Los compuestos responsables del aroma secundario son los constituyentes fermentativos, formados principalmente por las levaduras durante la fermentación alcohólica y por las bacterias lácticas en el caso de la fermentación maloláctica. Las sustancias volátiles generadas en los procesos fermentativos son muy numerosas y complejas, y son las responsables de la nota vinosa común a todos los vinos, especialmente en los vinos jóvenes. Los principales compuestos químicos que constituyen el aroma secundario son alcoholes, ésteres, aldehídos y ácidos, siendo los alcoholes superiores y los ésteres los más abundantes.
Durante la fermentación alcohólica las cepas de levaduras
Saccharomyces cerevisiae, mediante sus enzimas celulares, degradan los dos
azúcares fermentables de la uva, la glucosa y la fructosa, para producir etanol y dióxido de carbono. Pero también se forman, a través de la fermentación glicero-pirúvica, glicerol y ácido pirúvico. El ácido pirúvico actúa como intermedio en la formación de numerosos productos secundarios. La Figura 5.3 muestra la formación de los principales compuestos aromáticos durante la fermentación alcohólica, procedentes de los metabolismos glucídico, nitrogenado, lipídico y azufrado (Rojas, 2002). Estos compuestos se pueden clasificar, según la familia química, en: alcoholes, ácidos grasos y sus ésteres, compuestos carbonilados y compuestos azufrados. Entre los productos derivados de la fermentación alcohólica también se encuentran etanol, glicerol, ácido acético y acetaldehído, que, aunque no tienen unas características aromáticas muy relevantes, pueden jugar un papel importante debido a sus altas concentraciones. Así, una elevada concentración de etanol puede hacer disminuir las intensidades aromáticas frutales o florales en un vino (Le Berre et al., 2007). Al glicerol se le ha atribuido históricamente una contribución positiva al sabor y complejidad de un vino, aunque algunos estudios han demostrado que la adición de glicerol no afecta a la percepción gustativa en un vino modelo
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(Lubbers et al., 2001). El ácido acético y el acetaldehído, a elevadas concentraciones, aportan aromas desagradables de vinagre y de verdor respectivamente.
Figura 5.3. Formación de compuestos aromáticos durante la fermentación alcohólica (Rojas, 2002).
Los principales alcoholes superiores sintetizados durante la fermentación alcohólica son n-propanol, isobutanol, los alcoholes amílico e isoamílico y el feniletanol. Su contenido total medio en el vino es del orden de 400 a 500 mg/L, a mayores concentraciones aportan notas fuertemente alcohólicas o vinosas, Sólo a bajas concentraciones contribuyen con aromas agradables de verdor. Los precursores de estos compuestos son los aminoácidos existentes en el mosto y los que sintetizan las levaduras a partir de los azúcares (Garijo, 2001).
Características aromáticas
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Los ácidos grasos y sus ésteres, junto con los alcoholes superiores, son considerados los principales marcadores del aroma fermentativo. Los ácidos grasos tienen olores juzgados como desagradables, aunque su concentración en el vino no suele sobrepasar su umbral de percepción, sin embargo son necesarios para un buen equilibrio del aroma fermentativo, puesto que los ésteres derivados constituyen el grupo mayoritario de los compuestos responsables del aroma del vino (Etiévant, 1991; Ferreira et al., 1995). Los ácidos grasos se forman porque el proceso de alargamiento del acetil-CoA se ve interrumpido por hidrólisis. Los ácidos grasos reaccionan con los alcoholes superiores para dar lugar a los ésteres correspondientes. Pero esta reacción no enzimática es demasiado lenta para producir la gran cantidad de ésteres que se encuentran normalmente en el vino. La gran mayoría de los ésteres se forman por vía enzimática, mediante la activación inicial de los ácidos grasos por combinación con la coenzima A (CoA) (Lambrechts y Pretorius, 2000). Así, los ésteres etílicos (como el octanoato de etilo, hexanoato de etilo o butanoato de etilo) se forman a partir de la etanolisis de la acil-CoA, que es un intermedio del metabolismo de los ácidos grasos. Los acetatos (como el acetato de isoamilo, acetato de propilo, acetato de hexilo o acetato de pentilo) son el resultado de la reacción entre la acetil-CoA y los alcoholes superiores formados por la degradación de los aminoácidos(Saerens et al, 2008). Entre los ácidos, sólo los ácidos carboxílicos C4 a C10 son considerados influyentes en el aroma, puesto que son los que tienen suficiente volatilidad o pueden estar en concentraciones elevadas. Los ácidos hexanoico, octanoico y decanoico, que aportan notas lácticas, son los más característicos y a concentraciones entre 4 y 10 ppm contribuyen con un olor suave y redondo al aroma global del vino, aunque a concentraciones elevadas (>20ppm) pueden considerarse desagradables (Shinohara, 1985). Los ésteres etílicos y los acetatos aportan las notas frutales características de los vinos jóvenes. Su formación depende ampliamente de las condiciones de fermentación. En condiciones anaeróbicas estrictas y con fermentaciones a baja temperatura, se dan los factores más favorables para su formación (Nykänen, 1986; Cuénat et al., 1996; Garijo, 2001).
