La fermentación en la vinificación

El proceso de fermentación en la elaboración del vino convierte el jugo de uva en una bebida alcohólica. Durante la fermentación , las levaduras transforman los azúcares presentes en el jugo en etanol y dióxido de carbono (como subproducto ). En la elaboración del vino , la temperatura y la velocidad de la fermentación son consideraciones importantes, así como los niveles de oxígeno presentes en el mosto al inicio de la fermentación. El riesgo de fermentación estancada y el desarrollo de varios defectos del vino también pueden ocurrir durante esta etapa, que puede durar entre 5 y 14 días para la fermentación primaria y potencialmente otros 5 a 10 días para una fermentación secundaria . La fermentación se puede realizar en tanques de acero inoxidable, lo que es común en muchos vinos blancos como el Riesling , en un cuba de madera abierta, dentro de un barril de vino y dentro de la propia botella de vino como en la producción de muchos vinos espumosos . ^{[1] [2]}

El hecho de que la fermentación se produzca de forma natural significa que probablemente los seres humanos la observaron por primera vez hace mucho tiempo. ^[3] Los primeros usos de la palabra "fermentación" en relación con la elaboración del vino se referían a la aparente "ebullición" dentro del mosto que se producía por la reacción anaeróbica de la levadura con los azúcares del zumo de uva y la liberación de dióxido de carbono. El latín fervere significa, literalmente, hervir . A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur observó la conexión entre la levadura y el proceso de fermentación en el que la levadura actúa como catalizador y mediador a través de una serie de reacciones que convierten el azúcar en alcohol. El descubrimiento de la vía Embden-Meyerhof-Parnas por Gustav Embden , Otto Fritz Meyerhof y Jakub Karol Parnas a principios del siglo XX contribuyó más a la comprensión de los complejos procesos químicos implicados en la conversión del azúcar en alcohol. ^[4] A principios de la década de 2010, la empresa de tecnología vitivinícola GOfermentor, con sede en Nueva Jersey, inventó un dispositivo automatizado para la elaboración de vino que fermenta en recipientes de un solo uso similares al biorreactor de un solo uso . ^{[5] [6]}

En la elaboración del vino, se hacen distinciones entre las levaduras ambientales que están presentes de forma natural en las bodegas, los viñedos y en las propias uvas (a veces conocidas como "floración" o "rubor" de la uva) y las levaduras cultivadas que se aíslan e inoculan específicamente para su uso en la elaboración del vino. Los géneros más comunes de levaduras silvestres que se encuentran en la elaboración del vino incluyen Candida , Klöckera/Hanseniaspora, Metschnikowiaceae , Pichia y Zygosaccharomyces . Las levaduras silvestres pueden producir vinos de alta calidad y sabor único; sin embargo, a menudo son impredecibles y pueden introducir rasgos menos deseables en el vino, e incluso pueden contribuir al deterioro. Pocas levaduras y colonias de bacterias lácticas y acéticas viven de forma natural en la superficie de las uvas, ^{[7] pero los productores de vino tradicionales, particularmente en Europa, abogan por el uso de levadura ambiental como una característica del} terroir de la región ; sin embargo, muchos productores de vino prefieren controlar la fermentación con levadura cultivada predecible. Las levaduras cultivadas más comúnmente utilizadas en la elaboración del vino pertenecen a la especie Saccharomyces cerevisiae (también conocida como "levadura de azúcar"). Dentro de esta especie hay varios cientos de cepas diferentes de levadura que se pueden utilizar durante la fermentación para afectar el calor o el vigor del proceso y mejorar o suprimir ciertas características de sabor de la variedad . El uso de diferentes cepas de levaduras es un contribuyente importante a la diversidad del vino, incluso entre la misma variedad de uva. ^[8] Las levaduras alternativas, distintas de Saccharomyces cerevisiae , se utilizan con mayor frecuencia en la industria para agregar mayor complejidad al vino. Después de que una bodega ha estado en funcionamiento durante varios años, pocas cepas de levadura participan activamente en el proceso de fermentación. El uso de levaduras secas activas reduce la variedad de cepas que aparecen en la fermentación espontánea al competir con aquellas cepas que están presentes de forma natural. ^[9]

