la corteza, hojas, flores y en la pruina de la baya. Su desarrollo en la superficie de las uvas está influenciado por factores ambientales como la temperatura y la humedad, así como por el grado de madurez y el estado de salud de la vid.
La fermentación espontánea, realizada por estas levaduras endémicas, es de gran importancia ya que confiere a los vinos características organolépticas únicas de la región, que no se obtendrían con el uso de cepas foráneas. Sin embargo, la calidad del producto puede ser muy variable.
Composición de Levaduras en el Viñedo y la Bodega
La actividad metabólica de los diferentes géneros y especies de levaduras presentes en la superficie de las uvas y en el ambiente de la bodega influye significativamente en la calidad sensorial del vino resultante. Las especies más comunes incluyen Hanseniaspora uvarum (y su forma anamorfa Kloeckera apiculata), que constituyen entre el 50% y el 75% de la población total de levaduras aisladas. Otros géneros encontrados en menor proporción son Candida, Cryptococcus, Hansenula, Kluyveromyces, Metschnikowia, Pichia y Rhodotorula.
Estas levaduras, a menudo llamadas levaduras no-Saccharomyces, generalmente limitan su crecimiento a los primeros dos o tres días de fermentación, tras lo cual disminuyen su actividad o mueren. Posteriormente, las levaduras más tolerantes al etanol, como las del género Saccharomyces, toman el relevo y continúan la fermentación de manera más enérgica.
Contrario a lo que se pensaba, las especies fermentativas de Saccharomyces se han aislado en muy baja población en uvas sanas y raramente se han encontrado en granos de uva intactos o en suelos de viñedos. Antes de la maduración, las uvas presentan muy pocas Saccharomyces cerevisiae (~0.05%), mientras que en uvas maduras, hasta el 25% pueden albergar estas levaduras. Esto sugiere que S. cerevisiae no se propaga por el aire, sino que requiere un vector, como animales o insectos (abejas y avispas), para su dispersión.
Se ha comprobado que estas especies fermentativas están asociadas al entorno de la bodega y se incorporan al mosto durante el procesamiento mecánico de la uva y la fermentación. La acción secuencial de estos diferentes géneros y especies de levaduras contribuye al aroma y sabor del vino, determinando su calidad. Los compuestos volátiles formados durante la fermentación, como alcoholes, ésteres, ácidos orgánicos, fenoles, tioles, monoterpenos y norisoprenoides, son responsables del perfil aromático y gustativo del vino.
Tipos de Levaduras en la Vinificación
Las levaduras del mosto de uva en el inicio de la fermentación se pueden clasificar principalmente en dos grupos: levaduras Saccharomyces y levaduras no-Saccharomyces. Las levaduras Saccharomyces provienen en su mayoría de los equipos de bodega y se encuentran en bajo número en la uva. Las levaduras no-Saccharomyces, en cambio, predominan en las uvas, aunque también se encuentran en menor medida en el equipo de bodega.
Factores como la trituración de la uva, la alta presión osmótica, la presencia de dióxido de azufre (SO2), la temperatura y la higiene de la bodega influyen en las especies de levaduras que logran sobrevivir y crecer en el mosto.
Saccharomyces cerevisiae: La Levadura Clave
La levadura Saccharomyces cerevisiae es un hongo ascomiceto de gran importancia en la industria panadera y vitivinícola, destacando por su capacidad para producir etanol. Filogenéticamente, las cepas de Saccharomyces cerevisiae se agrupan en dos poblaciones: domésticas y salvajes. Sus características adaptativas incluyen la capacidad de metabolizar glucosa y fructosa tanto por vía respiratoria como fermentativa, y de crecer en condiciones aerobias o anaerobias.
Saccharomyces cerevisiae es la especie de levadura más relevante en la microbiología del vino. Aunque el miembro más conocido es S. cerevisiae, el género comprende ocho especies estrechamente relacionadas. Se considera que esta especie es resultado de la domesticación, y se han realizado numerosos estudios sobre su comportamiento y características bioquímicas, moleculares y bióticas.
Esta levadura tiene una gran capacidad para crecer en el mosto de uva, que es rico en azúcares y bajo en nitrógeno. Produce altas cantidades de etanol, consume azúcares y reduce el pH, lo que inhibe el crecimiento de cepas no-Saccharomyces. Además, posee el fenómeno "killer", que implica la secreción de una proteína tóxica (toxina killer) que mata a células sensibles de su misma especie o de otros géneros, mientras que la propia cepa es inmune. Este fenómeno puede ser crucial para el predominio de ciertas cepas de Saccharomyces cerevisiae al final de la fermentación.
Levaduras No-Saccharomyces: Un Papel Complementario
Las levaduras no-Saccharomyces, aunque a menudo consideradas organismos de descomposición, también desempeñan un papel en la producción de vino. Sus metabolitos pueden incluir ácido acético, acetaldehído, acetoína y acetato de etilo, y en algunos casos, malos olores asociados a Brettanomyces/Dekkera spp. Estas levaduras suelen morir en las etapas iniciales de la fermentación debido a la alta concentración de alcohol.
Sin embargo, se ha demostrado que algunas especies no-Saccharomyces sobreviven durante la fermentación y sus metabolitos pueden contribuir positivamente a la calidad del vino. Por ejemplo, la producción de glicerol por Candida stellata y la de ésteres por Candida pulcherrima pueden influir favorablemente. Por otro lado, especies como Kloeckera apiculata se asocian con la producción de ácido acético, que puede ser perjudicial. Algunas especies no-Saccharomyces también poseen actividad β-glucosidasa, que hidroliza precursores de aroma.
