Appunti microbiologia enologica

Microbiologia del vino

H S:2 è l'ultimo prodotto della riduzione dei solfati, il suo accumulo dipende dal ceppo di lievito, pH, T, nutrizione.

Batteri lattici:

I principali sono:

Lactobacillus sp.: Insieme di specie eterofermentanti (potenzialmente alterative, vigorose) ed omofermentanti (di interesse enologico). Scarsa tolleranza per etanolo e pH bassi => pochi nel vino. Usati come starter per fermentazioni malolattiche.

Pediococcus sp.: Piuttosto resistenti ai fattori limitanti del vino, grandi dimensioni e tetradi. Pur essendo omofermentanti possono dare alterazioni (spunto lattico). Alcuni ceppi indigeni fanno malolattiche buone.

Oenococcus oeni: Buona resistenza all'etanolo, acidità elevate e SO2. Principale specie di LAB utilizzata per FML; specie eterofermentante, necessari vari controlli per evitare alterazioni.

Gram +, cellule non mobili, anaerobico facoltativo, catalasi negativo, cellule ellittiche tonde, in catene di lunghezza variabile in base all'andamento di FML.

La resa energetica della reazione si osserverà dunque nella conversione dell'acetil-fosfato in acido acetico. Questa reazione avviene in condizioni ossidative, mentre in condizioni riduttive si osserva l'accumulo di etanolo.

Mannitolo ed eritrolo: I batteri eterofermentanti possono produrre una quantità addizionale di energia convertendo l'acetil-fosfato in acetato e ATP; perché questo avvenga è necessario rigenerare il NAD+, per riduzione del fruttosio in mannitolo, catalizzata dall'enzima mannitolo deidrogenasi. Da parte di O. oeni è stata osservata la produzione di un altro zucchero, l'eritrolo, in condizioni anaerobiche.

La fermentazione malolattica: la conversione dell'acido malico in acido lattico è una reazione in grado di produrre energia sfruttando la tendenza delle cellule a mantenere il gradiente di pH tra il citoplasma e l'ambiente esterno e, attraverso questa via, produrre ATP.

In condizioni normali

un’alta concertazione di H+ è presente al di fuori della cellula, rispetto allaconcertazione di portoni nel citoplasma. Essendo la membrana cellulare impermeabile al libero passaggio diportoni questo fenomeno è possibile solo attraverso specifiche pompe protoniche (proteine trasportatrici dimembrana) che associano all’ingresso di H+ la produzione di ATP dall’ADP.

La fermentazione malolattica, ovvero la decarbossilazione dell’acido malico in acido lattico, crea ungradiente negativo di protoni all’interno della cellula che «spinge» all’ingresso di protoni dall’ambienteesterno, generando dunque energia in assenza di substrati carboniosi fermentescibili.

Questo è possibile solo a pH bassi, come quello del vino, dove l’acido malico è parzialmente deprotonato.

L’acido lattico e la CO2, indissociati al pH interno alla cellula (vicino a 7) migrano verso l’esterno per semplicegradiente di concentrazione.

decarbossilato a piruvato dal quale otteniamo il diacetile. La produzione del diacetile dal piruvato è piuttosto complessa e prevede dapprima la decarbossilazione del piruvato, poi la condensazione con la tiamina pirofosfato (TTP). Questa molecola reagisce a sua volta con una seconda molecola di piruvato per ottenere l'α-acetolattato dal quale, per decarbossilazione ossidativa, il diacetile.

Il diacetile può rapidamente essere convertito, in equilibri ossidoriduttivi, in acetoino e 2,3-butandiolo. Le 3 forme sono rintracciabili simultaneamente in vino.

Anche l'acido sorbico al pH del vino può essere metabolizzato dai batteri lattici, dando il "difetto da geranio".

FML e composti aromatici:

Durante la fermentazione malolattica, immediatamente dopo la fermentazione alcolica, il consumo dei due acidi, malico e citrico, avviene simultaneamente, ma con velocità differenti. È dunque normale che il citrico residui nel vino al termine.

