Μελέτη της φυσιολογικής συμπεριφοράς επιλεγμένων στελεχών ζυμομυκήτων κατά την αύξηση τους σε υποστρώματα με βάση τα σάκχαρα του γλεύκους, προς βιοτεχνολογική παραγωγή αιθανόλης

Abstract

Στον κλάδο της οινολογίας, όλο και περισσότερες έρευνες έχουν ως αντικείμενο την παραγωγή οίνων καλύτερης ποιότητας, όσον αφορά στη χημική τους σύσταση και τα οργανοληπτικά τους χαρακτηριστικά. Στην βιομηχανία, ξεκινώντας από την πρώτη ύλη και τις καλλιεργητικές επεμβάσεις, μέχρι τον παραγόμενο οίνο και τις τεχνικές ωρίμανσης και παλαίωσης, συναντούμε μια σειρά από πρακτικές, οι οποίες επηρεάζουν το τελικό προϊόν και τον χαρακτήρα του. Ένα από τα σημαντικότερα στάδια της πορείας αυτής αποτελεί η αλκοολική ζύμωση και η επιλογή της κατάλληλης ζύμης. Η ενίσχυση των χαρακτηριστικών της εκάστοτε ποικιλίας και η στροφή των τελευταίων χρόνων σε όσο το δυνατόν πιο φυσικά προϊόντα καθιστά την επιλογή της ζύμης ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα για κάθε παραγωγό. Στην παρούσα μελέτη, μελετήσαμε 4 νέα στελέχη ζυμομύκητων κατηγορίας Saccharomyces και non-Saccharomyces, απομονωμένους αποκλειστικά από σταφύλια αμπελώνα Σαντορίνης και Αττικής. Τα στελέχη που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα: Torulaspora delbrueckii OSV1EFL1, Hanseniaspora opuntiae OST1GW2, Saccharomyces cerevisiae OST2EFW10 και Hanseniaspora uvarum OAM2MFW1. Στόχος της μελέτης ήταν η συμπεριφορά της ζύμωσης χρησιμοποιώντας καθαρές καλλιέργειες των συγκεκριμένων στελεχών σε συνθετικό υπόστρωμα με αρχική συγκέντρωση σακχάρου (γλυκόζης) 70 g/L. Πραγματοποιήθηκαν ζυμώσεις σε θερμοκρασία 28οC με σταθερές συνθήκες ανάδευσης 180±5 rpm. Σε κάθε σημείο προσδιορίστηκαν η παραγόμενη βιομάζα, η καταναλωθείσα γλυκόζη, η παραγόμενη αιθανόλη, το ενδοκυτταρικό λίπος και οι παραγόμενοι ενδοπολυσακχαρίτες. Επίσης ήταν επιθυμητή η μελέτη της βιοφυσιολογικής και κινητικής συμπεριφοράς των στελεχών υπό συνθήκες αερισμού και ο χαρακτηρισμός τους ως προς το φαινόμενο Crabtree. Στην οινοποίηση, η χρήση ελεγχόμενων μικτών καλλιεργειών επιλεγμένων στελεχών Saccharomyces και non-Saccharomyces μπορεί να έχει πλεονεκτήματα έναντι των ζυμώσεων εμβολιασμένων με καθαρές καλλιέργειες Saccharomyces cerevisiae, όπως συνηθίζεται μέχρι σήμερα. Απώτερος σκοπός της μελέτης είναι ο προσδιορισμός του οινολογικού δυναμικού των νέων αυτών στελεχών, ώστε στην συνέχεια να μελετηθούν σε φυσικό υπόστρωμα, καθώς αυτό μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα παραγωγή οίνων με επιθυμητά και ξεχωριστά χαρακτηριστικά.

Nowadays, wine producers and oenologists are interested in the production of wines presenting better quality concerning both the chemical composition and the organoleptic characteristics. In wine industry, from grapes, varieties and cultivation techniques to produced wine and techniques of maturation and aging, numerous techniques, practices, and parameters can significantly affect the final product and its quality. One of the most important stages of this process refers to the alcoholic fermentation and the choice of the most suitable wine yeast. In the experiments carried out in this thesis, four newly isolated strains of Saccharomyces and non-Saccharomyces genera were used. The strains Torulaspora delbrueckii OSV1EFL1, Hanseniaspora opuntiae OST1GW2 and Saccharomyces cerevisiae OST2EFW10, were isolated from grapes of Santorini’s vineyards while the strain Hanseniaspora uvarum OAM2MFW1, was isolated from grapes of Attica’s vineyards. The aim of this study is to investigate the physiological behavior of aseptic cultures of these strains during alcoholic fermentation process. All cultures were carried out on media composed of glucose as sole source of carbon at an initial concentration of 70 g/L. All fermentations were carried out in the same conditions, with incubation temperature T= 28 oC and 180±5 rpm. Dry biomass biosynthesis, microbial lipids and intracellular polysaccharides, were quantified during fermentation stages. Moreover, quantitative determination of consumed glucose and produced ethanol was also realized at each point of fermentations. In wine-making, it would be useful to choose mixed cultures of selected Saccharomyces and non-Saccharomyces strains over pure Saccharomyces cerevisiae cultures. The ultimate goal of this study is to determine the oenological potential of these new strains, and subsequently, to investigate these microorganisms on natural musts, in order finally to achieve in the production of wines with special and desirable characteristics.