8/22/2019 Bioqumica de las bacterias lcticas del vino y la fermentacin malolctica

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Bioqumica de las bacterias lcticas delvino y la fermentacin malolctica

Albert Bordons y Cristina Reguant

La principal fermentacin del vino es la alcohlica, producida por las levaduras. Ahora

bien, como el mosto y los recipientes donde tiene lugar la vinificacin no son estriles,

aparte de las levaduras (autctonas o inoculadas) tambin hay otros

microorganismos, como las bacterias acticas y las bacterias lcticas. El papel

beneficioso ms conocido de las bacterias lcticas en los vinos es la fermentacin

malolctica, que da lugar a una desacidificacin del vino.

Las bacterias lcticas o bacterias del cido lctico son bacterias grampositivas de bajo contenidoen G+C. Tienen en comn el hecho de producir cido lctico a partir de azcares, debido a sumetabolismo exclusivamente fermentativo, sobre todo la fermentacin lctica. Por eso sonanaerobias, si bien toleran el oxgeno. Son, por tanto, anaerobias aerotolerantes.

Oenococcus oeniOenococcus oenies la principal especie de este gnero, nombre que fue propuesto1 para la especie

conocida hasta entonces como Leuconostoc oenos.2

El dato ms relevante para proponer que Oenococcus era otro gnero distinto fue la comprobacin,por comparacin de las secuencias del RNA ribosomal, de que filogenticamente est bien separadodeLeuconostocy otras especies de bacterias lcticas.

Bioqumica de la fermentacin malolctica

El papel msbeneficioso conocido de las bacterias lcticas en los vinos es la FML, que da lugar auna desacidificacin del vino. El mosto de la mayora de las uvas, excepto los de climas muyclidos, contiene una cierta cantidad de cido L-mlico (1-5 g/L), que tiene un sabor fuerte yspero. Normalmente, despus de la fermentacin alcohlica, si bien muy ocasionalmente deforma simultnea a esta, las bacterias lcticas como O. oeni pueden realizar esta FML, que es ladescarboxilacin del L-mlico en L-lctico, con desprendimiento de CO2 que aparece comopequeas burbujas en el vino. Esta reaccin es llevada a cabo porque dichas bacterias tienen el

enzima malolctico (fig. 1), que requiere Mn++

y NAD+

. Como el mlico es dicarboxlico y el lcticoes monocarboxlico, esto conlleva una reduccin de la acidez, de 0,1 a 0,5 unidades de pH.

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Figura 1.La fermentacin malolctica: conversin de L-mlico a L-lctico y CO 2 por el enzima malolctico (EML) de clulas debacterias lcticas como Oenococcus oeni.

Desde el punto de vista metablico, la FML no es una fermentacin clsica como la misma lcticadonde se utilizan azcares como sustratos y obtienen ATP por fosforilacin a nivel de sustrato enlas reacciones de la gluclisis. La FML solamente es una descarboxilacin que no parece queconlleve, en principio, ningn beneficio energtico a las clulas que la realizan, y donde el nicobeneficio aparente sera la subida del pH externo. Sin embargo, se ha descubierto que la FML esuna de las fermentaciones peculiares con ATP sintasa, ya que la salida del L-lctico de las clulas(fig. 1) se efecta mediante un simport con protones, 3al igual que muchas otras bacterias, captael citrato y lo metaboliza dando lugar a diversos compuestos (fig. 2). De todos estos, el diacetilose considera el ms importante por su aroma a mantequilla o nata (aromas lcteos) quecaracteriza a muchos vinos que han realizado la FML. Aparece en pequeas concentraciones(hasta 2 mg/L) aunque tiene un umbral de deteccin sensorial muy bajo. 5

Figura 2. Utilizacin de citrato por las bacterias lcticas del vino como O. oeni. yotros Lactobacillustambin pueden producir cido actico a partir de pentosas.

