Starting from 1980s the vinification process has been subjected to a quite standardized approach consisting in the use of selected Saccharomyces cerevisiae strains and the sometimes-massive use of sulphur dioxide (SO2) in the first phases of alcoholic fermentation. The goal of this modus operandi is to carry out controlled and more reproducible fermentative processes. Consequently, a levelling of the wine sensorial framework has been observed, whose features mirror the vinification process carried out by S. cerevisiae, renouncing the aromatic complexity associated to some non-Saccharomyces species present in the grape ecosystem and, subsequently, in the crushed grape must. These yeasts, whose role has been “re-proposed” in recent years, are vulnerable to the antimicrobial activity of SO2 and cannot grow properly in its presence. Besides the reduction of biodiversity, there are SO2-linked consumer health issues that have pushed the World Health Organization (WHO) and the International Organization of Vine and Wine (OIV) to set strict legal limitations to its use. Having noted these health-related concerns and the increasing demand for healthier, “more natural” wines with as little as possible additives and chemical products, the utilization of SO2 is increasingly being challenged. Thus, there is a clear interest in researching alternative processes who are capable to substitute or at least reduce SO2 addition in order to reduce the populations of unwanted microorganisms and consequently their concentration in the final product. For that purpose, the use of bioprotective agents is increasingly being looked into. In this dissertation the effectiveness of Pichia kluyveri Frootzen (liquid and dry active form) and of two Lactobacillus plantarum (Harvest LB1 and Viniflora NoVa) strains is examined in inhibiting the growth or reducing the viability of Acetobacter aceti and Hanseniospora uvarum spoilage agents in Nebbiolo grape must, previously pasteurized and inoculated with known quantities of yeasts and bacteria, in order to recreate the natural environment of a freshly crushed must. The trials inoculated with the above-mentioned microorganisms were compared with two control trials, one of which was supplemented with SO2 (50 mg/L). The impact of the inoculated cultures on wine's sensory profile was investigated by studying the chemical profile and chromatic characteristics of the wines. The inhibition of A. aceti by the cultures added was almost as effective as the one that was observed with addition of SO2, while the growth of H. uvarum did not exceed 10^7 CFU/mL, compared to the control without SO2 added, that was about 10^8 CFU/mL. Other non-Saccharomyces yeasts were able to grow, thus being able to contribute to the sensorial complexity. It is therefore advantageous to exploit the inhibitory action of the bioprotective agents. The two P. kluyveri agents increased the sensorial complexity of wines produced with an enrichment in acetate esters while L. plantarum proved to be a good choice to conduct malolactic fermentation. Finally, the analysis of the chromatic characteristics showed that color intensity in wines inoculated with starter cultures, with the exception of the one inoculated with L. plantarum BL1, are comparable with the wine protected by SO2, indicating a possible protection from oxidation.
Dagli anni 80' la conduzione della vinificazione ha visto un approccio standardizzato, che prevede l'utilizzo di ceppi selezionati di Saccharomyces cerevisiae e l'aggiunta talvolta massiccia di anidride solforosa (SO2) nelle prime fasi della fermentazione alcolica. Lo scopo di questo modus operandi è condurre processi fermentativi più controllati e riproducibili, che generano un appiattimento del quadro sensoriale dei vini, a danno della complessità aromatica associata ad alcune specie di non-Saccharomyces naturalmente presenti sull'uva. Questi lieviti sono sensibili all'azione antisettica dell'SO2 e non riescono a svilupparsi adeguatamente in sua presenza. All'utilizzo di SO2, oltre all'abbattimento della biodiversità dei lieviti fermentanti, sono associate alcune problematiche legate alla salute del consumatore, che hanno portato l'Organizzazione Mondiale per la Sanità e l'Organizzazione Internazionale della Vigna e del Vino a porre limiti legali sempre più restrittivi al suo impiego. Di fronte a questi ostacoli e alla crescente domanda dei consumatori per un vino più sano, “naturale” e con il minor utilizzo possibile di additivi e prodotti chimici, l'utilizzo della SO2 è sempre più messo in discussione. Nasce così un chiaro interesse nella ricerca di sistemi alternativi in grado di sostituire o integrare l'azione dell'SO2, al fine di ridurre le sue concentrazioni nel prodotto finale e nello stesso tempo proteggerlo da microrganismi contaminanti. A questo fine, il ricorso ad agenti bio-protettivi è sempre più investigato e di interesse. In questa tesi è stata valutata l'efficacia di Pichia kluyveri Frootzen e di due ceppi di Lactobacillus plantarum (Harvest LB1 e Viniflora NoVa) nell'inibire la crescita, abbassare la vitalità e l'attività metabolica dei contaminanti Acetobacter aceti e Hanseniaspora uvarum in un mosto d'uva Nebbiolo, precedentemente pastorizzato e inoculato con quantità note di lieviti e batteri, ricreando l'ecologia naturale di un mosto appena pigiato. Le prove inoculate con i suddetti microrganismi sono state confrontate con due prove controllo, di cui una con aggiunta di SO2 (50 mg/L). Nella valutazione dell'opportunità di ricorrere a questi agenti bioprotettivi è stato analizzato anche il loro impatto sul quadro sensoriale dei vini prodotti, investigando le modifiche dei parametri chimici, del profilo olfattivo e del carattere antiossidante. Il contrasto dello sviluppo di A. aceti è stato efficace quasi quanto quello osservato con aggiunta di SO2, lo sviluppo di H. uvarum è stato contenuto sotto 10^7 UFC/mL, mentre nella prova controllo senza SO2 era al di sopra di 10^8 UFC/mL. Gli altri lieviti non-Saccharomyces sono stati in grado di svilupparsi e contribuire alla complessità sensoriale ricercata. Risulta perciò vantaggioso sfruttare l'azione inibitoria degli agenti bioprotettivi, integrandola con l'azione della SO2 durante la fermentazione. Le due colture di P. kluyveri hanno aumentato la complessità del quadro sensoriale dei vini prodotti con un arricchimento in esteri acetati ed L. plantarum si è dimostrato un buon candidato come agente della fermentazione malolattica. Infine, le analisi delle caratteristiche cromatiche indicano che l'intensità colorante dei vini inoculati con colture starter, ad eccezione di quella inoculata con L. plantarum Harvest LB1, siano paragonabili a quella della prova protetta da SO2, possibile indice di una buona protezione da ossidazione da parte degli agenti di bioprotezione.
