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Cátedras de Enología y Microbiología

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2 Cátedras de Enología y Microbiología
Wine Microbiology Research projects Dra. Mariana Combina Dr.Ing.Agr. Juan C. Formento Centro de Estudios Enológicos Estación Experimental Agropecuaria Mendoza Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria Cátedras de Enología y Microbiología Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Cuyo

3 Research areas Basic research Applied research
What happens in your vineyards and fermentations? Optimization of fermentation process and technology transfer Co-inoculation yeast and bacteria Co-inoculation Saccharomyces and no-Saccharomyces Yeast and bacteria selection Saccharomyces biodiversity Yeast native populations in grape and fermentations Yeast in winery Investigación básica  Qué ocurre en sus viñedos y en su fermentaciones?  Biodiversidad de Saccaromyces. Poblaciones de levaduras nativas en la uva y fermentaciones. La levadura en la bodega. Investigación aplicada  Optimización del proceso de fermentación y transferencia de tecnología  Co-inoculación de levaduras y bacterias. Co-inoculación de Saccharomyces y no-Saccharomyces.  Predicción y control de la Contaminación con levaduras inútiles.  Selección de levaduras y bacterias. Spoiler yeast contamination prediction and control

4 Basic research Native populations and biodiversity
Knowledge about yeast and bacteria native populations in grape and fermentations, species identification and succession during fermentation, preservation of yeasts diversity. Yeasts associated to Malbec grape berries from Mendoza, Argentina. Combina M., Mercado L., Borgo P., Elía A., Jofré V., Ganga A., Martinez C., Catania C. Journal of Applied Microbiology 98(5): (2005). ISSN Dynamics of indigenous yeast populations during spontaneous fermentation of wines from Mendoza, Argentina. Combina M., Elía A., Mercado L., Catania C., Ganga A., Martinez C. International Journal of Food Microbiology 99(3): (2005) ISSN Investigación básica. Poblaciones nativas y biodiversidad. El conocimiento sobre las poblaciones de levaduras y bacterias nativas, en la uva y en las fermentaciones, identificación de las especies y su sucesión durante la fermentación, preservación de la diversidad de levaduras. “Levaduras asociadas a las bayas de uva Malbec de Mendoza, Argentina” Dinámica de las poblaciones indígenas de levaduras durante la fermentación espontánea de vinos de Mendoza, Argentina”.

5 Basic research Native populations and biodiversity
Access to Saccharomyces strains biodiversity to understand strains distribution in homogeneous ecosystem (production area) and into vineyards, phylogenetic relationships and preservation of genetic resources. Yeast population in winery, identification of “perennial” winery microflora, research on the origin (grape and winery) of Saccharomyces strains in spontaneous fermentations, detection of commercial strains living in winery, genetic relations between native and commercial Saccharomyces strains (PhD Mercado) Diversity of Saccharomyces strains on grapes and winery surfaces: analysis of their contribution to fermentative flora of Malbec wine from Mendoza (Argentina) during two consecutive years. Mercado L., Dalcero A., Masuelli R., Combina M. Food Microbiology 24: (2007). ISSN: Investigación básica. Poblaciones nativas y biodiversidad, para comprender la distribución de las cepas en un ecosistema homogéne (área de producción) y en los viñedos, relaciones fiologenéticas y preservación de recursos genéticos. Poblaciones de levaduras en la bodega, identificación de la microflora “perenne” de la bodega, investigación sobre el origen (en la baya de uva y en la bodega) de las cepas de Saccharomyces en las ferementaciones espontáneas, detección de cepas comerciales que viven en la bodega, relaciones genéticas entre las cepas de levaduras nativas y comerciales (PhD Mercado). “Divrsidad de las cepas de Saccharomyces sobre las superfiies de las bayas y de la bodega: análisis de su contribución a la fermentación de la flora fermentativa del vino Malbec de Mendoza”.