En algunos vinos poco cidos, la FML llevada a cabo por las bacterias lcticas puede dar lugar auna desacidificacin excesiva, lo que no es conveniente porque parte del carcter del vino sepierde si es poco cido y, adems, el pH ms alto puede favorecer el crecimiento de otrasbacterias perjudiciales.

Solo hay dos compuestos en el vino que pueden ser txicos para los humanos qy sean debidos alas bacterias lcticas: las aminas bigenas y el carbamato de etilo.

Aminas bigenas

Dichas especies sonconsideradas comocontaminantes durante elproceso de vinificacin,por lo que generalmentela aparicin de aminasbigenas se asocia a faltade higiene en las prcticas

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enolgicas. Algunas cepas de O. oenitambin pueden producir ciertas cantidades de aminasbigenas como histamina y, en menor grado, putrescina, aunque las especies mayoritariamenteresponsables de elevados contenidos de estas aminas bigenas en vino son L. hilgardiiy P.parvulusLa deteccin de los genes que codifican los enzimas responsables de la produccin deaminas bigenas, como el de la histidina descarboxilasa (hdc) en el caso de la histamina, puedeser una herramienta para la seleccin de cepas de O. oenique carezcan de estos genes. 9 y L.buchneri, acumulan mayores cantidades de citrulina que O. oeni. 10 As pues, un buen control delmomento de finalizacin de la FML e inmediata estabilizacin del vino es clave para evitar elconsumo de arginina y la posible acumulacin de precursores de carbamato de etilo.

Figura 4. Ruta de la arginina deiminasa de las bacterias lcticas, con la posible acumulacin decitrulina y carbamil-fosfato, precursores de la produccin de carbamato de etilo mediante reaccin con

el etanol.

Los nombres de los genes de la ruta ADI se indican en rojo.

Causas de no realizacin o retrasos de la fermentacin malolctica

El vino es un medio hostil para los microorganismos, en general, y para las bacterias lcticas, enparticular. A diferencia del mosto que es un medio rico en componentes nutritivos(fundamentalmente azcares), el vino es un medio mnimo, y con los problemas agravantes decontener etanol, que es un buen antimicrobiano, tener un pH relativamente cido, y con unacierta concentracin de sulfuroso aadido durante la vinificacin.El pH del vino es uno de los principales factores que afectan al comportamiento de las bacteriaslcticas. Si bien su pH ptimo es alrededor de 4,5, pueden efectuar la FML a pH normales de losvinos (alrededor de 3,5), pero tienen muchas dificultades a pH inferiores a 3,2. En cuanto aletanol, por encima del 10 %, la reduccin de la actividad de la FMLya empieza a ser manifiesta,dando lugar a retrasos en su finalizacin cuanto ms etanol tiene el vino, si bien esta influenciadepende mucho de las cepas. As pues, O. oenise caracteriza por ser ms resistente, adiferencia de varios Lactobacillusque resultan ms afectados. En cualquier caso, la concentracinmxima de etanol que permite la realizacin de la FML es del 15 % (v/v).En los ltimos aos, se han realizado numerosos estudios sobre la respuesta de O. oenia losfactores de estrs asociados al vino, como el elevado contenido en etanol o el bajo pH. En estesentido, han sido caracterizadas diversas protenas de estrs, como Hsp18, y reguladoras, comoCtsR.12,13 El sistema ATPasa de membrana responde a la demanda de transporte de protonesacoplada al catabolismo de sustratos, con la consiguiente produccin de energa para la clula.As pues, la actividad ATPasa y los mecanismos asociados a esta, como la propia FML,contribuiran a evitar la acidificacin del medio interno favoreciendo el crecimiento celular.

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Respecto a la toxicidad del etanol, esta se asocia al aumento de permeabilidad de la membranacelular debido a modificaciones en la composicin lipdica.15

Bibliografa

1. Dicks L.M.T., Dellaglio F., Collins M.D.: Proposal to reclassify Leuconostoc oenos as Oenococcus oeni[corrig.] gen. nov., comb. nov.. Inter J Syst Bacteriol 1995; 45: 395-7.