Bioprotezione durante la fermentazione alcolica tramite l'impiego di microrganismi selezionati
DI GIOIA, FEDERICO
2018/2019
Abstract
Dagli anni 80' la conduzione della vinificazione ha visto un approccio standardizzato, che prevede l'utilizzo di ceppi selezionati di Saccharomyces cerevisiae e l'aggiunta talvolta massiccia di anidride solforosa (SO2) nelle prime fasi della fermentazione alcolica. Lo scopo di questo modus operandi è condurre processi fermentativi più controllati e riproducibili, che generano un appiattimento del quadro sensoriale dei vini, a danno della complessità aromatica associata ad alcune specie di non-Saccharomyces naturalmente presenti sull'uva. Questi lieviti sono sensibili all'azione antisettica dell'SO2 e non riescono a svilupparsi adeguatamente in sua presenza. All'utilizzo di SO2, oltre all'abbattimento della biodiversità dei lieviti fermentanti, sono associate alcune problematiche legate alla salute del consumatore, che hanno portato l'Organizzazione Mondiale per la Sanità e l'Organizzazione Internazionale della Vigna e del Vino a porre limiti legali sempre più restrittivi al suo impiego. Di fronte a questi ostacoli e alla crescente domanda dei consumatori per un vino più sano, “naturale” e con il minor utilizzo possibile di additivi e prodotti chimici, l'utilizzo della SO2 è sempre più messo in discussione. Nasce così un chiaro interesse nella ricerca di sistemi alternativi in grado di sostituire o integrare l'azione dell'SO2, al fine di ridurre le sue concentrazioni nel prodotto finale e nello stesso tempo proteggerlo da microrganismi contaminanti. A questo fine, il ricorso ad agenti bio-protettivi è sempre più investigato e di interesse. In questa tesi è stata valutata l'efficacia di Pichia kluyveri Frootzen e di due ceppi di Lactobacillus plantarum (Harvest LB1 e Viniflora NoVa) nell'inibire la crescita, abbassare la vitalità e l'attività metabolica dei contaminanti Acetobacter aceti e Hanseniaspora uvarum in un mosto d'uva Nebbiolo, precedentemente pastorizzato e inoculato con quantità note di lieviti e batteri, ricreando l'ecologia naturale di un mosto appena pigiato. Le prove inoculate con i suddetti microrganismi sono state confrontate con due prove controllo, di cui una con aggiunta di SO2 (50 mg/L). Nella valutazione dell'opportunità di ricorrere a questi agenti bioprotettivi è stato analizzato anche il loro impatto sul quadro sensoriale dei vini prodotti, investigando le modifiche dei parametri chimici, del profilo olfattivo e del carattere antiossidante. Il contrasto dello sviluppo di A. aceti è stato efficace quasi quanto quello osservato con aggiunta di SO2, lo sviluppo di H. uvarum è stato contenuto sotto 10^7 UFC/mL, mentre nella prova controllo senza SO2 era al di sopra di 10^8 UFC/mL. Gli altri lieviti non-Saccharomyces sono stati in grado di svilupparsi e contribuire alla complessità sensoriale ricercata. Risulta perciò vantaggioso sfruttare l'azione inibitoria degli agenti bioprotettivi, integrandola con l'azione della SO2 durante la fermentazione. Le due colture di P. kluyveri hanno aumentato la complessità del quadro sensoriale dei vini prodotti con un arricchimento in esteri acetati ed L. plantarum si è dimostrato un buon candidato come agente della fermentazione malolattica. Infine, le analisi delle caratteristiche cromatiche indicano che l'intensità colorante dei vini inoculati con colture starter, ad eccezione di quella inoculata con L. plantarum Harvest LB1, siano paragonabili a quella della prova protetta da SO2, possibile indice di una buona protezione da ossidazione da parte degli agenti di bioprotezione.| File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/148203