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RENDIMIENTO DE LA FERMENTACIÓN CON UN NUTRIENTE 100% ORGANICO.
Céline Raynal1, Caroline Bonnefond2, Françoise Raginel1, Carlos Suárez1, Jose María Heras1, Daniel Granès2 y Anne Ortiz-Julien1
1 Lallemand SAS 19, rue des Briquetiers.Blagnac Cedex 31702 Francia2 Institut Coopératif du Vin. La Jasse de Maurin 34970 Lattes Francia
Introducción
Para los enólogos el nitrógeno, que estimula la fermentación llevada a cabo por las levaduras vínicas, es un nutriente esencial para una buena fermentación alcohólica (FA). Durante los últimos 20 años, varios estudios han demostrado que el nitrógeno tiene un efecto positivo sobre el crecimiento y la actividad fermentativa de la levadura (Bell et al. 1979, Ough y Lee 1981, Bezenger y Navarro 1987). También se ha demostrado la existencia de una correlación entre la máxima velocidad de fermentación, el crecimiento de las levaduras y la concen-tración inicial de nitrógeno en el mosto (Sablayrolles et al. 2001). El déficit de nitrógeno fácilmente asimilable por las levaduras (NFA) en el mosto aumenta considerablemente el riesgo de paradas o ralentizaciones de la fermentación. De hecho, el déficit de nitrógeno en el mosto reduce la eficacia del crecimiento de las levaduras y por consiguiente, reduce la velocidad de fermentación (Bely et al. 1990). Cuanto menor es la concentración de nitrógeno en el mosto, mayor es el riesgo de fermentaciones lentas. La concentración de nitrógeno en el mosto puede variar de 80 a 400 mg/L. Consideramos que un mosto con un nivel inicial de azúcares de alrededor de 200 g/L es deficiente en nitrógeno cuando su concentración es de menos de 150 mg/L (Henschke y Jiranek 1993). Un déficit de nitrógeno en el mosto puede interrumpir la síntesis de proteínas en las células de levadura, con un importante efecto inhibidor sobre el transporte de los azúcares, y consecuentemente un aumento del riesgo de paradas de fermentación (Basturia y Lagunas 1986). Antes de que se produzca una ralentización o parada de la fermentación, el déficit de NFA en el mosto puede también provocar un incremento de la producción de H2S por parte de la levadura (Henschke y Jiranek 1991).
Fuentes de Nitrógeno y sus Efectos
Los dos tipos de nitrógeno disponible para las levaduras son nitrógeno amoniacal y alfa amínico (aminoácidos libres excluyendo la prolina que no puede ser asimilada por las levaduras). Estos dos tipos de NFA – el amoniacal (nitrógeno inorgánico muy apreciado por la levadura y asimilado muy rápidamente) y los aminoácidos (nitrógeno orgánico que es asimilado más lentamente, pero con mayor regularidad) – coexisten naturalmente en el mosto. Existen varios sistemas de transporte involucrados en la asimilación de los aminoácidos, incluyendo transpor-tadores específicos de uno o más aminoácidos, así como el transportador Permeasa General de Aminoácidos (GAP) que actúa como cinta transportadora de un grupo de aminoácidos. El GAP es inhibido por la presencia de nitrógeno amoniacal. En efecto, comienza a actuar sólo cuando el mosto ya no contiene nitrógeno amoniacal. Para asegurar su crecimiento, la levadura tiene que sintetizar todas las proteínas que necesita, incluso cuando no puede conseguir asimilar todas las fuentes de nitrógeno presentes en el mosto.
Las fuentes de nitrógeno utilizadas generalmente para la nutrición del mosto son sales de amonio (DAP/DAS) – una fuente de nitrógeno 100% inorgánico – o un preparado policompuesto constituido por sales de amonio y fracciones de levaduras inactivadas ricas en nitrógeno orgánico -amínico, que combina los efectos positivos del nitrógeno inorgánico y del nitrógeno orgánico para el crecimiento y fermentación de las levaduras. Cada una de estas fuentes de nitrógeno tiene un efecto diferente sobre la levadura y sobre su fermentación.