La actividad inicial de las levaduras no-Saccharomyces en el mosto se considera importante para el perfil aromático final del vino, ya que son responsables de reacciones enzimáticas que generan una amplia gama de compuestos volátiles y no volátiles. La producción de exo y endonucleasas, como las pectinasas, por estas levaduras tiene aplicaciones en la clarificación, filtración y extracción de color. Otras enzimas, como las esterasas y lipasas, contribuyen a la formación de compuestos aromáticos y a la degradación de lípidos de la uva.
Métodos de Fermentación y Selección de Levaduras
La producción de vinos puede realizarse mediante fermentación espontánea o mediante inoculaciones controladas con levaduras seleccionadas.
Fermentación Espontánea
La fermentación espontánea se basa en las levaduras presentes de forma natural en la uva y en la bodega. Estas levaduras endémicas aportan características organolépticas únicas y la tipicidad de la zona. La interacción entre las diversas cepas de levaduras y el entorno específico de cada región contribuye a la diversidad y complejidad de los perfiles de sabor y aroma de los vinos.
Fermentación con Cultivos Iniciadores (Levaduras Comerciales)
Para asegurar un mayor control de la vinificación, obtener resultados más predecibles y disminuir el riesgo de deterioro por otros microorganismos, se recurre a la inoculación de cultivos puros de levaduras seleccionadas, principalmente Saccharomyces cerevisiae. Estas levaduras comerciales, a menudo disponibles como levaduras secas activas (LSA), son seleccionadas por su competencia fermentativa, resistencia a condiciones adversas y capacidad para aportar características deseadas al vino.
La producción de levadura seca activa implica el cultivo de una cepa pura en laboratorio bajo condiciones asépticas, seguida de su multiplicación en tanques de gran tamaño con una fórmula nutritiva específica. Posteriormente, la crema de levadura se seca mediante filtración y atomización, obteniendo un producto pulverulento fácil de envasar y almacenar. Antes de su comercialización, estas levaduras se someten a rigurosas pruebas de pureza, viabilidad y rendimiento.
Existen proveedores que ofrecen no solo cepas de Saccharomyces cerevisiae, sino también otras especies como Hanseniaspora vineae, ampliando las posibilidades enológicas. La selección de levaduras, ya sean silvestres o comerciales, debe tener en cuenta el perfil de producto que se desea obtener, considerando su impacto en el aroma, sabor, color y textura del vino.
Propuesta producción de levadura - Universidad Icesi - Procesos de separación y laboratorio
El Papel de la Levadura en la Calidad del Vino
Las levaduras son artífices fundamentales en la conversión del mosto de uva en vino. Su acción no se limita a la producción de alcohol y dióxido de carbono; también influyen en la complejidad aromática y gustativa a través de la producción de compuestos volátiles y no volátiles. La elección de las levaduras y el control de su actividad durante la fermentación son cruciales para definir el estilo y la calidad del vino final.
La interacción entre las diferentes levaduras durante la fermentación no es pasiva; estas interactúan activamente, lo que puede ser aprovechado para mejorar la complejidad y las características específicas de los vinos. El conocimiento de estas interacciones es esencial para el desarrollo de nuevas tecnologías de fermentación y para la obtención de vinos excepcionales con personalidades distintivas.
En el proceso de elaboración del vino, la fermentación alcohólica es la etapa más crítica, donde el zumo de la uva se transforma en vino. Las levaduras obtienen energía degradando los azúcares naturales de la uva, produciendo etanol y otros compuestos. Cada tipo de levadura aporta características específicas al vino, contribuyendo a su perfil organoléptico y estructura.
Por ejemplo, la levadura Torulaspora delbrueckii puede aportar complejidad y mejorar el aroma y la sensación en boca de vinos tintos y blancos. La Lachancea thermotolerans confiere rotundez al vino tinto y mejora su acidez. Cepas seleccionadas como SpringCell Color G2 aportan taninos y estructura a los vinos tintos, mientras que Thiol Essence LV18 añade aroma y tioles volátiles a vinos blancos y rosados. La levadura B&V LV17 es adecuada para vinos tintos de gran estructura y cuerpo, con complejidad aromática de fruta negra.
Control y Desafíos en la Fermentación
La fermentación del vino es un proceso que dura aproximadamente diez días y se controla diariamente mediante la medición de la densidad y la temperatura. Temperaturas superiores a 24°C pueden hacer que la fermentación se detenga, ya que la levadura no soporta más de 30°C, por lo que las bodegas suelen contar con equipos de refrigeración.
Un problema importante en las bodegas es la acumulación de gas carbónico, conocida como "tufó". Este gas, aunque inerte, puede causar asfixia al desplazar el oxígeno. La prueba de la vela o cerilla sigue siendo fundamental para detectar la presencia de este gas en zonas bajas de la bodega.
El control de la fermentación también implica la gestión de la actividad de levaduras no deseadas. El uso de dióxido de azufre (SO2) al inicio de la fermentación ayuda a controlar las levaduras salvajes que podrían producir ácido acético. Alternativamente, se puede preparar un cultivo iniciador de levadura Saccharomyces (pie de cuba) o utilizar levadura seca activa para asegurar su dominio desde el principio.
Las levaduras, con un tamaño aproximado de cuatro micras, son significativamente más grandes que las bacterias (una micra) y los mohos (hasta 0.3 mm en filamento). Su papel es esencial en la transformación del mosto en vino, aportando no solo alcohol, sino también la complejidad aromática y gustativa que define la calidad y el carácter único de cada vino.