La adición de levadura cultivada normalmente se produce con la levadura primero en un estado seco o "inactivo" y se reactiva en agua tibia o jugo de uva diluido antes de ser agregada al mosto . Para prosperar y estar activa en la fermentación, la levadura necesita acceso a un suministro continuo de carbono , nitrógeno , azufre , fósforo , así como acceso a varias vitaminas y minerales . Estos componentes están presentes de forma natural en el mosto de uva , pero su cantidad se puede corregir añadiendo nutrientes al vino, con el fin de fomentar un entorno más propicio para la levadura. Los nutrientes de liberación prolongada de nueva formulación, fabricados específicamente para las fermentaciones del vino, ofrecen las condiciones más ventajosas para la levadura. También se necesita oxígeno , pero en la elaboración del vino, el riesgo de oxidación y la falta de producción de alcohol a partir de la levadura oxigenada requiere que la exposición al oxígeno se mantenga al mínimo. ^[10]

Al introducir levaduras activas en el mosto de uva, los fosfatos se unen al azúcar y las moléculas de azúcar de seis carbonos comienzan a dividirse en piezas de tres carbonos y pasan por una serie de reacciones de reordenamiento . Durante este proceso, el átomo de carbono carboxílico se libera en forma de dióxido de carbono y los componentes restantes se convierten en acetaldehído . La ausencia de oxígeno en este proceso anaeróbico permite que el acetaldehído se convierta finalmente, por reducción, en etanol . Durante la conversión del acetaldehído, una pequeña cantidad se convierte, por oxidación, en ácido acético que, en exceso, puede contribuir al defecto del vino conocido como acidez volátil (contaminación del vinagre). Una vez que la levadura ha agotado su ciclo de vida, cae al fondo del tanque de fermentación en forma de sedimento conocido como lías . ^[11] La levadura cesa su actividad cuando todo el azúcar del mosto se ha convertido en otros productos químicos o cuando el contenido de alcohol ha alcanzado el 15% de alcohol por unidad de volumen; una concentración lo suficientemente fuerte como para detener la actividad enzimática de casi todas las cepas de levadura. ^[12]

El metabolismo de los aminoácidos y la descomposición de los azúcares por las levaduras tiene el efecto de crear otros compuestos bioquímicos que pueden contribuir al sabor y aroma del vino . Estos compuestos pueden considerarse " volátiles " como aldehídos , acetato de etilo , éster , ácidos grasos , aceites de fusel , sulfuro de hidrógeno , cetonas y mercaptanos o "no volátiles" como glicerol , ácido acético y ácido succínico . La levadura también tiene el efecto durante la fermentación de liberar glicósido hidrolasa que puede hidrolizar los precursores del sabor de los alifáticos (un componente del sabor que reacciona con el roble ), derivados del benceno , monoterpenos (responsables de los aromas florales de uvas como Moscatel y Traminer ), norisoprenoides (responsables de algunas de las notas especiadas del Chardonnay ) y fenoles .

Algunas cepas de levaduras pueden generar tioles volátiles que contribuyen a los aromas frutales de muchos vinos, como el aroma a grosella espinosa que se asocia comúnmente con el Sauvignon Blanc . Las levaduras
Brettanomyces son responsables del "aroma a corral" característico de algunos vinos tintos como el Borgoña y el Pinot Noir . ^[13]

El metanol no es un componente principal del vino. La concentración habitual oscila entre 0,1 g/litro y 0,2 g/litro. Estas pequeñas trazas no tienen ningún efecto adverso sobre las personas ni ningún efecto directo sobre los sentidos. ^[14]

Durante la fermentación, hay varios factores que los productores de vino tienen en cuenta, siendo los más influyentes en la producción de etanol el contenido de azúcar en el mosto, la cepa de levadura utilizada y la temperatura de fermentación. ^[15] El proceso bioquímico de la fermentación en sí mismo crea mucho calor residual que puede sacar al mosto del rango de temperatura ideal para el vino. Por lo general, el vino blanco se fermenta entre 18 y 20 °C (64 y 68 °F), aunque un productor de vino puede optar por utilizar una temperatura más alta para resaltar algo de la complejidad del vino. El vino tinto generalmente se fermenta a temperaturas más altas, de 20 a 30 °C (68 a 86 °F). La fermentación a temperaturas más altas puede tener un efecto adverso en el vino al aturdir a la levadura hasta la inactividad e incluso "ebullir" algunos de los sabores de los vinos. Algunos productores de vino pueden fermentar sus vinos tintos a temperaturas más frías, más típicas de los vinos blancos, para resaltar más los sabores frutales. ^[11]