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El amonio (nitrógeno mineral) es “preferido” por la levadura, es asimilado muy rápidamente y tiene una influ-encia directa sobre la biomasa al producir un crecimiento significativo de la población de levaduras durante la fase de crecimiento. El efecto de los preparados policompuestos sobre la velocidad de fermentación y sobre el crecimiento es moderado, pero estos preparados ayudan a asegurar un funcionamiento constante de la FA, un resultado final que es igual de interesante. El efecto sensorial en el mosto de la suplementación con nitrógeno varía considerablemente en función de la fuente de nitrógeno utilizada. Los preparados policompuestos aseguran una nutrición más completa. Contienen fracciones de levaduras inactivadas que son ricas en aminoácidos, los cuales limitan la producción excesiva de compuestos indeseables (por ej. acetato de etilo y hexanol) y mejoran la expresión de compuestos aromáticos positivos (por ej. feniletanol, fenilacetato, terpenos y ésteres) (O. Pillet, comunicación interna), al mismo tiempo que producen una clara reducción de los olores sulfurados en el mosto, independientemente de la variedad (D. Granès, comunicación interna).
La primera parte del estudio se centró en la evaluación comparativa de la eficacia de diferentes fuentes de NFA en las cinéticas fermentativas cuando son adicionadas al mosto en cantidades equivalentes. En la segunda parte del estudio, se evaluó el efecto sensorial de estas fuentes de nitrógeno.
En la primera parte de este estudio se compararon dos fuentes de nitrógeno: sales 100% amoniacales (DAP) y un preparado policompuesto que contenía fracciones de levaduras inactivadas con una concentración conocida de NFA.
1. Efecto de Diferentes Fuentes de Nitrógeno sobre las Cinéticas de Fermentación y sobre la Actividad Fermentativa de las Levaduras
1.1. Ensayos EfEctuados En colaboración con El inra (institut national dE rEchErchE agronomiquE) PEch-rougE Para la vinificación dE mostos blancos
El objetivo de estos ensayos era comparar la eficacia de la adición de nitrógeno amoniacal o de un preparado nitrogenado orgánico (elaborado a partir de levaduras inactivadas).
Mosto utilizado en el ensayo: Viognier
Análisis de los contenidos iniciales del mosto
• Azúcares: 215 g/L
• Acidez total: 2.5 g H2SO4/L
• pH: 3.65
• NFA: 150 mg/L
• Turbidez: 42 NTU => adición de un 0.5% de sólidos de uva Macabeo congelados para obtener una turbidez final de 100 NTU.
Protocolo
Las fermentaciones fueron llevadas a cabo a una temperatura constante de 20°C en fermentadores con una ca-pacidad de 1 hL, efectuando en seguimiento online de las velocidades de fermentación. Las levaduras utilizadas fueron Lalvin EC1118, inoculadas en el mosto a razón de 25 g/hL tras la rehidratación en agua a 37°C.
En los dos casos, se adicionó 16 mg/L de NFA. Los protocolos de adición están descritos más abajo.
C Sales amoniacales (DAP): Dosis de 8 g/hL en dos adiciones (4 g/hL al inicio de la fermentación y 4 g/hL a 1/3 de la fermentación).
C Nitrógeno orgánico (Fermaid O®, preparado específico constituido por fracciones de levaduras inactivadas): Dosis de 40 g/hL en dos adiciones (20 g/hL al inicio de la fermentación y 20 g/hL a 1/3 de la fermentación).
C Fermentación testigo sin adición de nitrógeno.
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Tabla 1. Esquema experimental
Concentración de NFA en 30 g/hL
NFA a adicionar en los ensayos INRA
Cantidad de fuente de nitrógeno para obtener 16 mg/L de NFA
Fuente nitrogenada
DAP 69 mg/L 16 mg/L 8 g/hL 100% N. amoniacal
Fermaid O® 12 mg/L 16 mg/L 40 g/hL 100% aminoácidos presentes en la levadura
Testigo N/A N/A N/A N/A
Las cinéticas de fermentación están representadas en la Figura 1. Estas cinéticas fueron obtenidas mediante el seguimiento online de la velocidad de liberación de CO2 en g/hL (Sablayrolles et al., unidad experimental de Pech-Rouge).
