Lieviti non-Saccharomyces: un’inversione di tendenza in ambito enologico

Introduzione

La millenaria storia del vino, bevanda alcolica che ha accompagnato lo sviluppo culturale e gastronomico di popolazioni antiche, moderne e contemporanee, racconta di un lento ma progressivo miglioramento delle tecnologie di trasformazione della materia prima, sulla base di conoscenze man mano acquisite e fieramente tramandate di generazione in generazione.

Negli ultimi due secoli, con la decisiva avanzata delle scienze biologiche e con la nascita di discipline a sé stanti come la microbiologia, le fermentazioni hanno acquisito importanza e centralità nell’ambito dello sviluppo del processo. Da una naturale trasformazione del mosto in vino si è dunque passati all’allestimento di un procedimento tecnologicamente innovativo.

Negli anni, la direzione scelta dalla ricerca ha preso sempre più in maniera decisa la strada dell’omologazione e della standardizzazione di questo meccanismo biologico; dunque, i lieviti appartenenti a generi diversi dall’ormai noto Saccharomyces e conosciuti come “selvaggi”, vale a dire gli iniziatori del processo di fermentazione alcolica, sono stati a lungo considerati poco utili da un punto di vista qualitativo, se non addirittura dannosi.

I motivi di questa selezione, applicata anche con interventi chimici quali l’aggiunta di SO₂, vanno ricercati nella capacità dei lieviti Saccharomyces (cerevisiae, bayanus e poche altre specie affini) di condurre la fermentazione in maniera del tutto controllabile, riducendo al minimo la produzione di sostanze sgradevoli oltre una certa soglia come l’acido acetico e garantendo buon vigore fermentativo e potere alcoligeno. Si è dunque diffuso negli anni il concetto di fermentazione guidata per mezzo di ceppi selezionati (favorito dall’invenzione degli LSA negli anni ’70), massicciamente inoculati nel mosto al fine di garantire il dominio metabolico sui lieviti selvaggi.

I lieviti non-Saccharomyces

Nel mosto d’uva sono presenti diversi microrganismi provenienti dalla cantina, addirittura dal vigneto o dagli stessi acini d’uva, i quali si alternano e competono durante il processo di fermentazione: si tratta di una ventina di specie fermentanti non aventi sufficiente resistenza all’anidride solforosa e all’alcol (sostanza tossica per la cellula di lievito) e producenti quantità in eccesso di composti secondari. Nel dettaglio, parliamo di lieviti appartenenti a generi come Candida, Pichia o Kluyveromyces. Nella tabella seguente vengono elencate le specie più frequentemente isolate:

Le specie riassuntivamente indicate sono oggetto, da almeno una quindicina d’anni, di studi ed approfondimenti volti ad una generale riconsiderazione del ruolo biotecnologico svolto, soprattutto nel caso di fermentazioni miste in co-presenza di lieviti del genere Saccharomyces.

I motivi di questo rinnovato interesse vanno ricercati nella volontà degli enologi e, più in generale, degli addetti ai lavori, di offrire un prodotto finito che abbia caratteristiche sensoriali maggiormente complesse e che siano espressione di una ben precisa area pedo-climatica (si pensi, ad esempio, alle uve più zuccherine dell’Italia Meridionale esposte ad una temperatura sensibilmente più alta). Inoltre, il tema del cambiamento climatico sembra non aver risparmiato neanche il settore enologico: l’aumento generale della temperatura (riscaldamento globale) si tramuta in una maggiore fotosintesi da parte dei vigneti, che si tramuta in un notevole contenuto in zuccheri e quindi in un grado alcolico più alto del dovuto; l’utilizzo di ceppi che non producono grandi quantitativi di etanolo può tramutarsi dunque in un’opportunità biotecnologica da tenere in grande considerazione.

Fermentazioni miste

Le caratteristiche più frequentemente ricercate abbiamo detto essere la maggior complessità aromatica del prodotto finito; ad esempio, un’azione glicosidasica importante si traduce in un aumento della concentrazione di tioli aromatici, scindendo il glicoside nelle due componenti principali che lo formano e liberando una percentuale più alta di precursori d’aroma che nella forma condensata non esplicherebbero tale funzione.