Para controlar el calor generado durante la fermentación, el enólogo debe elegir un tamaño de recipiente adecuado o utilizar un dispositivo de refrigeración. Existen varios tipos de dispositivos de refrigeración, que van desde la antigua práctica bordelesa de colocar el tanque de fermentación sobre bloques de hielo hasta sofisticados tanques de fermentación que tienen anillos de refrigeración incorporados. ^[16]

Un factor de riesgo relacionado con la fermentación es el desarrollo de residuos químicos y el deterioro que se puede corregir con la adición de dióxido de azufre (SO ₂ ), aunque el exceso de SO ₂ puede provocar un defecto en el vino. Un enólogo que desee elaborar un vino con altos niveles de azúcar residual (como un vino de postre ) puede detener la fermentación antes de tiempo, ya sea bajando la temperatura del mosto para aturdir la levadura o añadiendo un alto nivel de alcohol (como brandy ) al mosto para matar la levadura y crear un vino fortificado . ^[11]

El etanol producido mediante la fermentación actúa como un cosolvente importante para los compuestos no polares que el agua no puede disolver, como los pigmentos de la piel de la uva, que le dan a las variedades de vino su color distintivo y otros componentes aromáticos. El etanol y la acidez del vino actúan como inhibidores del crecimiento bacteriano, lo que permite que el vino se conserve de forma segura durante años en ausencia de aire. ^[17]

En la elaboración del vino, existen diferentes procesos que caen bajo el título de "Fermentación", pero es posible que no sigan el mismo procedimiento comúnmente asociado con la fermentación del vino.

La fermentación en botella es un método de producción de vino espumoso , originario de la región de Champagne , donde después de que el cuvée haya pasado por una fermentación primaria con levadura, el vino se embotella y pasa por una fermentación secundaria en la que se le añade azúcar y levadura adicional, conocida como licor de tirage . Esta fermentación secundaria es la que crea las burbujas de dióxido de carbono por las que se caracteriza el vino espumoso. ^[18]

El proceso de maceración carbónica también se conoce como fermentación de uva entera , en el que en lugar de añadir levadura, se fomenta que la fermentación de las uvas se realice dentro de las bayas de uva individuales. Este método es común en la creación del vino Beaujolais e implica que los racimos enteros de uvas se almacenen en un recipiente cerrado y el oxígeno del recipiente se reemplace por dióxido de carbono. ^[19] A diferencia de la fermentación normal, en la que la levadura convierte el azúcar en alcohol, la maceración carbónica funciona mediante enzimas dentro de la uva que descomponen la materia celular para formar etanol y otras propiedades químicas. Los vinos resultantes suelen ser suaves y afrutados. ^[20]

En lugar de la levadura, las bacterias desempeñan un papel fundamental en la fermentación maloláctica , que es esencialmente la conversión de ácido málico en ácido láctico . Esto tiene el beneficio de reducir algo de la acidez y hacer que el vino resultante tenga un sabor más suave. Dependiendo del estilo de vino que el enólogo esté tratando de producir, la fermentación maloláctica puede tener lugar al mismo tiempo que la fermentación de la levadura. ^[21] Alternativamente, se pueden desarrollar algunas cepas de levadura que pueden convertir L-malato en L-lactato durante la fermentación alcohólica. ^[22] Por ejemplo, la cepa ML01 de Saccharomyces cerevisiae ( cepa ML01 de S. cerevisiae ), que lleva un gen que codifica la enzima maloláctica de Oenococcus oeni y un gen que codifica la permeasa malato de Schizosaccharomyces pombe . La cepa ML01 de S. cerevisiae ha recibido aprobación regulatoria tanto en Canadá como en los Estados Unidos. ^[23]

• Co-fermentación