Figura 1. Cinéticas de fermentación que ilustran la actividad fermentativa de las levaduras en función de los tres protocolos (expresado en g/l.h de CO2 liberado)
1,2 TestigoFermaid O®DAP
Segunda adición
Primera adición
1
0,8
0,6
0,4
0,2
00 50 100 150 200 250 300 350
Velo
cida
d de
ferm
enta
ción
(g/l.
h)
Tiempo (h)
0,3 TestigoFermaid O®DAP0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0200 220 240 260 280 300 320 340
Velo
cida
d de
ferm
enta
ción
(g/l.
h)
Tiempo (h)
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Figura 2 : Azúcares residuales tras 240 horas de fermentación
TestigoA
zúca
res
resi
dual
es (g
/L)
DAP FERMAID O®
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Al observar los datos de las Figuras 1 y 2, las diferencias que salen a relucir entre los efectos del nitrógeno amo-niacal y del nitrógeno orgánico son los relativos a su eficacia, ya que las dos fuentes de nitrógeno contienen una cantidad equivalente de NFA.
Con la adición de 16 mg/L de NFA en forma orgánica, la fermentación se completó en 10 días. No se observaron diferencias entre las velocidades de fermentación de los mostos a los que se adicionó 16 mg/L de NFA en forma amoniacal y el mosto sin ninguna adición de nitrógeno. El mosto al que se adicionó nitrógeno inorgánico (amoni-acal) tuvo un final de fermentación lento. La figura muestra también que el nivel de azúcares residuales es mayor en el vino en el que se utilizó NFA que en el que se adicionó Fermaid O®.
El NFA es un nutriente esencial que contribuye al buen funcionamiento de la FA estimulando el crecimiento de las levaduras y facilitando la síntesis de proteínas que transforman el azúcar en alcohol. Estos ensayos han con-firmado la importancia de la elección de la fuente de nitrógeno asimilable por la levadura. Con dosis idénticas de NFA adicionado, el preparado constituido por aminoácidos procedentes de levaduras demostró ser más eficaz que el nitrógeno 100% amoniacal.
1.2. Ensayos llEvados a cabo En colaboración con El inra PEch-rougE Para la vinificación dE mosto tinto
El objetivo de este ensayo era comparar la eficacia durante la vinificación en tinto de adiciones de nitrógeno amoniacal y orgánico (de levaduras inactivadas) que contenían concentraciones idénticas de NFA (16 mg/L).
Mosto utilizado para el ensayo: Portan (uvas estrujadas y despalilladas)
Análisis de los contenidos iniciales del mosto:
• Azúcares: 247 g/L
• Acidez total: 3.4 g H2SO4/L
• pH: 3.38
• NFA: 150 mg/L
Protocolo
El mosto fue sulfitado a una dosis de 3 g/100 kg e inoculado a razón de 25 g/100 kg con levaduras Lalvin EC1118. La temperatura fue mantenida a 24°C y todos los días se tomaron muestras del estrujado. Al final de la FA, el orujo fue prensado y un blend de vino de escurrido y de vino de prensa fue introducido en barricas de 50 L y después inoculado con un cultivo iniciador maloláctico. Al final de la fermentación maloláctica, el vino fue tra-segado dentro de barricas de 30 L, sulfitado y colocado en un local frío. El vino a continuación fue embotellado y analizado.
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Para la comparación, se utilizaron los mismos protocolos que en los ensayos de Viognier.
C Sales amoniacales (DAP): dosis de 8 g/hL en dos adiciones (4 g/hL al inicio de la fermentación y 4 g/hL a 1/3 de la fermentación) para obtener 16 mg/L de NFA
C Nitrógeno orgánico (Fermaid O®): Dosis de 40 g/hL en dos adiciones (20 g/hL al inicio de la fermentación y 20 g/ hL a 1/3 de la fermentación) para obtener 16 mg/l de NFA.
C Fermentación testigo sin adición de nitrógeno.
Figura 3. Azúcares residuales al final de la fermentación
160 horas
Azú
care
s re
sidu
ales
(g/L
)
184 horas Descube 208 horas
TestigoDAPFERMAID O®
10
14
12
10
8
6
4
2
0
Como se muestra en la Figura 3, aunque no se observaron diferencias significativas entre los resultados del pro-ceso cuando la comparación se efectuó en el estadio final, sin embargo salió a relucir una tendencia hacia una mayor eficacia en la absorción de los azúcares cuando se adicionó nitrógeno en forma orgánica con el fin de facilitar la fermentación.