Ancora, una minore produzione di etanolo in favore di una nutrita presenza di glicerolo conferisce al vino morbidezza al palato, così come un quantitativo non trascurabile di acido lattico, a discapito del più forte acido malico, può arricchire il quadro aromatico complessivo del vino. Da un punto di vista tecnologico, l’idea prende forma mediante l’impiego di co-inoculi o fermentazioni scalari/sequenziali con i lieviti Saccharomyces al fine di ottenere in maniera controllata quel che si avrebbe in fermentazioni spontanee ma del tutto imprevedibili.

“…esistono un gran numero di fermenti distinti che provocano trasformazioni variabili secondo la loro natura e il loro organismo” – Luis Pasteur, Ètudes Sur Le Vin (1866)

Gli elementi caratterizzanti la selezione di un lievito tecnologico sono molteplici e spaziano dalle proprietà intrinseche della specie biologica in questione fino ad arrivare al comportamento in ben precise condizioni ambientali, in presenza di determinate sostanze nutritive che porteranno alla manifestazione dei caratteri fenotipici ricercati. In sintesi, da un punto di vista strettamente tecnologico, è fondamentale comprendere per ogni specie il potere e il vigore fermentativo, termini che non sono sinonimi e che stanno ad indicare rispettivamente la capacità di portare a termine una fermentazione e a garantire un certo grado di purezza.

A questi, si aggiungono la resistenza ad agenti chimici come l’anidride solforosa (la sua aggiunta è consuetudine tra le pratiche di cantina), le modalità di sviluppo (polverulento, flocculento, ad aggregati cellulari e via discorrendo), la produzione di caratteri killer, lo sviluppo ad alte e/o basse temperature per la conduzione di specifiche linee produttive, l’azione disacidificante sull’acido malico, la produzione di composti solforati (sensazione di “ridotto”) e le più complesse attività enzimatiche.

Queste ultime si rendono infatti responsabili del rilascio di aromi, di proteine e di sostanze cellulari che portano ad una modificazione complessiva della viscosità e del bouquet aromatico. Sui ceppi particolarmente promettenti vengono effettuate indagini che riguardano la produzione di esteri (che danno sentori fruttati o erbacei a seconda della tipologia di molecola), attività pectinasica, glucanasica e xilanasica (per lieviti da impiegare in vinificazioni con macerazione), attività beta-glucosidasica che abbiamo in precedenza menzionato, produzione di ammine biogene e attività malo-alcolica.

Per quei lieviti con caratteristiche adeguate ad un potenziale impiego in vinificazione, si testano infine le capacità di resistere ai processi di essiccazione e alla successiva ripresa dell’attività fermentativa dopo opportune operazioni di re-inoculo in mosto. Non va dimenticato però che l’aspetto enzimatico è in stretta correlazione con la produzione di composti secondari quali glicerina, acido succinico, acido acetico e aldeide acetica, alcoli superiori e altre molecole come β-feniletanolo o alcol isoamilico che rendono il vino maggiormente ricco sul piano gustativo/aromatico.

Esempi di colture miste e fermentazioni sequenziali

• TORULASPORA DELBRUECKII: Fra i lieviti non-Saccharomyces predominanti nei mosti nel corso della prima fase fermentativa, quelli appartenenti al genere Torulaspora hanno rivelato un elevato interesse enologico per i loro apporti qualitativi dovuti all’impatto positivo sulla qualità e la complessità dei vini, conferendo una notevole pulizia della fermentazione e apportando quantità esigue di acidità volatile, acetaldeide, diacetile (gusto di burro o “caseario”) e acetoino. Questo lievito viene anche descritto come criofilo e termotollerante, rispettando dunque due parametri tecnologici fondamentali per la vinificazione. Da un punto di vista scientifico, le prove effettuate con questo microrganismo confermano che i parametri di qualità della fermentazione sono sensibilmente migliorati: infatti, i vini fermentati con Torulaspora delbrueckii in co-presenza con S. cerevisiae presentano notevoli quantità di esteri fruttati come isoamil-acetato e un non trascurabile apporto di composti terpenici come linalolo e α-terpineolo. La presenza di tioli volatili inoltre è da tenere in grande considerazione specialmente nella produzione di vini come Boal, Gewürztraminer, Godello, Muscat, Malvasia, Riesling, Albarino e Ribolla Gialla. L’effetto collaterale principale associato all’utilizzo di questa specie sta nell’ingente produzione di 4-etilfenolo osservata in talune prove, fenolo volatile che compromette la stabilità sensoriale del vino (odore di “stalla”).

