El proceso de fermentación en la elaboración del vino convierte el jugo de uva en una bebida alcohólica. Durante la fermentación , las levaduras transforman los azúcares presentes en el jugo en etanol y dióxido de carbono (como subproducto ). En la elaboración del vino , la temperatura y la velocidad de fermentación son consideraciones importantes, así como los niveles de oxígeno presentes en el mosto al inicio de la fermentación. El riesgo de parada de fermentación y el desarrollo de varios defectos del vino también puede ocurrir durante esta etapa, que puede durar de 5 a 14 días para la fermentación primaria y potencialmente otros 5 a 10 días para una fermentación secundaria . La fermentación se puede realizar en tanques de acero inoxidable, lo cual es común en muchos vinos blancos como el Riesling , en una tina de madera abierta, dentro de un barril de vino y dentro de la propia botella de vino , como en la producción de muchos vinos espumosos . [1] [2]
El hecho de que la fermentación se produzca de forma natural significa que probablemente los humanos la observaron por primera vez hace mucho tiempo. [3] Los primeros usos de la palabra "fermentación" en relación con la elaboración del vino fueron en referencia a la aparente "ebullición" dentro del mosto que provenía de la reacción anaeróbica de la levadura a los azúcares en el jugo de uva y la liberación de dióxido de carbono. . El latín fervere significa, literalmente, hervir . A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur notó la conexión entre la levadura y el proceso de fermentación en el que la levadura actúa como catalizador y mediador a través de una serie de reacciones que convierten el azúcar en alcohol. El descubrimiento de la vía Embden-Meyerhof-Parnas por Gustav Embden , Otto Fritz Meyerhof y Jakub Karol Parnas a principios del siglo XX contribuyó más a la comprensión de los complejos procesos químicos implicados en la conversión de azúcar en alcohol. [4] A principios de la década de 2010, la empresa de tecnología vinícola GOfermentor, con sede en Nueva Jersey, inventó un dispositivo de elaboración de vino automatizado que fermenta en revestimientos de un solo uso similares al biorreactor de un solo uso . [5] [6]
En la elaboración del vino, se hacen distinciones entre las levaduras ambientales que están presentes naturalmente en las bodegas, los viñedos y en las propias uvas (a veces conocidas como "floración" o "rubor" de la uva) y levaduras cultivadas que se aíslan e inoculan específicamente para su uso. en vinificación. Los géneros más comunes de levaduras silvestres que se encuentran en la elaboración del vino incluyen Candida , Klöckera/Hanseniaspora, Metschnikowiaceae , Pichia y Zygosaccharomyces . Las levaduras silvestres pueden producir vinos de alta calidad y con sabores únicos; sin embargo, a menudo son impredecibles y pueden introducir características menos deseables en el vino, e incluso pueden contribuir al deterioro. Pocas colonias de levadura y bacterias de ácido láctico y acético viven naturalmente en la superficie de las uvas, [7] pero los productores de vino tradicionales, particularmente en Europa, abogan por el uso de levadura ambiental como una característica del terroir de la región ; sin embargo, muchos enólogos prefieren controlar la fermentación con levaduras cultivadas predecibles. Las levaduras cultivadas más utilizadas en la elaboración del vino pertenecen a la especie Saccharomyces cerevisiae (también conocida como "levadura de azúcar"). Dentro de esta especie hay varios cientos de cepas diferentes de levadura que pueden usarse durante la fermentación para afectar el calor o el vigor del proceso y mejorar o suprimir ciertas características de sabor de la variedad . El uso de diferentes cepas de levaduras contribuye en gran medida a la diversidad del vino, incluso entre la misma variedad de uva. [8] Las levaduras alternativas, distintas de Saccharomyces cerevisiae , se están utilizando con mayor frecuencia en la industria para agregar mayor complejidad al vino. Después de varios años de funcionamiento de una bodega, pocas cepas de levadura participan activamente en el proceso de fermentación. El uso de levaduras secas activas reduce la variedad de cepas que aparecen en la fermentación espontánea al superar a aquellas que están presentes de forma natural. [9]
