Influence of non-Saccharomyces yeast on winemaking and quality

Abstract

En la superfície del raïm coexisteixen poblacions de llevats, fongs i bacteris. D’aquests llevats, coneguts també com a llevats no-Saccharomyces, n’hi ha algunes espècies que són d’interès enològic. En aquesta tesi, s’ha estudiat els efectes de diferents factors biòtics i abiòtics sobre les comunitats fúngiques i bacterianes durant la fermentació alcohòlica, posant especial èmfasi en els llevats no-Saccharomyces. Per una banda, s’ha avaluat tan l’estat sanitari del raïm com les concentracions de nitrogen i sucre del most sobre el procés fermentatiu i la microbiota. Els resultats mostren que l’estat del raïm defineix les comunitats microbianes al llarg de la fermentació alcohòlica. A més, el nitrogen ha demostrat ser el nutrient determinant en l’èxit de la fermentació. Per altra banda, s’han analitzat les fermentacions i els vins obtinguts amb Hanseniaspora vineae, un llevat no-Saccharomyces d’interès enològic, i Saccharomyces cerevisiae. Els vins obtinguts amb H. vineae presentaven un perfil més afruitat i floral gràcies a la producció de 2-fenil etil acetat. A més, s’ha observat la presència del mecanisme de repressió per catabòlit de nitrogen (NCR) en H. vineae gràcies al perfil d’expressió dels gens AGP1, GAP1, MEP2 i PUT2 i al consum de nitrogen. Per últim, s’ha analitzat la diversitat genotípica i fenotípica de Brettanomyces bruxellensis a Catalunya, un llevat no-Saccharomyces contaminant del vi. Els diferents aïllats de B. bruxellensis es distribuïen segons la zona d’aïllament i exhibien una tolerància a SO2 variable i una gran capacitat de producció de fenols volàtils.

En la superficie de la uva coexisten poblaciones de levaduras, hongos y bacterias. De estas levaduras, conocidas como levaduras no-Saccharomyces, hay algunas especies de interés enológico. En esta tesis, se han estudiado los efectos de diferentes factores bióticos y abióticos sobre las comunidades fúngicas y bacterianas durante la fermentación alcohólica, con especial énfasis en las no-Saccharomyces. Se ha evaluado tanto el estado sanitario de la uva como las concentraciones de nitrógeno y azúcar del mosto sobre el proceso fermentativo y la microbiota. Los resultados muestran como el estado de la uva define las comunidades microbianas durante la fermentación alcohólica. Además, el nitrógeno ha demostrado ser el nutriente decisivo para el éxito de la fermentación. Por otro lado, se han analizado las fermentaciones y vinos obtenidos con Hanseniaspora vineae, una no-Saccharomyces de interés enológico, y Saccharomyces cerevisiae. Los vinos obtenidos con H. vineae presentaban un perfil más frutado y floral gracias a la producción de 2-fenil etil acetato. También se ha observado la presencia del mecanismo de represión catabólica por nitrógeno (NCR) en H. vineae mediante la expresión de los genes AGP1, GAP1, MEP2 y PUT2 y el consumo de nitrógeno. Por último, se ha analizado la diversidad genotípica y fenotípica de Brettanomyces bruxellensis en Cataluña, una no-Saccharomyces contaminante del vino. Los aislados de B. bruxellensis se distribuían según la zona de aislamiento y exhibían una tolerancia a SO2 variable y una gran capacidad de producción de fenoles volátiles.

Populations of yeasts, fungi and bacteria coexist on grape berry surface. Some species belonging to these yeasts, also known as non-Saccharomyces, are of oenological interest. In this thesis, the effects of different biotic and abiotic factors on fungal and bacterial communities during alcoholic fermentation have been studied, emphasizing its effect on non-Saccharomyces yeasts. Therefore, the health status of the grape together with nitrogen and sugar concentrations of the must on the fermentation process and the microbiota has been evaluated. The results show that health status of the grape defines the microbial communities along the alcoholic fermentation. Moreover, nitrogen has demonstrated to be the decisive nutrient for fermentation success. On the other hand, the fermentations and wines obtained using Hanseniaspora vineae, a non-Saccharomyces yeast of oenological interest, and Saccharomyces cerevisiae have been analysed. H. vineae’s wines exhibited a more fruity and flowery aroma thanks to 2-phenetyl acetate production. Additionally, it has been observed the presence of nitrogen catabolite repression(NCR) mechanism in H. vineae considering the expression profile of AGP1, GAP1, MEP2 and PUT2 genes and the nitrogen consumption. Finally, genotypic and phenotypic diversity of Brettanomyces bruxellensis, a non-Saccharomyces spoiler wine yeast, from Catalonia has been evaluated. The different B. bruxellensis isolates distributed according to the isolation region and exhibited a variable SO2 tolerance and a great ability to produce volatile phenols.