• STARMERELLA BACILLARIS: In un’ottica di diminuzione del contenuto alcolico dei vini per far fronte ad un incremento dello stesso (si presume causato dal riscaldamento globale), si è focalizzata l’attenzione in alcuni lavori su una delle specie più promettenti per l’impiego enologico ovvero Starmerella bacillaris (sinonimo di Candida zemplinina, famiglia dei Saccharomycetaceae, lievito osmotollerante, psicrotolletante e impiegato talvolta nella produzione di vini botritizzati) di cui è stato più volte riportato l’isolamento da uve, mosti e vini in diverse zone del mondo. Oltre alla capacità di questa specie fermentante di resistere all’alcol e quindi di riuscire ancora a fermentare in stadi avanzati della vinificazione, il carattere fruttosofilo e le rese in etanolo minori di quelle del S. cerevisiae rendono il suo impiego un metodo naturale per contrastare le alte gradazioni alcoliche dei vini registrate negli ultimi anni. In alcune prove condotte in quattro differenti cantine siciliane nell’anno 2014, si è messa in evidenza una maggiore produzione di acido acetico, sebbene presente in concentrazioni ben al di sotto di quelle stabilite dalla Legge come tetto massimo, oltre a differenze prodotte a livello di alcol e glicerolo. Anche la componente aromatica prodotta dalla fermentazione mista è risultata differente, offrendo una maggiore caratterizzazione di questa tipologia di vino assieme al contributo apportato dal vigneto di provenienza. Il grado alcolico, discriminante principale dell’analisi, si è rivelato più basso nei vini prodotti per fermentazione mista sequenziale con il ceppo di Starmerella bacillaris, con valori medi più bassi di 0,29 gradi alcolici ogni 100 g di zuccheri fermentati. Discorso diverso per le concentrazioni di glicerolo: nei vini ottenuti con l’impiego di Starmerella bacillaris sono sempre state significativamente maggiori, con un incremento medio di 0,87 g/L ogni 100 g di zuccheri fermentati, apportando rotondità e morbidezza maggiori al vino.

• SACCHAROMYCES EXIGUUS: recentemente riclassificata col nome di Kazachstania exigua, appartenente anch’essa alla famiglia dei lieviti Saccharomycetaceae, questa specie fermentante è stata al centro di un esperimento condotto dal Centro di Ricerca per l’Enologia di Asti allo scopo di ottenere una fermentazione condotta anche da individui non-Saccharomyces. Tale specie è ritrovabile anche in altri ambienti o lavorazioni quali le fermentazione del Mezcal e del Kefir, nonché in olive in salamoia e nella preparazione di paste acide in panificazione (è acido-tollerante e maltosio-negativo). I risultati dei test tecnologici ed enzimatici preventivi alla prova in co-inoculo hanno mostrato sin da subito interessanti caratteristiche spendibili nella fermentazione alcolica: una resistenza alla SO2 paragonabile a quella di S. cerevisiae e una notevole tolleranza alla pressione osmotica generata dall’alta concentrazione di zuccheri nel mezzo (coerentemente al ritrovamento di questa specie in un ambiente particolarmente ricco di soluti come la salamoia). I risultati dell’indagine mostrano un buon esaurimento degli zuccheri: pur offrendo un discreto quantitativo di alcol, quest’ultimo diminuisce in favore di un notevole incremento del contenuto di glicerolo che, al pari di Starmerella bacillaris, contribuisce a modificare le proprietà fisiche e sensoriali del prodotto finito e apre nuovi scenari per la realizzazione di vini a contenuto alcolico moderato senza ricorrere a tecnologie fisiche sottrattive. La fermentazione in mix (diversa dalla prova in co-inoculo sequenziale con S. cerevisiae, in cui prende luogo l’avvicendamento delle specie) ha prodotto una maggiore presenza di isoamilacetato e 2-fenilacetato, i quali apportano sentori di banana e rosa. La maggiore produzione di acetati nelle prove multistarter probabilmente è da ricondurre ad un’interazione tra le due specie. L’esperimento costituisce una buona base di partenza per un indagine più pratica, che si prepone lo scopo dell’utilizzo di K. exigua in cantina; la sfida sta nella ricerca di ceppi che producano minori quantità di acido acetico pur mantenendo le caratteristiche positive manifestate, poiché nelle prove eseguite nel suddetto esperimento ne è stata evidenziata una quantità non trascurabile e che può provocare problemi da un punto di vista legislativo e sensoriale.