6 Applied research Spoiler microorganisms and contaminants
Ochratoxin A incidence in Argentine grapes and wines (UNRC collaboration) Influence of agricultural practises in ochratoxigenic fungi incidence and ochratoxin A production Identification of Critical Control Point (CCP) to reduce ochratoxin A during grape processing Potencial ochratoxin A producers from tables grapes in Argentina and Brazil. Da Rocha Rosa C., Palacios V., Combina M., Fraga M., Oliveira Rekson A., Magnoli C., Dalcero A. Food Additives and Contaminants 19(4): (2002). Mycoflora and ochratoxin-producing strains of Aspergillus section Nigri in wine grapes in Argentina. Magnoli C., Violante M., Combina M., Palacio G., Dalcero A. Letters in Applied Microbiology - 37(2):179-84(2003). ISSN Survey of mycoflora and ochratoxin A in dried vine fruits from Argentina markets. Magnoli C., Astoreca A., Ponsone L., Combina M., Palacio G., Da Rocha Rosa C., Dalcero A.M. Letters in Applied Microbiology 39(4): (2004) ISSN Ochratoxin A and ochratoxigenic Aspergillus species in Argentinean wine grapes cultivated under organic and non-organic systems. Ponsone L., Combina M., Dalcero A., Chulze S. International Journal of Food Microbiology 114: (2007) ISSN Investigación aplicada. Organismos indeseables y contaminantes. Incidencia de Ochratoxina A, en las uvas y en los vinos argentinos (Colaboración UNRC). Influencia de las prácticas agrícolas en la incidencia de los hongos ochratogénicos y en la producción de Ochratoxina A. Identificación del punto crítico de control (PCC) para reducir la Ochratoxina A durante el procesado de la uva. “Productores potenciales de uvas de mesa en Argentina y Brasil”. “Micoflora y cepas productoras de Ochratoxina A de Aspergillus sección Nigri en granos de uva en Argentina”. “Renocimiento de la micoflora y Ochratoxina A en pasas de uvas de los mercados de Argentina”. “Ochratoxina A y especies Ochratogénicas de Aspergillusen ls bayas de vides argentinas cultivadas bajo sistemas orgánicos y no-orgánicos”.

7 Applied research Spoiler microorganisms and contaminants
Prevention of Brettanomyces wine spoilage by modelling of main of factors that affect growth and volatile phenols production in wine (predictive microbiology). Control of Brettanomyces spoilage by others yeast with bio-control capacity (antagonism, killer toxins) (Comahue University collaboration) Investigación aplicada. Organismos indeseables y contaminantes. Prevención del daño de Brettanomyces en el vino por modelado (prototipo) de los principales factores que afectan el crecimiento y la producción de fenoles volátiles en el vino (microbiología predictiva). Control del daño de Brettanomyces por otras levaduras con capacidad de bio-control (antagonismo, toxinas asesinas). Colaboración con la Universidad del Comahue.

8 Applied research Fermentation and sensorial profile improvement
Improve the induction of malolactic fermentation by different bacteria inoculation time Wine flavour improvement by co-inoculation with Saccharomyces and no-Saccharomyces native strains in red wines (MSc Hernandez). Selection of yeast and bacteria native strains to improve wine regional characteristics, strain implantation and competence. INTA Mza Malbec fermentation, “terroir” character and flavour improvement RD-B and RD-T Table wine fermentation, secondary aroma profile improvement, competence and implantation Low temperature Cold fermentation in red wine (young wines) (PhD Massera) Investigación aplicada. Mejoramiento de la fermentación y perfil sensorial. Mejora de la inducción de la fermentación maloláctica, por diferentes tiempos de inoculación de bacterias. Mejoramiento del sabor del vino por co-inoculación con cpas nativas de Saccharomyces y no-Saccharomyces en vinos tintos (MSc Hernández). Selección de cepas de levaduras y bacterias nativas, para mejorar las características de los vinos regionales, implantación de cepas y competencia. INTA Mza  Fermentación Malbec, carácter “terroir” y mejoramiento del sabor. RD-B y RD-T  Fermentación de vinos de mesa, mejoramiento del perfil de los aromas secundarios, competencia e implantación. Baja temperatura  Fermentación en frío en los vinos tintos (vinos jóvenes). (PhD Massera).

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10 “Isolation, selection and commercial multiplication of native wine yeasts of the Mendoza viticultural and enological regions. FORMENTO, JUAN CARLOS; ERCOLI, EDUARDO; DIAZ-PERALTA, EDUARDO; SFREDDO, ELISABETH; NAZRALA, JORGE; GALIOTTI, HUGO; SÁNCHEZ, LAURA; LUQUEZ, CLAUDIA; BIERE, CARLOS; GOMEZ, FRANCISCO; PEREIRA, CAROLINA. Cátedras de Enología y Microbiología Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Cuyo

11 To isolate strains of Saccharomyces cerevisiae.
Objectives General: Isolation, selection and multiplication of native, typical and predominant yeasts in the studied zone, whose express excellent enological traits in elaborated wines. Specific: To isolate strains of Saccharomyces cerevisiae. To choose strains with enological aptitudes. To define parameters of multiplication of selected strains. To industrially multiplication of selected yeasts and to commercialize them. To conserve strains in a regional collection of yeasts at the F.C.A Cátedras de Enología y Microbiología Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Cuyo

12 The following characteristics are studying:
Alcohol resistance, film ring or sediment formation, power of fermentation, acids production and sulfur dioxide resistance. Of this study they are chosen, of preliminary way, those strains that shown the following characteristics: Resistance up to 12% of ethanol, fast sedimentation once finished fermentation, minimum acid production, sulfur moderate dioxide concentrations resistance and optimal profile of fermentation. Cátedras de Enología y Microbiología Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Cuyo

