Selection of natural Saccharomyces cerevisiae strains for future application in winemaking industry

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The systematic use of starter cultures of commercial Saccharomyces cerevisiae strains in the wine industry has led to the masking of the distinctive peculiarities of wines produced in different geographical regions. In order to overcome this concern, the exploitation of existing microbial diversity in vineyards has been inspecting as an interesting and promising approach. Herein, it is assumed that native populations of S. cerevisiae are better adapted to local conditions, affecting the chemical and sensory profiles of wines in several ways, underlining their terroir. Thus, the main goal of this work was to characterize a subset of 84 autochthonous strains of S. cerevisiae yeast isolated from grape must and wines from the Douro Demarcated Region. To accomplish it, a genotypic characterization was performed after interdelta PCR to the DNA extracted from isolates. However, no significant associations were found between genomic profiles and geographical origin. It was also performed a set of tests, established by the OIV, which allowed to obtain a phenotypic characterization and consequently evaluate its oenological potentials. The isolates were evaluated regarding their resistance to various stresses (ethanol, SO2, temperature, chitosan, copper, H2O2, acetic acid, osmotic stress and nutrient limitation), aroma-related activities (TFL and cerulenin resistance and activities of β-glucosidase, β-lyase and sulphite reductase), as well as other relevant technological properties such as proteolytic activity. The response of autochthonous S. cerevisiae yeasts to the different oenological parameters evaluated was highly dependent on the strain. Growth capacity at different concentrations of ethanol and acetic acid, osmotic stress, nutrient limitation, sulphite reductase and β-glycosidase activity were the tests with highest discriminative power. Some of the isolates that demonstrated oenological potential were selected and subsequently tested as starter cultures in fermentations of red and white musts, allowing to evaluate the fermentative performance and the production of volatile and non-volatile compounds. The fermentation at laboratory scale confirmed that some of the selected indigenous strains possesses oenological properties similar to the commercial strains used as control. The results obtained regarding the fermentation performance and the production of volatile and non-volatile compounds prompt the future application of two natural isolates as starters in wine fermentations.
A utilização sistemática de culturas starter de estirpes comerciais Saccharomyces cerevisiae na indústria do vinho levou ao encobrimento das peculiaridades distintivas dos vinhos produzidos em diferentes regiões geográficas. Tendo isso em consideração, a exploração da diversidade microbiana existente nas vinhas tem vindo a ser estudada como uma abordagem interessante para superar esta preocupação, assumindo que as populações autóctones de S. cerevisiae estão melhor adaptadas às condições locais e que de diversas formas afetam os perfis químicos e sensoriais dos vinhos, sublinhando seu terroir. Assim, este trabalho teve como objetivo caracterizar um subconjunto de 84 estirpes autóctones de leveduras de S. cerevisiae isoladas de mosto de uvas e vinhos da Região Demarcada do Douro. Para tal, efetuou-se uma caraterização genotípica após realizar PCR interdelta ao DNA extraído dos isolados, não tendo sido encontradas associações significativas entre os perfis genómicos e a origem geográfica. Foi também realizado um conjunto de testes, estabelecidos pelo OIV, que permitiram obter uma caracterização fenotípica e consequentemente avaliar os seus potenciais enológicos. Os isolados foram avaliados quanto à capacidade de resistência a diversos stresses (etanol, SO2, temperatura, quitosano, cobre, H2O2, ácido acético, em mosto sintético foram avaliados o stress osmótico e limitação de nutrientes), atividades relacionadas ao aroma (resistência ao TFL e cerulenina e atividades da β-glicosidase, β-liase e sulfito-redutase), bem como outras propriedades tecnológicas relevantes como a atividade proteolítica. A resposta das leveduras autóctones de S. cerevisiae aos diferentes parâmetros enológicos avaliados foi bastante dependente da estirpe, sendo que a capacidade de crescimento em diferentes concentrações de etanol e ácido acético, stress osmótico, limitação de nutrientes, sulfito-redutase e atividade da β-glicosidase foram os testes que apresentaram maior poder discriminativo. Alguns dos isolados que demonstraram ter potencial enológico foram selecionados e posteriormente testados como culturas starter em fermentações de mostos branco e tinto, permitindo avaliar a capacidade fermentativa e de produção de compostos voláteis e não voláteis. A fermentação à escala laboratorial confirmou que algumas das estirpes indígenas selecionadas possuem propriedades enológicas idênticas às leveduras comerciais utilizadas como controlo. Os resultados obtidos relativamente ao desempenho ao longo do processo fermentativo e à produção de compostos voláteis e não voláteis poderão promover a aplicação futura de dois isolados naturais, como culturas starter para produção de vinhos.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia Alimentar
Palavras-chave
Saccharomyces cerevisiae , indigenous yeasts
Citação