Polen de abeja como activador y protector de levaduras en vinificación de blanco (proyecto Beeno); cinética fermentativa
Autores:
G. Palacios1, V. Sevillano1, M. Llorente1, Í. Crespo2, A. Palacios3
(1) Universidad de la Rioja.
(2) Cultura Permanente.
(3) Laboratorios Excell Ibérica.
Publicado en Enoviticultura nº71
RESUMEN
Es un trabajo basado en un proyecto previo donde se desarrolló por primera vez una experimentación realizada en la Universidad de Cádiz dirigida por el profesor Víctor Manuel Palacios Macías, profesor titular del Área de Tecnología de Alimentos del Dpto. de Ingeniería Química y Tecnología de Alimentos de la Facultad de Ciencias.
Cultura Permanente, asociación dedicada a la permacultura y la agroecología, y Laboratorios Excell Ibérica decidieron llevar a cabo un trabajo en paralelo basado en este para estudiar el uso de polen de abeja ecológico como suplemento nutricional y activador de levaduras fermentativas en la elaboración de vinos.
Los estudios previos han demostrado que el polen de abeja de poliflor en dosis moderadas, puede utilizarse como complemento nutricional en la fermentación alcohólica de las levaduras, lo que puede mejorar su capacidad fermentativa y, al mismo tiempo, las propiedades sensoriales del vino. Sin embargo, cuando se emplea en dosis elevadas en los mostos, los efectos no son los perseguidos, como se puede observar en la bibliografía.
Palabras clave: Polen de miel, Nutriente, Levadura, Cinética fermentativa, Ecovinos.
ABSTRACT
Bee pollen as an activator and protector of yeasts in white winemaking (Beeno project); fermentative kinetics. It is a work based on a previous project where an experiment was developed at the University of Cádiz for the first time, it was directed by Professor Víctor Manuel Palacios Macías, working on Food Technology Area of the Department of Chemical Engineering and Food Technology at Faculty of Sciences.
Cultura Permanente, an association dedicated to permaculture and agroecology, and Laboratorios Excell Ibérica decided to carry out a parallel work based on this to study the use of organic bee pollen as a nutritional supplement and activator of fermenting yeasts in the production of wine.
Previous studies have shown that polyflorous bee pollen can be used as a nutritional supplement in the alcoholic fermentation of yeasts in moderate doses, which could improve their fermentation capacity and, at the same time, the sensory properties of wine. However, when used in high doses in musts, the effects are not those aimed, as can be seen in the literature of this article.
Key words: Bee pollen, Nutrient, Yeast, Fermentative kinetics, Organic wines.
El cambio climático es uno de los grandes retos a los que se enfrenta actualmente el sector vitivinícola, afectando de forma directa a la calidad del vino. El aumento generalizado de las temperaturas y la falta de recursos hídricos están provocando alteraciones en la fenología de la vid, modificando el proceso de maduración de la uva y la composición de la baya. Como resultado, se obtienen mostos con importantes deficiencias nutricionales, que, a menudo, tienen dificultades para finalizar y realizar una fermentación alcohólica completa. Esto puede provocar no solo problemas de cinética fermentativa, sino también defectos sensoriales en el vino final.
El polen de abeja presenta todos los nutrientes que los seres humanos necesitan, conteniendo los 22 aminoácidos más importantes de la dieta, siendo algunos de ellos considerados como esenciales. A su vez, está compuesto por diversos nutrientes, como las vitaminas A, D y E, enzimas y minerales, resultando de gran utilidad para el ser humano y con posibilidades, además, de presentar ventajas para la elaboración del vino. El polen de abeja multiflora podría ser también una herramienta enológica natural utilizada para mejorar el desarrollo de las levaduras de flor, como ya ha sido demostrado por los trabajos publicados por Sancho–Galán et al. en 2019.
