Riassunto analitico
Nell’industria enologica, la selezione di nuove colture starter di lieviti con i caratteri desiderati è di grande rilevanza in virtù del ruolo fondamentale dei lieviti nel processo di fermentazione, ed in particolare, per la loro influenza sulle caratteristiche sensoriali del vino. Tra i principali caratteri di selezione dei ceppi enologici vi è la non produzione di off-flavors fenolici (POF) ossia di fenoli volatili indesiderati che alterano in modo considerevole la qualità dei vini. In particolare, la produzione di off-flavors è dovuta ai processi di decarbossilazione operata dai lieviti a carico dei principali acidi idrossicinnamici (acido cinnamico, acido ferulico e acido p-cumarico) naturalmente presenti nelle uve e nel mosto.
L’enzima coinvolto nella decarbossilazione degli acidi idrossicinnamici è la cinnammato decarbossilasi, attiva durante la fermentazione alcolica in vini bianchi, e i prodotti della reazione sono principalmente i vinil-fenoli, quali 4-vinil-fenolo e 4-vinil-guaiacolo.
L’attività della cinnammato decarbossilasi e il conseguente “carattere fenolico” sono presenti nei lieviti appartenenti sia alla specie Saccharomyces cerevisiae che ad altre specie, con frequenze variabili che vanno dal 81 al 95 % e dal 78 al 83 % rispettivamente.
L’obiettivo della presente tesi è stato quello di effettuare uno screening di 20 ceppi di lievito di interesse enologico, depositati presso la Unimore Microbial Culture Collection (UMCC), al fine di individuare quelli cosiddetti POF (+) e POF (-), e di ottenere nuovi ceppi mutanti basso produttori di fenoli volatili indesiderati mediante l’applicazione di una tecnica di miglioramento genetico non OGM.
In particolare nella prima parte della sperimentazione è stata testata la resistenza dei ceppi a diverse concentrazioni di acido cinnamico, mediante semina su terreno Yeast Nitrogen Base selettivo.
I ceppi risultati resistenti e quindi potenzialmente in grado di produrre off-flavors sono stati sottoposti al programma di miglioramento genetico mediante la tecnica di mutagenesi random (UV) effettuata sulle spore. Quest’ultime sono state successivamente seminate in terreno YPDA e trasferite mediante tecnica di replica plating su terreno YNB selettivo con acido cinnamico (100 mg/L). Tale tecnica ha consentito di individuare 7 ceppi mutanti, di cui 2 appartenenti alla specie S. cerevisiae e 5 alla specie S. bayanus, i quali sono risultati sensibili all’acido cinnamico, contrariamente ai loro ceppi parentali, e quindi potenziali POF (-). Successivamente è stata valutata la sensibilità dei mutanti verso gli acidi ferulico e p-cumarico. Inoltre, i mutanti sono stati testati in prove di microvinificazione in mosto addizionato di acido ferulico (10 mg/L) e a fine fermentazione i campioni fermentati sono stati analizzati per la valutazione dei fenoli volatili prodotti. L’analisi dei dati ha evidenziato che i mutanti hanno mantenuto buone attitudini fermentative, paragonabili a quelle dei rispettivi ceppi parentali, e hanno determinato in alcuni casi una riduzione nella produzione di vinil-fenoli. Di particolare rilevanza è il miglioramento del ceppo M6C di S. cerevisiae che, confrontato con il suo parentale UMCC 6, ha portato a una riduzione della quantità di 4-vinil-fenolo e 4-vinil-guaiacolo del 51 % e del 65 % rispettivamente. Pertanto è possibile affermare che strategia utilizzata e il metodo rapido di screening messo a punto sono risultati efficienti per la selezione di nuovi ceppi di lievito migliorati per il carattere desiderato.
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