Della fermentazione malolattica. Una pronta eliminazione dei batteri ridurrà il rischio di accumuli indesiderati di acidità volatile e di note burrose eccessive. Anche la presenza di lieviti vitali ha un ruolo nell'accumulo di diacetile in quanto questi microrganismi possono rapidamente ridurlo in acetoino e butilenglicole, mitigandone gli effetti sensoriali. Malolattiche tardive avranno esito inverso con maggiori accumuli di diacetile. O. oeni ne produce meno rispetto a Lactobacillus e Pediococcus che danno lo "spunto da geranio" negativo.

Batteri lattici ed acetaldeide:

L'acetaldeide deriva essenzialmente dal metabolismo del lievito e ha diversi effetti tecnologici:

• Note aromatiche (frutta, mela, nocciola).
• Stabilizzazione del colore promuovendo legami stabili tra antociani, catechine e tannini.
• Legame stabile con l'anidride solforosa.

Ogni attività batterica che influenzi il tenore di acetaldeide inevitabilmente interferisce con

Questi aspetti. È stato osservato che diversi ceppi di O. oeni e Lactobacillus (non Pediococcus) sono in grado di metabolizzare acetaldeide a etanolo e acido acetico. La capacità di metabolizzare acetaldeide, rompendo il legame stabile con l'SO2, aumenta la quota disponibile all'azione antimicrobica di questo agente, limitando lo sviluppo microbico. L'accumulo di acido acetico dovuto al consumo dell'acetaldeide ha un effetto limitato. Al contrario, può essere significativa la variazione della tinta del colore del vino dovuta alla perdita di legami stabili. Oltre al diacetile, è stato dimostrato il ruolo dei batteri lattici nella produzione di numerose molecole aromatiche come gli alcoli superiori.

Metabolismi secondari dei batteri lattici:

• Esterasi: attività esterasica in tutti i 3 generi di batteri lattici enologici, concentrazione di esteri varia alla fine della FML.
• Attività glicosidasica: rompono il legame tra glucosio e

antociani; questa attività varia in funzione del pH.

Composti solforati: produzione di ammine biogene, reazione tra cisteina e diacetile.

Fenoli: derivano direttamente dall'uva, trasformati da batteri prima in vinilfenoli e poi in etilfenoli.

Batteri acetici:

I principali sono: acetobacter e gluconobacter; sono gram-, positivi alla reazione della catalasi, mobili, aerobiobbligati e possono ossidare l'etanolo ad acido acetico.

Acetobacter e Gluconobacter mancano di alcuni enzimi essenziali alla via di consumo degli esosi mediante glicolisi e ciclo di Krebs. Gli zuccheri, esosi e pentosi, dopo una iniziale fosforilazione seguono dunque la via dei pentosi mono fosfato a dare acido lattico e acetico. Il primo, nel caso di Acetobacter è nuovamente ossidato a CO2 e acqua nel ciclo degli acidi tricarbossilici.

In alcuni casi il glucosio può essere direttamente ossidato a gluconato e chetogluconoato. In genere la capacità di consumo degli zuccheri da parte

degradazione del Glicerolo a diidrossiacetone per via ossidativa. Questa reazione, oltre a eliminare una molecola sensorialmente rilevante, può dare luogo a complessi con gli aminoacidi con formazione di molecole amare, dall'aroma di bruciato. Il diidrossiacetone lega anche l'SO2 libera, limitandone l'efficacia come antisettico.

Batteri acetici ed etanolo: La reazione di ossidazione dell'etanolo in acido acetico avviene in 2 passaggi:

1. Ossidazione dell'etanolo ad acetaldeide
2. Ossidazione di acetaldeide ad acido acetico

L'acetaldeide può combinarsi con SO2 => produzione di meno acido acetico. Il pH non interessa moltissimo la reazione benché non sia favorevole; la presenza di ossigeno stimola la reazione. Anche alcoli minori possono essere ossidati da batteri acetici.

Batteri acetici ed acidi organici: Il metabolismo degli acidi organici, nei batteri acetici, è piuttosto complesso e differenziato tra Gluconobacter e

• Acetobacter può ossidare completamente l'acido malico, lattico, piruvico, citrico e acetico (oltre a