Actualmente, existen productos enológicos en base a levaduras inactivas y extractos de levaduras que funcionan como activadores al ser fuentes naturales nutricionales y de factores de supervivencia, pero sería deseable también disponer de nutrientes completos que apenas necesiten transformación alguna a nivel industrial, pudiendo ser utilizados prácticamente de forma directa en el medio fermentativo y que contengan nutrientes equilibrados para las levaduras, y que, además, puedan dar una respuesta integral a todas las necesidades de dichos microorganismos durante el proceso de crecimiento poblacional y fermentativo.
El proyecto de polen de abeja se ha llevado a cabo con la idea principal de permitir abordar los diferentes estudios que se requieren para profundizar en el conocimiento de los compuestos bioactivos de interés en su composición y como estos puedan influir en la cinética fermentativa y en la capacidad de supervivencia de las levaduras.
El polen de abeja ecológico es un producto natural que proviene de las colmenas y es rico en carbohidratos, lípidos, aminoácidos, proteínas, minerales, ácidos grasos, polifenoles, esteroles y fosfolípidos, entre otros compuestos de interés. Trabajos previos de investigación han mostrado cómo la aplicación de polen de abeja multiflora produce un aumento significativo del nitrógeno fácilmente asimilable para las levaduras fermentativas (NFA) al ser añadidos en hidromiel y mostos de uva blanca, disminuyendo la fase de latencia de la fermentación alcohólica y mejorando su cinética. Por esta razón, se realizaron en este trabajo series de micro–vinificaciones con diferentes dosis de polen de abeja para ver su efecto en la vinificación, siempre con la misma levadura y comparándolo con la adición de activadores comerciales.
El proyecto consistió en recoger 100 kg de uva blanca de la variedad ‘Verdejo’ en un viñedo del municipio de Mendavia (Navarra) adscrito en la D.O.Ca. Rioja, la cual fue prensada (gracias a la colaboración de Ojuel Wines, Sojuela, La Rioja) y el mosto desfangado con la ayuda de enzimas pectolíticas a una dosis de 0,5 g/hL. Posteriormente, se distribuyó el mosto limpio en 18 tarros de cristal de 5 L cada uno cerrados mediante tapa metálica y con válvulas Muller que permiten la salida del gas carbónico, pero impiden la entrada de aire y oxígeno. El mosto fue inoculado con una levadura Saccharomyces cereviseae (raza fisiológica bayanus) seleccionada por su alto poder alcoholígeno en la zona de Vinhos verdes (Portugal) a una dosis de 25 g/hL. Después, se añadieron nutrientes y/o activadores de fermentación, entre ellos polen de miel de abeja certificado en ecológico (Campomiel, La Rioja). Las fermentaciones se llevaron a cabo con los tarros sumergidos en piscinas con agua regulada a 18ºC en las instalaciones de Laboratorios Excell Ibérica. El objetivo final fue experimentar como los activadores influyen en la fermentación alcohólica, además de buscar una herramienta de adaptación al cambio climático de la industria enológica en el ámbito de los vinos certificados como Ecológicos, Biológicos u Orgánicos, denominativos que son equivalentes según la reglamentación europea vigente.
Preparación del polen de miel antes de ser utilizado como nutriente.
Se decidió finalmente llevar a cabo 5 tratamientos diferentes, junto a un testigo, con 3 repeticiones cada uno para poder comparar con mayor seguridad estadística. Como se dijo con anterioridad, todos los tarros fueron inoculados con la misma levadura comercial a dosis de 25 g/hL y la distribución de tarros se llevó a cabo según el siguiente esquema:
- T1 – T3: 3 botes solo con levadura rehidratada en agua.
- T4 – T6: 3 botes con levadura rehidratada en presencia del activador/protector GP a dosis de 30 g/hL.
- T7 – T9: 3 botes con levadura rehidratada en agua y añadiendo al mosto el nutriente en base a levaduras inactivas NV a una dosis de 25 g/hL.
- T10 – T12: 3 botes con levadura rehidratada en agua y con adición de polen de abeja a dosis de 0,5 g/L.