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Los compuestos carbonilados son formados por las levaduras mediante la descarboxilación de los ácidos α-cetónicos durante la biosíntesis de los alcoholes superiores. Suelen estar en cantidades no detectables, debido a la fuerte capacidad de la levadura para reducirlos a alcoholes y a que, al pH del vino, reaccionan con el dióxido de azufre y con el etanol para formar, respectivamente, derivados sulfíticos y acetales. Sólo algunos compuestos carbonilados son capaces de influir en el aroma. Entre ellos hay que destacar la acetoina y el diacetilo y otros compuestos menores como el fenilacetaldehído (Bayonove et al.; 2000).
Entre los compuestos azufrados se encuentran tioles, sulfuros y
tioésteres. Suelen tener una naturaleza sensorial negativa, con caracteres de reducción (descriptores de huevo podrido o verdura cocida) que constituyen un problema en la vinificación, ya que pueden enmascarar las características frutales y varietales de un vino. Se dividen en compuestos azufrados ligeros o pesados, según sea su peso molecular. Presentan un umbral de percepción bajo que disminuye según aumenta el peso molecular. Se forman como intermedios de reducción durante la síntesis de los aminoácidos. El sulfuro de hidrógeno requiere especial interés, ya que puede provocar un temido aroma a reducción. Su formación tiene lugar durante la síntesis de los aminoácidos cisteína y metionina, donde actúa como intermedio de reducción de los sulfatos y sulfitos presentes en el mosto y añadidos por el viticultor. En situaciones de carencia de nitrógeno asimilable, el H2S no puede combinarse para formar los
aminoácidos y se acumula en la matriz del vino.
Los compuestos nitrogenados volátiles más abundantes en el vino son las acetamidas y las amidas. Son producidas mediante la acetilación de las aminas primarias por medio de las levaduras. Se consideran poco influyentes sobre el aroma del vino, porque al pH del vino se encuentran en formas protonadas no volátiles o porque sus umbrales de detección son muy elevados (Etiévant, 1991).
Las lactonas producidas durante la fermentación se obtienen por la esterificación intramolecular de los hidroxiácidos. Los 5-hidroxiácidos conducen
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a las Δ-lactonas y los 4-hidroxiácidos a las γ-lactonas, estas últimas son las más abundantes y se clasifican en γ-butirolactonas y en alkil-γ-lactonas. Las lactonas formadas durante la fermentación tienen una influencia débil sobre el aroma. Son las lactonas producidas durante el envejecimiento del vino en barrica las que aportan notas aromáticas importantes (Rodríguez, 2011).
Los principales fenoles volátiles producidos por las cepas de levaduras
Saccharomyces cerevisiae son el 4-vinilfenol, el 4-vinilguayacol y, en menor
medida, la vainillina, que aportan notas a clavel, clavo y vainilla respectivamente. Se forman por las levaduras mediante decarboxilación enzimática de los ácidos cumárico y ferúlico. El contenido en fenoles volátiles en vinos tintos es mucho menor que en blancos, debido a la presencia en las uvas tintas de fracciones fenólicas inhibidoras de la actividad cinamoildescarboxilasa de la levadura (Chatonnet et al., 1993). La formación de etilfenoles en cantidades importantes provoca un defecto fenolado en el vino, aunque suele ser atribuido a contaminación por levaduras Brettanomyces
dekkera (Chatonnet et al., 1995).
Durante la fermentación maloláctica también se produce un cambio en el perfil aromático del vino. Generalmente se observan unos efectos positivos ya que, además de una disminución de la acidez, se produce una disminución de las notas vegetales excesivas. Los compuestos carbonilados son los que sufren una mayor variación durante la fermentación maloláctica, concretamente el diacetilo y su producto de semireducción la acetoína. Se forman a partir del ácido cítrico, vía ácido pirúvico (Catania y Avagnina, 2007). El descriptor del diacetilo es la mantequilla, y es el aroma más asociado a la fermentación maloláctica. Entre los ácidos formados durante la fermentación maloláctica el más importante es, sin duda, el ácido L-(+)-láctico por degradación del ácido málico. Las bacterias lácticas homofermentativas también degradan los azúcares fermentables, casi exclusivamente, en ácido láctico. Las bacterias heterofermentativas los degradan en varios metabolitos entre los que se encuentran el ácido láctico y el ácido acético, responsable del picado del vino. Otros ácidos formados por las bacterias lácticas son el ácido pirúvico, el ácido succínico y el ácido 4-hidroxibutírico, pero no tienen influencia sobre el aroma.
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Respecto a los ésteres, algunos autores han citado un aumento del lactato y succinato de etilo, que aportan notas lácticas y de café, y del acetato de etilo (notas desagradables a pegamento) (Bayonove et al., 2000; Suarez-Lepe, 2003). También se ha encontrado una disminución en el contenido en alcoholes amílicos e isoamílicos y, en algunas ocasiones, un aumento del contenido en n-propanol y 2-butanol (Suarez-Lepe, 2003).