Prevenzione del “difetto di luce”: studio della produzione di riboflavina e flavoni in Saccharomyces cerevisiae

An important marketing trend in the presentation of white or rosé wine in the bottle is to show the consumer the natural color of the product by using clear glass. This choice can have negative repercussions on maintaining the quality of the wine during distribution and storage. The exposure to light of white wine in clear or transparent glass bottles, in fact, is responsible for a series of photo-oxidative phenomena including the so-called "light defect" (LST), which causes a sensory alteration of the product due to a series of reactions caused by riboflavin (RF) and methionine (Met), which generate sulfur compounds attributable to off-flavors. RF is a photosensitive molecule, it is reduced by reacting with Met and forming methion, which in turn gives rise to the two main molecules responsible for the defect: metantiol and dimethyldisulfide. The presence of RF and Met in wine mainly depends on the metabolic activity of the yeasts used for alcoholic fermentation and possibly for the second fermentation. An effective strategy to prevent the light defect could be the use of low producing yeast strains. The goal of this thesis was the selection of low yeast strains producing riboflavin, belonging to the Saccharomyces cerevisiae species of oenological interest; in addition, it was investigated whether riboflavin production could be influenced by external factors. The behavior of various commercial and autochthonous S.cerevisiae strains was evaluated with reference to the production of RF and flavones in synthetic media and must. In addition, re-fermentation tests in the bottle were carried out with wines from four companies located in different wine-growing areas; the RF content was monitored before and after alcoholic fermentation, after three months of stay on the yeast lees and a monitoring is performed every 3 months up to 18 months of stay on the yeasts. There were no significant differences between strains regarding RF production in either media. On the contrary, significant differences were identified between the different kinetic times, specifically between t0 and subsequent growth times, and between the behavior of the yeasts in the two media; statistically significant differences were also found for the production of RF and flavones, the concentrations of RF are higher in must, above the defined risk threshold of 50 μg / L; while in SMV the RF concentration was lower, the flavone concentration is very high, higher than 300 μg / L. The intracellular content of RF and flavones could indicate a probable release of these compounds in the medium following cell lysis. The kinetics related to the native strains were carried out in must. Among the strains there is significant difference in the production of flavones, Xf was shown to be the strain with the highest production of much higher flavones than the others. Subsequently, bottle refermentation tests were performed for which AWRI796 was chosen as the experimental starter strain. The results obtained show that the lysis of yeasts does not involve a release of RF in the medium, which instead decreases compared to the quantity detected in the base wine, contrary to what was observed in laboratory tests.

Una importante tendenza di marketing nella presentazione del vino bianco o rosé in bottiglia consiste nel mostrare al consumatore il colore naturale del prodotto impiegando vetro trasparente. Questa scelta, può avere ripercussioni negative sul mantenimento della qualità del vino durante la distribuzione e la conservazione. L’esposizione alla luce di vino bianco in bottiglie di vetro chiaro o trasparente, infatti, è responsabile di una serie di fenomeni foto-ossidativi tra i quali il cosiddetto “difetto di luce” (LST), il quale causa un’alterazione sensoriale del prodotto dovuta ad una serie di reazioni causate da riboflavina (RF) e metionina (Met), che generano composti solforati riconducibili a off-flavours. La RF è una molecola fotosensibile, essa si riduce reagendo con la Met e formando metionale, che a sua volta origina le due principali molecole responsabili del difetto: metantiolo e dimetildisolfuro. La presenza di RF e di Met nel vino dipende principalmente dall’attività metabolica dei lieviti impiegati per la fermentazione alcolica ed eventualmente per la presa di spuma. Una strategia efficace per prevenire il difetto di luce potrebbe essere l’impiego di ceppi di lievito basso produttori. L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato la selezione di ceppi di lievito basso produttori di riboflavina, appartenenti alla specie Saccharomyces cerevisiae di interesse enologico; inoltre, è stato valutato se la produzione di riboflavina potesse essere influenzata da fattori esterni. Si è valutato il comportamento di diversi ceppi commerciali ed autoctoni di S.cerevisiae in riferimento alla produzione di RF e flavoni in terreni sintetici e mosto. Inoltre, sono state effettuate prove di rifermentazione in bottiglia con vini provenienti da quattro aziende situate in diverse zone viticole; il contenuto di RF è stato monitorato prima e dopo la fermentazione alcolica, dopo tre mesi di permanenza sulle fecce di lievito ed è previsto un monitoraggio eseguito ogni 3 mesi fino a 18 mesi di permanenza sui lieviti. Non sono state evidenziate differenze significative tra i ceppi per quanto riguarda la produzione di RF, in entrambi i terreni. Al contrario, sono state identificate differenze significative tra i diversi tempi cinetici, specificatamente tra il t0 e i tempi di crescita successivi e tra il comportamento dei lieviti nei due terreni; differenze statisticamente significative sono state riscontrate anche per la produzione di RF e flavoni, le concentrazioni di RF sono più elevate in mosto, superiori alla soglia definita di rischio di 50 μg/L; mentre in SMV la concentrazione di RF è risultata minore, la concentrazione di flavoni è molto elevata, superiore ai 300 μg/L. Il contenuto intracellulare di RF e flavoni potrebbe indicare un probabile rilascio di questi composti nel mezzo in seguito alla lisi cellulare. Le cinetiche relative ai ceppi autoctoni sono state svolte in mosto. Tra i ceppi vi è differenza significativa nella produzione di flavoni, Xf si è mostrato essere il ceppo con la più alta produzione di flavoni molto più elevata rispetto agli altri. Successivamente, sono state eseguite delle prove di rifermentazione in bottiglia per le quali è stato scelto AWRI796 come ceppo starter sperimentale. I risultati ottenuti mostrano che la lisi dei lieviti non comporta una liberazione nel mezzo di RF, che invece diminuisce rispetto alla quantità rilevata nel vino base, al contrario di quanto osservato nelle prove di laboratorio.