Metabolitos de la uva y el vino: enfoques biotecnológicos para mejorar la calidad del vino

Metabolitos de la uva y el vino: enfoques biotecnológicos para mejorar la calidad del vino

Resumen Los metabolitos de la uva pueden verse afectados por muchos factores extrínsecos e intrínsecos, como la variedad de uva, la etapa de maduración, las regiones de crecimiento, las prácticas de manejo de viñedos y las condiciones edafoclimáticas. Sin embargo, todavía hay mucho sobre la formación in vivo de metabolitos de uva que deben investigarse. El proceso de vinificación también puede crear vinos distintos. Hoy en día, las fermentaciones del vino son impulsadas principalmente por inoculaciones de una sola cepa, lo que permite un mayor control de la fermentación. Cultivos puros de cepas de levadura seleccionadas, en su mayoría Saccharomyces cerevisiae, se agregan al mosto de uva, lo que lleva a resultados más predecibles y disminuye el riesgo de deterioro. Además de las levaduras, las bacterias del ácido láctico también desempeñan un papel importante en la calidad final del vino. Por lo tanto, este capítulo intenta presentar una descripción general de la fisiología y el metaboloma de las uvas para proporcionar una comprensión profunda de los metabolitos primarios y secundarios acumulados en las uvas y su impacto potencial en la calidad del vino. Además, también se discutirán los enfoques biotecnológicos para la calidad del vino practicados durante la fermentación alcohólica y maloláctica del vino.

Palabras clave: fisiología de la uva, metabolitos de la uva, biotecnología del vino, fermentación alcohólica, fermentación maloláctica, metabolitos microbianos.

1. Introducción

La composición química de la uva es compleja y contiene cientos de compuestos. El agua (75- 85%) es el componente principal seguido por los azúcares y luego los ácidos orgánicos. Otros compuestos importantes incluyen aminoácidos, proteínas y compuestos fenólicos. La composición del azúcar baya tiene un papel clave en la calidad del vino, ya que determina el contenido de alcohol en los vinos [1]. Azúcar de uva, acidez, pH y color se consideran para marcar la cosecha. El bouquet y el sabor están relacionados con la experiencia del enólogo, la estabilización y los procesos de almacenamiento, pero principalmente están relacionados con el carácter varietal de la uva y su expresión particular en un terroir determinado. Hoy en día, las fermentaciones del vino se deben principalmente a inoculaciones de una sola cepa, lo que permite un mayor control de la fermentación, lo que conduce a resultados más predecibles y disminuye el riesgo de deterioro por otras levaduras [2]. Durante la fermentación del mosto, Saccharomyces cerevisiae produce una gran cantidad de metabolitos secundarios de aroma activo y libera muchos compuestos aromáticos de los precursores inactivos presentes en el jugo de uva, que afectan significativamente la calidad sensorial del vino final [3, 4]. Además de las levaduras, las bacterias del ácido láctico (LAB) son miembros de la microbiota normal que aparece en todo tipo de vinos (blancos y tintos) y, por lo tanto, también desempeñan un papel importante en su calidad final. La fermentación maloláctica (FML), un proceso prolongado de desacidificación en la vinificación realizado por LAB, es una reacción de la descarboxilación del ácido l-málico al ácido láctico. También se producen actividades metabólicas complejas, lo que sugiere que la FML puede afectar positiva o negativamente la calidad final del vino [5, 6].

2. Fisiología y metaboloma de la uva.

2.1. Morfología y anatomía de las bayas de uva.

Después de la polinización y fertilización exitosas de los óvulos dentro de una flor, se inicia el desarrollo de bayas [7]. La formación y el crecimiento de las bayas de uva (Vitis vinifera) siguen un patrón sigmoide doble con tres fases distintas [8]: I, rápida división celular y expansión en las bayas verdes; II o fase de retardo, en la que cesa la expansión celular; y III, en el que se reinicia el crecimiento y madura la fruta. La baya comprende hasta cuatro semillas rodeadas por el endocarpio interno, el mesocarpio medio, la pulpa o la pulpa, y el exocarpio exterior o la piel [8, 9] (Figura 1).

[pic 1]

El exocarpio consiste en una epidermis cubierta de cutícula, que representa del 5 al 18% del peso fresco de la fruta [10] y varias capas de células de hipodermis de paredes gruesas subyacentes.