La adición de levadura cultivada normalmente ocurre con la levadura primero en estado seco o "inactivo" y se reactiva en agua tibia o jugo de uva diluido antes de agregarse al mosto . Para prosperar y ser activa en la fermentación, la levadura necesita acceso a un suministro continuo de carbono , nitrógeno , azufre , fósforo , así como acceso a diversas vitaminas y minerales . Estos componentes están presentes de forma natural en el mosto de uva , pero su cantidad puede corregirse añadiendo nutrientes al vino, con el fin de fomentar un entorno más propicio para la levadura. Los nutrientes de liberación prolongada recientemente formulados, fabricados específicamente para fermentaciones de vino, ofrecen las condiciones más ventajosas para la levadura. También se necesita oxígeno , pero en la elaboración del vino, el riesgo de oxidación y la falta de producción de alcohol a partir de levaduras oxigenadas requiere que la exposición al oxígeno se mantenga al mínimo. [10]
Tras la introducción de levaduras activas en el mosto de uva, los fosfatos se unen al azúcar y las moléculas de azúcar de seis carbonos comienzan a dividirse en trozos de tres carbonos y pasan por una serie de reacciones de reordenamiento . Durante este proceso, el átomo de carbono carboxílico se libera en forma de dióxido de carbono y los componentes restantes se convierten en acetaldehído . La ausencia de oxígeno en este proceso anaeróbico permite que el acetaldehído finalmente se convierta, por reducción, en etanol . Durante la conversión del acetaldehído, una pequeña cantidad se convierte, por oxidación, en ácido acético que, en exceso, puede contribuir al defecto del vino conocido como acidez volátil (olor a vinagre). Una vez que las levaduras han agotado su ciclo de vida, caen al fondo del tanque de fermentación en forma de sedimentos conocidos como lías . [11] La levadura cesa su actividad cuando todo el azúcar del mosto se ha convertido en otras sustancias químicas o cuando el contenido de alcohol ha alcanzado el 15% de alcohol por unidad de volumen; una concentración lo suficientemente fuerte como para detener la actividad enzimática de casi todas las cepas de levadura. [12]
El metabolismo de los aminoácidos y la degradación de los azúcares por las levaduras tiene el efecto de crear otros compuestos bioquímicos que pueden contribuir al sabor y aroma del vino . Estos compuestos pueden considerarse " volátiles " como los aldehídos , acetato de etilo , ésteres , ácidos grasos , aceites de fusel , sulfuro de hidrógeno , cetonas y mercaptanos o "no volátiles" como el glicerol , el ácido acético y el ácido succínico . La levadura también tiene el efecto durante la fermentación de liberar glucósido hidrolasa que puede hidrolizar los precursores del sabor de los alifáticos (un componente del sabor que reacciona con el roble ), derivados del benceno , monoterpenos (responsables de los aromas florales de uvas como Muscat y Traminer ), norisoprenoides (responsables de algunas de las notas especiadas del Chardonnay ) y fenoles .
Algunas cepas de levaduras pueden generar tioles volátiles que contribuyen a los aromas frutales de muchos vinos, como el aroma de grosella espinosa comúnmente asociado con el Sauvignon blanc .