2. Garvie E.I.: Leuconostoc oenos sp. nov. J Gen Microbiol 1967; 48: 431-8.3. Cox D.J., Henick-Kling T.: Chemiosmotic energy from malolactic fermentation. J Bacteriol 1989; 171:

5750-2.4. Ramos A., J.S. Lolkema, W.N. Konings, H. Santos: Enzyme basis for pH regulation of citrate and

pyruvate metabolism by Leuconostoc oenos. Appl Environ Microbiol 1995; 61: 1303-10.5. Martineau B., Henick-Kling, T. Acree, T.: Reassessment of the influence of malolactic fermentation on

the concentration of diacetyl in wines. Amer J Enol Vitic 1995; 46: 385-8.6. Landete J.M., Ferrer S., Pardo I.: Which lactic acid bacteria are responsible for histamine production in

wine? J Appl Microbiol 2005; 99: 580-6.7. Landete J.M., Pardo I., Ferrer S.: Tyramine and phenylethylamine production among lactic acid

bacteria isolated from wine. Int J Food Microbiol 2007a; 115: 364-8.8. Landete J.M., Ferrer S., Pardo I.: Biogenic amine production by lactic acid bacteria, acetic bacteria and

yeast isolated from wine. Food Control 2007b; 18: 1569-74.

9. Coton M., Romano A., Spano G., Ziegler K., Vetrana C., Desmarais C., Lonvaud-Funel A., Lucas P.,Coton E.: Occurrence of biogenic amine-forming lactic acid bacteria in wine and cider. Food Microbiol2010; 27: 1078-85.

10. Araque I., Gil J., Carret R., Bordons A., Reguant C.: Detection of arc genes related with the ethylcarbamate precursors in wine lactic acid bacteria. J Agric Food Chem 2009; 57: 1841-7.

11. Araque I., Reguant C., Rozs N., Bordons A.: Influence of wine-like conditions on arginine utilizationby lactic acid bacteria. Int Microbiol 2011; 14: 225-2339.

12. Guzzo J., Jobin M.P., Delmas F., Fortier L.C., Garmyn D., Tourdot-MarechaR. l, Lee B., Divis C.:Regulation of stress response in Oenococcus oeni as a function of environmental changes and growthphase. Int J Food Microbiol 2000; 55: 27-33.

13. Grandvalet C., Coucheney F., Beltramo C., Guzzo J.: CtsR is the master regulator of stress responsegene expression in Oenococcus oeni. J Bacteriol 2005; 187: 5614-23.

14. Olgun N., Bordons A., Reguant C.: Influence of ethanol and pH on the gene expression of the citratepathway in Oenococcus oeni. Food Microbiol 2009; 26, 197-203.

15. Desens C., Lonvaud-Funel A.: tude de la constitution lipidique des membranes de bactries utilissen vinification. Conn Vigne et du Vin 1988; 22: 25-32.

16. Olgun N., Bordons A., Reguant C.: Multigenic expression analysis as an approach to understandingthe behaviour of Oenococcus oeni in wine-like conditions. Int J Food Microbiol 2010; 144: 88-95.

Bibliografa general recomendada

Garca M.J., Ziga M., Uruburu F.: Revisin: El metabolismo y el control de las bacterias lcticas en elvino. Rev Esp Ciencia Tecnol Aliment1992; 32, 233-68.

Henick-Kling T.: Malolactic fermentation. En: G.H. Fleet (ed.). Wine microbiology and biotechnology.Amsterdam: Harwood Academic, 1993: 289-326.

Liu S.Q.: Malolactic fermentation in wine - beyond acidification (A review).J Appl Microbiol2002; 92: 589-601.

Lonvaud-Funel A.: Lactic acid bacteria in the quality improvement and depreciation of wine.Ant vanLeeuwenhoek1999; 76: 317-31.