Biotecnología De Uva Y Vino188

contiene la mayoría de los flavonoides de la piel [11], notablemente antocianinas en las capas más externas de las variedades de uva roja [8], intercaladas con células ricas en cristales parecidos a agujas (raphides) [12]. La epidermis tiene células no fotosintéticas con vacuolas que contienen gotas grandes de aceite [8]. Las bayas pequeñas tienen más color, taninos y compuestos de sabor que las bayas grandes porque la piel tiene un mayor porcentaje de la masa total de bayas pequeñas [7]. La microscopía electrónica de barrido mostró muy pocos pero estomas funcionales en bayas jóvenes y estomas llenos de cera en bayas viejas [13], que acumulan polifenoles y concentraciones anormalmente altas de silicio y calcio en las protuberancias peristomatales de hasta 200 µm de diámetro [14]. En la cosecha, la cutícula de la baya de la uva tenía una región externa amorfa y una región interna principalmente reticulada [15]. Durante el desarrollo del fruto, la composición de las ceras cuticulares cambió, siendo el ácido oleanólico el principal constituyente, representando el 50–80% del peso total [16]. La cera blanda era una mezcla de ácidos grasos de cadena larga (ésteres de ácidos grasos C16 y C18 [17]), alcoholes, aldehídos, ésteres e hidrocarburos [18]. El mesocarpio consiste en parénquima de pared delgada [12]. Las células son redondas a ovoides y contienen vacuolas grandes, que son los sitios principales para la acumulación de azúcares y fenólicos [8], agua y ácidos orgánicos [9] durante la maduración de las uvas. Según Coombe [19], el mesocarpio translúcido e hidratado compone el 85-87% del volumen esférico de la baya. En conjunto, constituyen el 99,5% de la masa del jugo y, por lo tanto, son los principales determinantes del tamaño y la calidad de la baya [9, 20]. El 0,5% restante de los componentes de las bayas son fenólicos, terpenoides, lípidos, celulosa y pectina [20]. El endocarpio consiste en células que contienen cristales (drusas) y una epidermis interna [12]. Las semillas de uva están contenidas en los lóculos (Figura 1), y están compuestas de una capa externa de semilla, el endospermo y el embrión [9]. Como con la mayoría de las semillas, el endospermo comprende la mayor parte de la semilla de uva y sirve para nutrir el embrión durante el crecimiento temprano. El número normal o perfecto de semillas en la uva es cuatro [9], pero la falta de fertilización de óvulos o el aborto de óvulos reduce el número de semillas en desarrollo, lo que generalmente resulta en un tamaño de baya más pequeño [7]. Sobre la base de la evidencia molecular reciente, la auxina se sintetiza en el óvulo y se transporta al pericarpio durante la fertilización, donde induce la biosíntesis de giberelina (GA). La AG luego degrada las proteínas DELLA que reprimen el crecimiento del ovario y la iniciación de la fruta [21]. El tamaño de las bayas maduras en el momento de la cosecha también es una función del número de divisiones celulares antes y después de la floración, el grado de crecimiento de estas células [22] y el grado de contracción antes de la cosecha [23]. Se observa un alto nivel de taninos en la cubierta de la semilla [9, 11]. Al igual que los taninos y fenoles que se encuentran en la carne, estos taninos también disminuyen en gran medida en base a las bayas después de la preparación [24]. El tejido vascular de la baya se desarrolla directamente a partir del ovario. Consiste principalmente en una serie de haces periféricos que se ramifican a lo largo de la circunferencia exterior de la baya y los haces axiales que se extienden directamente hacia arriba a través del tallo [8]. La baya de la uva se proporciona a través del tallo o pedicelo de la baya mediante un sistema vascular compuesto por vasos de xilema y floema [25]. El tejido del xilema transporta agua, minerales, hormonas y nutrientes desde el sistema radicular a través de la vid [25]. La evidencia actual indica que en las etapas finales del desarrollo de la uva, el movimiento del agua a través de los vasos del xilema disminuye notablemente [25]. Pero, parece que la fruta no está aislada hidráulicamente de la vid parental por oclusión de xilema, entonces, más bien, está "amortiguado hidráulicamente" por el agua suministrada a través del floema [9]. Berry también es suministrada por el floema, que es la vasculatura involucrada en el transporte de fotosintato (sacarosa) desde el dosel a la vid [25].

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