Las levaduras Brettanomyces son responsables del "aroma a corral" característico de algunos vinos tintos como el Borgoña y el Pinot noir . [13]
El metanol no es un componente importante del vino. El rango de concentración habitual está entre 0,1 g/litro y 0,2 g/litro. Estos pequeños rastros no tienen ningún efecto adverso sobre las personas ni ningún efecto directo sobre los sentidos. [14]
Durante la fermentación, hay varios factores que los enólogos toman en consideración, siendo los más influyentes para la producción de etanol el contenido de azúcar en el mosto, la cepa de levadura utilizada y la temperatura de fermentación. [15] El proceso bioquímico de fermentación en sí crea una gran cantidad de calor residual que puede sacar el mosto del rango de temperatura ideal para el vino. Por lo general, el vino blanco se fermenta entre 18 y 20 °C (64 y 68 °F), aunque un enólogo puede optar por utilizar una temperatura más alta para resaltar parte de la complejidad del vino. El vino tinto normalmente se fermenta a temperaturas más altas, de 20 a 30 °C (68 a 86 °F). La fermentación a temperaturas más altas puede tener un efecto adverso en el vino al aturdir la levadura hasta dejarla inactiva e incluso "hacer hervir" algunos de los sabores de los vinos. Algunos enólogos pueden fermentar sus vinos tintos a temperaturas más frías, más típicas de los vinos blancos, para resaltar más sabores frutales. [11]
Para controlar el calor generado durante la fermentación, el enólogo debe elegir un tamaño de recipiente adecuado o utilizar un dispositivo de enfriamiento. Hay varios tipos de dispositivos de enfriamiento disponibles, que van desde la antigua práctica de Burdeos de colocar la tina de fermentación sobre bloques de hielo hasta sofisticados tanques de fermentación que tienen anillos de enfriamiento incorporados. [dieciséis]
Un factor de riesgo relacionado con la fermentación es el desarrollo de residuos químicos y deterioro que pueden corregirse con la adición de dióxido de azufre (SO 2 ), aunque el exceso de SO 2 puede provocar un defecto del vino. Un enólogo que desee elaborar un vino con altos niveles de azúcar residual (como un vino de postre ) puede detener la fermentación antes de tiempo, ya sea bajando la temperatura del mosto para aturdir la levadura o añadiendo un alto nivel de alcohol (como el brandy ) al vino. mosto para matar la levadura y crear un vino fortificado . [11]
El etanol producido mediante la fermentación actúa como un cosolvente importante para los compuestos no polares que el agua no puede disolver, como los pigmentos de la piel de las uvas, que dan a las variedades de vino su color distintivo y otros aromáticos. El etanol y la acidez del vino actúan como inhibidores del crecimiento bacteriano, lo que permite conservar el vino de forma segura durante años en ausencia de aire. [17]
En la elaboración del vino, existen diferentes procesos que se incluyen bajo el título de "Fermentación", pero que pueden no seguir el mismo procedimiento comúnmente asociado con la fermentación del vino.
La fermentación en botella es un método de producción de vino espumoso , originario de la región de Champaña , donde después de que la cuvee ha pasado por una fermentación primaria con levadura, el vino se embotella y pasa por una fermentación secundaria donde se agrega azúcar y levadura adicional conocida como licor de tiraje. el vino. Esta fermentación secundaria es lo que crea las burbujas de dióxido de carbono por las que es conocido el vino espumoso. [18]
El proceso de maceración carbónica también se conoce como fermentación de uvas enteras , donde en lugar de agregar levadura, se fomenta que la fermentación de las uvas se lleve a cabo dentro de las bayas individuales. Este método es común en la creación de vino Beaujolais e implica que se almacenen racimos enteros de uvas en un recipiente cerrado y que el oxígeno del recipiente se reemplace con dióxido de carbono. [19] A diferencia de la fermentación normal donde la levadura convierte el azúcar en alcohol, la maceración carbónica funciona mediante enzimas dentro de la uva que descomponen la materia celular para formar etanol y otras propiedades químicas. Los vinos resultantes son típicamente suaves y afrutados. [20]
En lugar de la levadura, las bacterias juegan un papel fundamental en la fermentación maloláctica que es esencialmente la conversión del ácido málico en ácido láctico . Esto tiene la ventaja de reducir parte de la acidez y hacer que el vino resultante tenga un sabor más suave. Dependiendo del estilo de vino que el enólogo pretenda producir, la fermentación maloláctica puede tener lugar al mismo tiempo que la fermentación de las levaduras. [21] Alternativamente, se pueden desarrollar algunas cepas de levadura que puedan convertir L-malato en L-lactato durante la fermentación alcohólica. [22] Por ejemplo, la cepa ML01 de Saccharomyces cerevisiae ( cepa ML01 de S. cerevisiae ), que porta un gen que codifica la enzima maloláctica de Oenococcus oeni y un gen que codifica la malato permeasa de Schizosaccharomyces pombe . La cepa ML01 de S. cerevisiae ha recibido la aprobación regulatoria tanto en Canadá como en Estados Unidos. [23]
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