13 In final wines it is made: Complete chemical analysis.
Obtained strains are maintained in laboratory in agar slant to immediate tests and in 30% glicerol at -70º C to make later studies. Pre-selected yeasts are evaluated at pilot level in experimental units of 30 liters, with 4 repetitions by each yeast strain. In final wines it is made: Complete chemical analysis. Determination of taste characteristics. Preference and difference tests. Cátedras de Enología y Microbiología Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Cuyo

14 Tests at semi-industrialist and industrialist level of more outstanding yeast strains in the previous selection. The experimental unit is of 2,000 and 5,000 liters of each one available lineage. It is made in experimental winery of the Agrarian Sciences Faculty and in warehouses of the studied zone. Tests a nivel semiindustrial e industrial levaduras Cátedras de Enología y Microbiología Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Cuyo

15 Complete microbiological study of the most important selected yeasts
Complete microbiological study of the most important selected yeasts. Laboratory tests of the kinetic of multiplication to be able in the following stage to produce industrially them. Estudio microbiológico completo de las levaduras más importantes seleccionadas. Tests de laboratorio sobre la kinesis de multiplicación para poder producirlas industrialmente en una etapa posterior. Cátedras de Enología y Microbiología Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Cuyo

16 Multiplication and tests of resistance to the industrial processes of production and conservation of selected yeasts. Industrial production and supply to the viticultural and enological industry. Multiplicación y tests de resistencia a los procesos industriales de producción y conservación de las levaduras selectas. Producción industrial y suministro a la industria vitivinícola. Cátedras de Enología y Microbiología Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Cuyo

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18 “Buds, main reserve of yeasts between vegetative and reproductive aerial organs of Vitis vinifera var. Malbec” Autores: Lúquez Bibiloni, C. V.; Formento, J. C. Díaz Peralta, E. [1] Presentado en el “XXIX Congreso Mundial de la Viña y el Vino” – OIV 2006 – Logroño, España.

19 The results revealed two moments of maximum population of yeasts:
The objective of this investigation was to provide new evidence about the model of permanence of yeasts of the grapevine in the natural cycle. The results revealed two moments of maximum population of yeasts: In closed bud by the end of autumn and In opened terminal bud in the middle of summer. El objetivo de esta investigación fue suministrar nueva evidencia acerca del modelo de permanencia de las levaduras en el ciclo natural de la vid. Se llevó a cabo la observación, medición del número de levaduras y descripción morfológica de los diferentes órganos aéreos de la vid. Se procedió a la recolección aséptica de muestras a campo, en yema en actividad, yema en reposo, hoja joven, hoja adulta, ritidomis, zarcillo, capullo floral, flor y fruto. Los resultados revelaron dos momentos de máxima población de levaduras: en yema cerrada a fines de otoño y en yema terminal abierta a mediados de verano. La evolución de las levaduras en función de la superficie del fruto reveló poca relación entre ambas variables, por lo que el valor a considerar sería la cantidad de levaduras por baya como unidad. La ritidomis exhibió valores muy uniformes a lo largo del ciclo vegetativo, asumiendo desde esta perspectiva el papel de reservorio de moderada importancia.

20 Yeast Distribution in Grape Buds

21 Yeast Distribution in Leaf, Flower and Fruit

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23 The evolution of yeasts in the fruit referred to the surface of the berry showed little relation between both variables, whereas the value to consider would be the amount of yeasts by berry as unit. Bark displayed very uniform values throughout the vegetative cycle, assuming from this perspective the role of reserve of moderate importance. CONCLUSIONES La presencia de levaduras en los órganos aéreos de la planta de vid, a lo largo del ciclo vegetativo, muestra que se dan dos momentos de máxima cantidad de levaduras: en yema cerrada a fines de otoño y en yema terminal abierta así como en yema axilar a la hoja adulta, a mediados de verano. Estos datos evidencian la importancia de las yemas como reservorios de levaduras, ya que durante los meses invernales éstas encontrarían refugio protegidas debajo de las pérulas que cubren el meristema. La evolución en el fruto en función de la superficie de la baya muestra poca o ninguna relación entre ambas variables. De esto se infiere que el valor a considerar sería la cantidad de levaduras por baya como unidad, prescindiendo de la relación número de levaduras por unidad de superficie. En los zarcillos se produce un notable incremento a mediados de otoño, en coincidencia con el incremento del grosor y la aparición de la peridermis (cambio de color verde a castaño). La ritidomis exhibe valores muy uniformes a lo largo del ciclo vegetativo, asumiendo desde esta perspectiva el papel de reservorio de moderada importancia. En las inflorescencias que surgen de las yemas a principios de primavera se aprecia un significativo aumento de levaduras en la etapa de capullo floral. Las levaduras presentes en las bayas provendrían de las yemas y es en éstas donde perdurarían a través del tiempo. Esto explicaría en parte la eventual relación de las levaduras con cada variedad y la importancia de trabajar con levaduras nativas especificas.


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