1.3. Ensayos EfEctuados Por El icv (institut cooPératif du vin, francE) En la bodEga ExPErimEntal dEl icv
Se llevó a cabo otra serie de ensayos para comparar la eficacia de la adición de las fuentes de nitrógeno descritas más abajo.
Protocolo
C DAS: Adición de 22 g/hL a 1/3 de la fermentación (según el protocolo descrito por Sablayrolles et al. 1996).
C Fermaid O®: Adición de 40 g/hL a 1/3 de la fermentación.
C Fermaid E®: Adición de 30 g/hL a 1/3 de la fermentación.
Las adiciones fueron efectuadas al mismo tiempo, lo que explica las considerables diferencias entre los niveles de NFA adicionado (Tabla 2).
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Tabla 2. Esquema experimental
Concentración de NFA en 30 g/hL
NFA a adicionar. Fuente de nitrógeno
DAS 69 mg/L 50 mg/L 100% N. amoniacal
Fermaid E® 42 mg/L 42 mg/L aminoácidos presentes en la levadura y N. amoniacal
Fermaid O® 12 mg/L 15 mg/L 100% aminoácidos presen-tes en la levadura
Los ensayos fueron llevados a cabo con tres materias primas diferentes (véase Tabla 3). A pesar de las diversas magnitudes del déficit de nitrógeno y de las diferencias entre las cantidades de NFA adicionadas, los datos de las cinéticas de fermentación asociadas a las fuentes de nitrógeno estudiadas no presentaron diferencias notables. Con sólo 15 mg/L de NFA adicionado, los 40 g/hL de nitrógeno orgánico es tan eficaz como los 50 mg/L de NFA del sulfato diamónico (Figura 4).
Tabla 3. Descripción de los mostos
Grenache Rosé Sauvignon Chardonnay
Grado potencial 12,6 12,4 14,2
YAN inicial 111 mg/L 141 mg/L 225 mg/L
Figura 4. Duración de la fermentación alcohólica asociada a tres protocolos de nutrición aplicados a tres diferentes materias primas
Sauvignon
Dur
ée d
e FA
en
jour
s
Chardonnay Grenache Rosé
DASFERMAID E®FERMAID O®
25
20
15
10
5
0
Por último, un ensayo llevado a cabo a nivel industrial (tanques de 200 hL) con un mosto que presentaba un elevado grado alcohólico potencial (15.5° v/v) mostró el efecto positivo sobre las cinéticas de fermentación y por tanto sobre la actividad fermentativa de las levaduras. En comparación con el testigo, que recibió una mezcla de DAP, DAS y una fuente de levaduras a una dosis de 30 g/hL a 1/3 de la fermentación, la adición de nitrógeno orgánico ayudó a la levadura (en este caso ICV D80®) a consumir el azúcar en unas condiciones de vinificación particularmente difíciles para los vinos tintos. La adición de un clásico nutriente nitrogenado al mismo mosto Grenache Noir, con 15.5° v/v, no permitió completar la fermentación. Cuando la fermentación se paró, el mosto contenía 5 g/L de azúcares residuales.
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La adición de 30 g/hL de un nutriente 100% orgánico, con un nivel de NFA de alrededor de 16 mg/L, facilitó la terminación de la fermentación. Los resultados de la Figura 5 muestran el efecto positivo de este nutriente sobre el metabolismo fermentativo de la levadura.
Figura 5. Cinéticas de fermentación con la adición de una fuente de nitrógeno a 1/3 de la fermentación alcohólica en un tanque de 200 hL de Grenache Noir
Testigo
Nutriente nitrogenado (30 g/hL de Fermaid O®) a 1/3 de la FA
Den
sida
d
Dias
1110
1090
1070
1050
1030
1010
9900 5 10 15
2. Efecto de Diferentes Fuentes de Nitrógeno Sobre los Perfiles Sensoriales de los Vinos
La evaluación comparativa del efecto de varias fuentes de nitrógeno sobre los perfiles aromáticos y gustativos del vino se basaron en las experiencias de cata descritas más abajo.
