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Impacto de la regulación del metabolismo por nutrientes y por el estado redox en el rendimiento tecnológico de las levaduras vínicas

Grupo de investigación: Biotecnología de Levaduras Industriales

La fermentación alcohólica del mosto de uva para dar vino es un proceso microbiológica y tecnológicamente complicado donde intervienen multitud de microorganismos, mayoritariamente diversos tipos de levaduras. En una fermentación espontánea, las características metabólicas de todas las levaduras presentes en la uva y en la bodega consiguen, no solo la transformación del mosto de uva en vino sino también la definición del carácter y de los matices propios de cada vino particular. Sin embargo, la producción de vino es también un proceso industrial, de gran relevancia económica, que debe ser eficaz, de manera que los azúcares del mosto se consuman de forma completa, rápida y sin paradas, para dar etanol con el mínimo riesgo de alteración microbiológica. Esa tarea fundamental es llevada a cabo principalmente por la levadura Saccharomyces cerevisiae, debido a su robusto metabolismo fermentativo y a su elevada tolerancia a las condiciones de estrés típicas de la vinificación. Por ello se recurre sistemáticamente a la inoculación de levaduras de eficiencia fermentativa y organoléptica contrastada en forma de levadura seca activa. La propagación y deshidratación de biomasa de levadura requiere también un metabolismo robusto, pero esta vez respiratorio, y una elevada tolerancia a  diversos estreses, unos comunes con la fermentación vínica y otros específicos. Así pues, la clave del éxito industrial y comercial de una levadura vínica es su capacidad de adaptar su metabolismo a cada condición nutricional externa y de hacerlo funcionar bajo condiciones adversas. Los mecanismos de señalización por nutrientes y los mecanismos de tolerancia a estrés se conocen bien en S. cerevisiae en condiciones de laboratorio, pero su funcionamiento y adaptación a las condiciones particulares de su uso industrial todavía distan de ser bien comprendidos, de ahí la importancia de estudiarlos de forma global e integrada. En este proyecto progresaremos en el estudio de la respuesta a estrés oxidativo y de cómo los sistemas que controlan el estado redox celular regulan el metabolismo, modulando diversos aspectos de la fisiología y eficacia tecnológica de la levadura. Además analizaremos las conexiones entre las rutas de señalización de nutrientes por su importancia en la regulación metabólica general y en la capacidad de las levaduras para desempeñar su función fermentativa en sustratos naturales con condiciones limitantes, particularmente de nitrógeno. Las tendencias actuales en la producción de vinos de gran calidad y personalidad organoléptica han llevado a un gran interés en el desarrollo de iniciadores mixtos conteniendo más de una especie de levadura para aunar las mejores características enológicas de distintas especies, lo que plantea un importante reto tecnológico ya que, en general, las especies de levaduras vínicas que no pertenecen al género Saccharomyces presentan un menor rendimiento en biomasa en los procesos industriales de propagación, históricamente optimizados para S. cerevisiae, y además sufren una perdida severa de capacidad fermentativa durante la deshidratación. Nuestros resultados previos indican que los condicionantes bioquímicos y fisiológicos que son relevantes en el comportamiento óptimo de S. cerevisiae pueden no ser tan determinantes en otras levaduras, lo que hace necesario caracterizar su metabolismo y sus respuestas adaptativas y de protección para identificar intervenciones tecnológicas que permitan optimizar su producción.

Ministerio de Ciencia, Innovación y UniversidadesAgencia Estatal de investigación

Fecha de inicio: enero / 2018.

Fecha de fin: diciembre / 2020.

Investigadores principales: Emilia Matallana Redondo, Agustín Aranda Fernández.

Investigadores participantes:

  • Beatriz Vallejo Estará, contratada predoctoral FPU
  • Max Torrellas Marco, contratado predoctoral Promoción del Talento
  • Nubia Grijalva Vallejos, becaria predoctoral Senescyt
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Entidades financiadoras: Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Gobierno de España.

Entidades colaboradoras: Lallemand Inc, Biopolis ADM, Bodegas Torres.

Imágenes:
 
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