- T13 – T15: 3 botes con levadura rehidratada en agua y con adición de polen de abeja a dosis de 1 g/L.
- T16 – T18: 3 botes con levadura rehidratada en agua y con adición de polen de abeja a dosis de 1,5 g/L.
Una vez que los tarros se encontraron con un azúcar residual (Glucosa + Fructosa) igual o inferior a 0,5 g/L, se tomaron muestras para realizar análisis químicos de fin de fermentación alcohólica y se realizó un trasiego del vino desde los tarros de 5 litros a otros de 2,75 litros de capacidad. Luego se agregaron y homogenizaron en el vino los siguientes productos: 4 g/hL de metabisulfito de potasio para darle protección frente a la oxidación y 60 g/hL de bentonita hidratada durante 24 horas para su posterior clarificación.
Batería de tarros donde se realizaron las microvinificaciones.
Cinética fermentativa
El inicio de las fermentaciones fue el jueves 15/10/2020. A continuación, se muestran los gráficos correspondientes a los perfiles fermentativos de cada tarro, cuya cinética se calculó mediante el seguimiento de la glucosa y fructosa mediante análisis enzimáticos, junto a la toma de temperatura y realizando un muestreo al día.
Como se puede observar en las Figuras 1, 2 y 3, apenas existen diferencias en las cinéticas fermentativas con las diferentes estrategias nutricionales. Sin embargo, si se podría decir que las fermentaciones más rápidas han sido, por una parte, una de las vinificaciones que lleva la adición del nutriente en base a levaduras inactivas NV a 25 g/hL, y por la otra, dos con la adición de polen de miel a 0,5 y 1 g/L. Respecto a las temperaturas a las cuales se llevaron a cabo la fermentación, apenas se observaron diferencias, ya que los tarros estaban inmersos en una piscina de agua a 18ºC que amortiguaba las calorías desprendidas en el proceso de vinificación.
Figura 1. Perfiles fermentativos de 9 tarros: 3 con Levadura, 3 con Levadura + Protector GP y 3 con Levadura + Nutriente NV.
Figura 2. Perfiles fermentativos de 9 tarros: 3 con Levadura + Polen de abeja a 0,5 g/L, 3 con polen de abeja a 1 g/L y 3 con polen de abeja a 1,5 g/L.
Figura 3. Perfil fermentativo de los 18 tarros en su conjunto.
El Cuadro 1 representa la duración en días de cada una de las 18 fermentaciones. Se puede observar que la mayoría de ellas terminan a los 25 días, siendo 5 tarros los que terminan en 24 días y 3 de ellos en 26 y lo hacen indistintamente, es decir, de forma independiente a la estrategia definida a nivel nutricional, como si este factor no hubiese tenido influencia alguna en el tiempo ocupado por la fermentación alcohólica.
Cuadro 1. Duración en días de cada fermentación.
Citometría de flujo
La citometría es una técnica de investigación microbiológica que permite poder identificar y cuantificar levaduras vivas y activas metabólicamente. Esta labor se realiza mediante el empleo en su conjunto de sondas específicas de actividades enzimáticas llamadas esterasas y sondas genéticas del tipo FISH.
Se ha realizado el análisis de las levaduras activas mediante citometría de flujo en tres momentos diferentes de la fermentación alcohólica. La primera toma de muestras se realizó a 1/3 de la FA, la segunda a 2/3 de la misma y la última cuando quedaba apenas 1 grado alcohólico por fermentar.