2.1 con un vino sauvignon blanc.
El primer vino catado fue un Sauvignon Blanc, fermentado con levaduras ICV Opale® según un procedimiento estándar, pero con diferentes adiciones de nutrientes.
El análisis sensorial fue llevado a cabo mediante una cata a ciegas del vino, tres meses después del embotellado, efectuada por un jurado entrenado con unas muestras de referencia. El jurado utilizó una escala de intensidad estructurada de cuatro valores. En los gráficos siguientes están ilustradas las medias de las puntuaciones otorgadas por cada catador (Delteil 2000).
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Figuras 6 y 7 : Perfiles olfativos y gustativos de un vino Sauvignon Blanc
Azufrado
Mineral Fruta con�tadaFruta tropical
DASFERMAID E®FERMAID O®
4
3
2
1
0
Inte
nsid
ad
Astringencia
Aspereza
Volumen
Amargor
Sequedad
0
1
2
3
4
DASFERMAID E®FERMAID O®
Los resultados muestran que el perfil sensorial fue descrito como azufrado pero también como fruta confitada con el DAS, frente a la nota de fruta exótica dominante con las fuentes de nitrógeno orgánico.
En el paladar, el nitrógeno inorgánico acentuó la agresividad con un gusto y volumen en boca inferior respecto a las otras fuentes, y con unos niveles significativamente más elevados de sequedad y gusto amargo. En términos enológicos, se puede decir que el DAS “endurece” el gusto mientras el nitrógeno orgánico lo “suaviza”.
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2.2 con un vino syrah.
El segundo vino sometido a cata fue un vino tinto Syrah fermentado con levaduras ICV GRE®. El análisis sensorial fue efectuado en las mismas condiciones y según el mismo método que el primer vino. Sin embargo los descrip-tores del aroma fueron diferentes.
De esta cata se desprende que la adición de nitrógeno orgánico o policompuesto intensifica unas sensaciones aromáticas generalmente consideradas positivas: frutos rojos, aromas a mermelada y especias. En los vinos trata-dos con DAS, dominan los azufrados y los frutos rojos.
En el paladar, las diferencias son todavía más claras. El volumen del vino de las muestras con nutrientes de ni-trógeno orgánico estuvo correlacionado con una mayor suavidad de las sensaciones agresivas finales. A las mu-estras con DAS se les atribuyeron unas características no conformes para un vino tinto del tipo “Premium”: olores azufrados, sequedad y gusto amargo final.
Figuras 8 y 9. Perfiles olfativos y gustativos de un vino Syrah
Azufrado
Frutos rojos EspeciadoMermelada
DASFERMAID E®FERMAID O®
4
3
2
1
0
Inte
nsid
ad
Astringencia
Intensidad tánica
Volumen
Amargor
Sequedad
0
1
2
3
4
DASFERMAID E®FERMAID O®
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En general, las principales tendencias que salen a relucir de los resultados de las catas efectuadas en el marco de este estudio comparativo son las siguientes: el nitrógeno orgánico aumenta la intensidad de las notas de frutos rojos e incrementa la “suavidad” en boca, mientras que el nitrógeno mineral a menudo acentúa las notas azufra-das y la agresividad final.
Conclusión
Los resultados del estudio descrito en este artículo muestran no sólo la importancia de la suplementación nitro-genada durante la fermentación alcohólica, sino también la importancia de la elección de la forma nitrogenada adicionada. En el caso de mostos con riesgo de déficit de nitrógeno, lo mejor es elegir un suplemento nitrogenado completo (por ej. un nutriente a base de aminoácidos) para llevar a cabo de forma eficaz la fermentación. En efec-to, este tipo de nitrógeno, que es asimilado mucho más lenta pero regularmente, favorece la expresión aromática al mismo tiempo que reduce las notas agresivas. En el contexto inflacionista relacionado con las formas inorgá-nicas, esta recomendación es mucho más pertinente. Es más, este nuevo enfoque de la nutrición de las levaduras es especialmente adecuado para aquellos enólogos que desean limitar los input inorgánicos en el proceso de vinificación y que están interesados en la aplicación a sus productos de técnicas de vinificación más orgánicas.
Referencias y Bibliografía
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