Conclusioni

Risulta chiaro dunque che la complessità di riprodurre una fermentazione spontanea mettendo in risalto i soli benefici rendendola al contempo riproducibile in cantina riconduce l’idea ad una dimensione ancora oggi primordiale e ferma alle fermentazioni pilota.

Lo scenario, pur non senza difficoltà e contraddizioni, rappresenta comunque un’autentica potenziale rivoluzione non solo nell’ambito dell’enologia, quanto nelle fermentazioni in generale: l’opportunità di offrire prodotti sempre più variegati e appartenenti ad una gamma qualitativa superiore senza incappare in rischi non sempre sostenibili da un punto di vista economico (specialmente in annate in cui lo stato sanitario delle uve è assolutamente proibitivo) rappresenta un’occasione da non perdere per il prestigio della ricerca e più in generale per il settore produttivo di riferimento.

Fonti

• Dott.ssa Elena di Maro, Dipartimento di Scienza degli Alimenti – Identificazione molecolare di lieviti ricorrenti nella fermentazione spontanea di alcuni vini dell’Italia Meridionale
• E. Vaudano, E. Bertolone, M. Petrozziello, E. Garcia-MOruno, Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura (Centro di Ricerca per l’Enologia) Asti – Una nuova frontiera per l’enologia: l’utilizzo dei lieviti non-Saccharomyces in fermentazione
• P. Domizio, C. Romani, F. Comitini, M. Gobbi, L. Lencioni, I. Mannazzu, M. Ciani, Dipartimento di Biotecnologie Agrarie Università degli Studi di Firenze, Consorzio Tuscania, Dipartimento SAIFET Università Politecnica delle Marche, Dipartimento di Scienze Ambientali Agrarie e Biotecnologie Agro-Alimentari Università degli Studi di Sassari – Inoculo di starter misti Saccharomyces cerevisiae/non-Saccharomyces per il miglioramento della qualità dei vini
• D. Oliva, G. Amore, E. Barone, T. Fasciana, N. Francesca, V. Gandolfo, P. Giaramida, M. Monteleone, G. Ponticello, M. Squadrito, Istituto Regionale del Vino e dell’Olio (IRVO), Regione Sicilia, Dipartimento di Scienze per la Promozione della Salute e Materno Infantile “G. D’Alessandro”, Università degli studi di Palermo, Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Forestali, Università degli studi di Palermo –  Uso in cantina di Starmerella bacillaris  (sin. Candida zemplinina) per la produzione di vini rossi con meno alcol e più glicerolo
• S. Benito, Department of Chemistry and Food Technology, Polytechnic University of Madrid, Ciudad Universitaria S/N, 28040 Madrid, Spain – The impact of Torulaspora delbrueckii yeast in winemaking, Applied Microbiology and Biotechnology (2018) 102:3081–3094 https://vigneviniequalita.edagricole.it/cantina/biotecnologie/il-ruolo-enologico-di-torulaspora-delbrueckii/