Influencia de las condiciones de vinificación y las bacterias lácticas sobre la formación de carbamato de etilo

Abstract

El carbamato de etilo (CE) es un conocido carcinógeno animal presente en alimentos y bebidas fermentados. El principal precursor involucrado en la formación de CE en los vinos es la urea, producida por el metabolismo de la arginina por las levaduras. Se sabe también que las bacterias lácticas (BL) pueden formar en los vinos precursores del CE, citrulina y carbamil-fosfato, a partir del metabolismo de la arginina, aunque no es ampliamente aceptada la afectación de las BL y de la fermentación maloláctica (FML) sobre la formación del CE. <br/>El principal objetivo de la presente tesis era comprender más extensamente los distintos factores que influyen en la formación del CE durante la FML con el fin último y primordial de encontrar pautas que nos permitan prevenir la formación de CE y de sus precursores. <br/>Evidenciamos que ni la realización de la FML sobre lías ni la conservación del vino por 12 meses afectaron los niveles de CE de los vinos. Aunque el desarrollo de la FML y un mayor tiempo de exposición con los hollejos durante la fermentación alcohólica (FA) no influyeron los niveles de CE en los vinos, sí provocaron un aumento del CE potencial (CEP). También comprobamos que la variedad de uva y el tiempo de duración de la FML influyen en las concentraciones de citrulina que se forman en los vinos. La cepa comercial utilizada para conducir la FML también influye sobre los niveles de CEP al evidenciar éstas diferente capacidad para degradar la arginina. <br/>El catabolismo de la arginina aumentó el crecimiento de Oenococcus oeni en algunas condiciones que favorecen su metabolismo, concretamente, un pH vínico elevado. En estas condiciones el rango de conversión de arginina a citrulina fue mayor, así como el contenido en CEP, que correlacionó directamente con el aumento en el contenido de citrulina al final del consumo del ácido L-málico, lo que señala a la citrulina como un buen previsor de las concentraciones de CE. La degradación de la arginina siempre fue retrasada con respecto a la degradación del ácido L-málico en todas las cepas testadas en vino simulado. La cepa ensayada de Lactobacillus plantarum no fue capaz de degradar la arginina y no excretó citrulina en las diferentes condiciones estudiadas, aunque los niveles obtenidos de CE fueron similares a los alcanzados por las cepas de O. oeni. <br/>Encontramos correlación entre los niveles de CEP al final de la fermentación alcohólica (FA) y al final de la FML y los niveles nitrogenados de mostos y vinos. También las concentraciones de glicerol al final de la FA y la acidez de mostos y vinos correlacionaron con los niveles de CEP al final de la FA y al final de la FML respectivamente.

Ethyl carbamate (EC) is a well-known animal carcinogen found in fermented foods and beverages. The major precursor involved in EC formation in wine is urea, produced by the metabolism of arginine by yeast. It's also know that lactic acid bacteria (LAB) may form precursors of EC in wine, citrulline and carbamyl-phosphate, from arginine metabolism, although it is not widely accepted the involvement of LAB and malolactic fermentation (MLF) on EC formation. <br/>The main objective of this thesis was to fully understand different factors that influence EC formation during MLF with the purpose of finding patterns that allow us to prevent EC formation in wines. <br/>We found that neither the execution of MLF on yeast lees or wine storage for 12 months affected EC levels of wines. The development of MLF and a longer exposure time with the skins during alcoholic fermentation (AF) did not affect EC levels in wine, but they caused an increase in potential EC. We also found that grape variety and the duration of MLF influence citrulline concentrations in wines. Malolactic starter used for induction of MLF in wine also influences potential EC levels because they show different capacity to degrade arginine. <br/>Arginine degradation favours the growth of Oenococcus oeni in some conditions. The good correlation obtained between citrulline and potential EC allows us to use the citrulline produced during the bacterial metabolism of arginine during MLF to predict the levels of potential EC at the end of L-malic acid degradation. In those cases in which L-malic acid was degraded completely, arginine degradation was delayed in comparison to L-malic acid degradation in all strains tested. This has oenological importance because it means that the winemaker can prevent arginine degradation by removing cells or inhibiting cell activity after the L-malic acid degradation in wine is over. Although virtually no citrulline was produced, the potential EC obtained in assays with tested strain of Lactobacillus plantarum was comparable to that of Oenococcus strains studied. <br/>We found a correlation between potential EC levels at the end of alcoholic fermentation (AF) and at the end of MLF and nitrogen levels in musts and wines. Also the concentration of glycerol at the end of AF and acidity of musts and wines correlated with potential EC levels at the end of AF and at the end of MLF, respectively.