Levaduras fructofílicas del mezcal: aplicación como cultivo iniciador para el uso en la industria de bebidas alcohólicas

Abstract

RESUMEN: En diferentes partes del mundo, las bebidas alcohólicas tienen un papel importante en la vida diaria. El consumo moderado en un entorno social es visto como una práctica benéfica para el cuerpo y el alma. Diversos microorganismos realizan la transformación de los azucares a etanol, aunque su producción es normalmente atribuida a Saccharomyces cerevisiae. Sin embargo, la microbiota nativa de bacterias y levaduras le confieren rasgos organolépticos producidos por alcoholes superiores, enzimas extracelulares, precursores de aromas y compuestos de alto peso molecular que constituyen o participan en el aroma característico de las bebidas de cada región confiriendo el sabor único y especifico de cada bebida. En este trabajo en primer lugar se puso a punto una técnica microbiológica rápida para cuantificar la tolerancia de las levaduras a diferentes tipos de estrés en un medio de agar, y la cual fue probada con todo el cepario de levaduras del mezcal LBI-CBG, para seleccionar aquellas con la mayor tolerancia global como candidatas para el diseño de inoculantes para bebidas alcohólicas específicas, tomándose como modelos el vino y el tequila por ser bebidas contrastantes en cuanto a la concentración inicial de hexosas totales y en su relación inicial de glucosa y fructosa en sus mostos, además de contar, en el caso del mosto de Agave tequilana, con la presencia de compuestos altamente inhibidores como el furfural. Con aquellas cepas seleccionadas por su grado de tolerancia al estrés (e incluyendo al menos una representante de las 10 especies diferentes del cepario) se caracterizó cinéticamente, en un sistema modelo de microfermentación de tubos de 50 ml tipo falcon con tapa de rosca con 4 orificios cubiertos por una membrana hidrofóbica estéril, usando inóculos de manera individual y en mezclas, cuantificando el uso azucares en distintos tipos: sintético tipo mosto de uva (M3), mosto de uva real, sintético tipo mosto de agave (M2) y mosto real de Agave tequilana, donde se analizaron las cinéticas de metabolitos primarios y secundarios, así como la viabilidad y dinámica celular de los cultivos mixtos de aislamientos nativos de Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus, y Torulaspora delbrueckii, que fueron las especies más productivas y con los mejores perfiles aromáticos. Se observó que en las primeras horas de cultivo el crecimiento de las 3 especies es similar, sin embargo, después de 24 h de fermentación, las cepas de S. cerevisiae comienzan a predominar, mientras que las otras 2 especies permanecen viables aunque en baja concentración hasta el final de la fermentación. Este trabajo constituye uno de los primeros reportes de caracterización de la tolerancia al estrés y su relación en los perfiles de producción de compuestos primarios y volátiles y su uso para evaluar el desempeño de cultivos mixtos en mostos reales (de vino y de tequila) de las tres principales especies levaduras aisladas de la elaboración del mezcal tamaulipeco, con potencial de ser utilizadas en inóculos de uso industrial en la producción de bebidas alcohólicas.

ABSTRACT: In many regions of the World, alcohol has an important role in daily life. Moderate consumption in a social environment is seen as a beneficial practice for the body and soul. There have been many marriage proposals, formation of business partnerships and fruitful scientific discussions which have arisen through the centuries with more than one or two drinks at a bar or after a dinner at home. Many microorganisms can perform the transformation of sugars into ethanol, but its production is usually attributed to yeast Saccharomyces cerevisiae. However, it is now well known that native microbiota of bacteria and yeasts cand onfer many interesting organoleptic notes to the fermented product, resulting from the presence of higher alcohols, extracellular enzymes, flavor precursors and compounds of high molecular weight that form or participate in the characteristic aroma of alcoholic beverages for each region, giving a taste unique and specific to each drink. In this work the first tasks was to setp up a rapid microbiological technique to quantify the tolerance of yeasts to different types of stress in an agar medium, and which was tested with all the LBI-CBG strain collection of mezcal yeast, to select those with the largest global tolerance as candidates for the design of starters for specific alcoholic beverages, taking as models the wine and tequila for being contrasting in terms of the initial concentration of total hexoses and their initial ratio of glucose and fructose, as well as having, in the case of Agave tequilana must, the presence of highly inhibitory compounds such as furfural With those strains selected for their high level of tolerance to stress (and including at least one representative of 10 different species of the strain collection) strains were characterized kinetically in a model system of microfermentación, consisting on a 50 ml Falcon type tube with screw cap having 4 holes covered by a sterile hydrophobic membrane. Fermentation were carried out with individual and mixed inocula, quantitying the use of sugar in different media: synthetic grape-type must (M3), real grape juice, synthetic agave -type must (M2) and Agave tequilana must, and where the kinetics of primary and secondary metabolites were analysed, and the viability and cellular dynamics of mixed cultures of native isolates of Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus and Torulaspora delbrueckii, where characterized as they were the most productive species and had the best aromatic profiles. It was observed that in the first hours of culture growth of the 3 species is similar, but after 24 h of fermentation, strains of S. cerevisiae begin to predominate, whereas the other 2 species remain viable at low concentrations until the end of fermentation. This work is one of the first reports of characterisation of stress tolerance and its relationship to the primary production profiles and volatile compounds and their use to evaluate the performance of mixed cultures in real musts (of wine and of tequila) of the three main yeast species isolated from the Tamaulipas´ mezcal fermentation, with potential to be used as inocula for industrial use in the production of alcoholic beverages.