En el primer tercio de la fermentación alcohólica (Figura 4) se puede observar cómo existe una fracción importante de levaduras activas frente a las totales, y se ve cómo los fermentados activados con polen de abeja poseen proporciones mayores, sobre todo empleándolo en altas dosis, percibiéndose en este caso de manera positiva la activación/protección de dicho tratamiento. Es bastante curioso observar cómo estas mismas muestras tienen poblaciones totales menores, pero con fracciones de levaduras activas más elevadas, como si el microorganismo en cuestión fuese consciente de que con esos niveles de biomasa activa fuese capaz de terminar el proceso fermentativo sin mayores esfuerzos. Resulta llamativo también observar cómo cuando se realiza la activación de la levadura en el agua de rehidratación con el protector GP, se consiguen poblaciones totales de levaduras muy altas, pero sin modificar mucho la fracción de levaduras activas.
Figura 4. Actividad celular mediante citometría de flujo a 1/3 de la fermentación.
En el segundo tercio de la fermentación alcohólica (Figura 5) se puede observar cómo la fracción de levaduras activas frente a los totales disminuye comparando con el primer tercio, y se sigue viendo cómo los fermentados activados con polen de abeja tienen proporciones mayores de levaduras vivas, esta vez a media y alta dosis. Las muestras con polen a 1 y 1,5 g/L siguen teniendo poblaciones totales menores y ratios más elevados de levaduras activas, igual que en el primer tercio de la FA.
Figura 5. Actividad celular mediante citometría de flujo a 2/3 de la fermentación.
Por último, al final del proceso fermentativo (Figura 6), la fracción fermentativa más crítica y más severa respecto a las condiciones ambientales de las levaduras en relacción con su capacidad de supervivencia en condiciones tan estresantes, lo que se observa es que la proporción de levaduras activas disminuye respecto a las muestras tomadas a un 1/3 y a 2/3 de la fermentación completa, como era de esperar, siendo los resultados mucho más homogéneos en los 18 tarros, aunque con mayores cifras en los casos de levaduras totales con el protector GP usado en el agua de rehidratación. Respecto a las poblaciones de levaduras activas al final de la fermentación alcohólica, las modalidades de protección en agua de rehidratación y la adición de polen de abeja a dosis media de 1 g/L, parecen las mejores opciones.
Figura 6. Actividad celular mediante citometría de flujo a densidad inferior a 1.000.
El uso de polen de abeja ecológico apenas modifica la cinética fermentativa a nivel de la velocidad en el consumo de los azúcares en su transformación en etanol, ni la temperatura del proceso, aunque esta se encontraba amortiguada por el sistema de refrigeración utilizado.
Respecto a las poblaciones de levaduras al final de la fermentación alcohólica, las modalidades de protección en agua de rehidratación con el producto GP y la adición de polen a dosis medias parecen las mejores opciones respecto a la producción de biomasa y capacidad de supervivencia celular.
Así de esta manera, las muestras con adición de polen de abeja ecológico a dosis de 1 y 1,5 g/L presentan poblaciones totales menores, pero con fracciones más elevadas de levaduras activas, lo que parece una ventaja competitiva frente a mantener una mayor seguridad en el momento más crítico y temido por los enólogos, sufriendo además un menor desgaste en la producción de biomasa, lo que puede favorecer un mejor uso de los recursos en forma de nitrógeno fácilmente asimilable disponible para las levaduras, un bien escaso en uvas muy maduras frente al cambio climático.
Se puede concluir que el polen de abeja ecológico puede ser una herramienta viable y natural para potenciar el desarrollo y la cinética de las levaduras fermentativas durante la elaboración del vino, además de obtener posibles mejoraras en su calidad sensorial.
AMORES–ARROCHA, A.; ROLDÁN, A.; JIMÉNEZ–CANTIZANO, I. CARO, V. PALACIOS. (2018). Evaluation of the use of multiflora bee pollen on the volatile compounds and sensorial profile of Palomino fino and Riesling white young wines. Food Research International Nº 105. Pag. 197–209.
PAU SANCHO–GALÁN, ANTONIO AMORES–ARROCHA, ANA JIMÉNEZ–CANTIZANO AND VÍCTOR PALACIO. (2019). Use of multiflora bee pollen as a flour velum yeast growth activator in biological aging wines. Molecules Nº 24, Pag. 4–14.
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