Evaluation of the Non-Conventional Yeast Starmerella Bacillaris as Biocontrol Agent and Selected Starter for Alcoholic Beverages Production

I lieviti sono i principali protagonisti della fermentazione alcolica e influenzano fortemente le caratteristiche finali del vino e di altre bevande alcoliche. Nella vinificazione, durante una fermentazione spontanea,questo processo viene effettuato da lieviti autoctoni presenti sulla bacca di uva. Alla fine della fermentazione la specie dominate tra i ceppi è Saccharomyces cerevisiae. Questa specie è universalmente conosciuta come il 'lievito di vino' ed è ampiamente preferita per iniziare fermentazioni del vino. Da un punto di vista tecnologico, le fermentazioni spontanee di succo d'uva si sono spesso bloccate. In passato, questa mancanza di riproducibilità e prevedibilità non era favorevole per una produzione di vino di qualità. L’uso di ceppo di lievito, generalmente composti da singoli ceppi come ad esempio S. cerevisiae aiuta a controllare questo problema. I ceppi selezionati di S. cerevisiae predominano durante la fermentazione del mosto, assicurando una rapida e affidabile fermentazione e, di conseguenza, una qualità del vino coerente e prevedibile. Tuttavia, si è accresciuto la convinzione che i vini ottenuti con culture di starter Saccharomyces siano meno complesse, producendo vini standardizzati. Infatti, durante la fermentazione spontanea, nel mosto d'uva sono presenti molte altre specie (i cosiddetti lieviti non Saccharomyces) e tradizionalmente sono stati considerati come responsabili di alcuni sapori no aggradevoli all’assaggio del vino. Recentemente, il ruolo delle specie non Saccharomyces è stato rivalutato poiché alcune di esse sono state proposte come co-avviatore per simulare la fermentazione dei mosti naturali e per conferire maggiore complessità e specificità al vino. In questo contesto, il progetto di tesi è stato sviluppato per selezionare nuovi ceppi di lievito non Saccharomyces da mosti fermentativi di uva passito. Questa fase di maturazione dell'uva è caratterizzata per essere più suscettibile all'infezione di patogeni fungini come Botrytis cinerea. I trentasei isolati sono stati identificati come Starmerella bacillaris , isolati da uve secche della varietà Raboso Piave, coltivate in zona Bagnoli DOC (denominazione d'origine) (nord-est dell'Italia). Questa specie è recentemente dimostrata di interesse enologico soprattutto per la sua elevata produzione di glicerolo. Tra questi, 14 ceppi sono stati caratterizzati fenotipicamente e, per la prima volta, sono stati dimostrati l'attività antifungina delle specie S. bacillaris contro B. cinerea e P. expansum. Inoltre, le prestazioni di fermentazione dei ceppi di S. bacillaris sono state valutate nei mosti sintetici, uve e mele (per la prima volta nella produzione di sidro). Durante la sperimentazione, questo lievito ha migliorato la qualità del vino e del sidro in fermentazioni sequenziali con S. cerevisiae. I risultati ottenuti indicano che S. bacillaris può essere proposto come agente biocontrollo sull'uva nel vigneto e durante la post-raccolta sulle mele conservate: la sua presenza sulla superficie di frutta influenza positivamente la seguente fermentazione dei succhi. Pertanto, il rilascio di questo lievito nel vigneto può aumentare la sostenibilità del processo produttivo e la qualità finale del vino. I risultati ottenuti forniscono una solida base per una nuova gestione del lievito utilizzato per la produzione di vino e altre bevande alcoliche e aprire nuove prospettive per una strategia più integrata per aumentare la qualità del vino. Sono state valutate le nuove caratteristiche di S. bacillaris al fine di migliorare la qualità delle bevande alcoliche, come le manoproteine e la produzione di glutatione. La quantificazione di questi composti è stata determinata alla fine della fermentazione in mosto sintetico. S. bacillaris ha dimostrato di poter produrre mannoproteine diverse, con caratteristiche funzionali legate alla stabilità del vino. Le manoproteine estratte dalle colture di S. bacillaris presentavano un grande potenziale per aumentare la stabilizzazione delle proteine, mentre se venivano prodotte durante la fermentazione sequenziale con S. cerevisiae, aumentavano la stabilizzazione tartarica. Inoltre, in questa tesi, è stato rilevato un contenuto di glutatione molto elevato in cellule S. bacillaris dopo la fermentazione. Pertanto, le fecce ottenute dalle fermentazioni di S. bacillaris possono essere proposte come fonte di glutatione. Nell'ultima parte di questa tesi si intendeva comprendere le determinanti genomiche delle caratteristiche tecnologiche di S. bacillaris descritte nelle precedenti parti. Per questo è stata eseguita la sequenza intero-genoma di due importanti ceppi S. bacillaris. Con i confronti genomici tra i due ceppi di S. bacillaris e tra S. bacillaris, S. cerevisiae e altri lieviti enologici, sono stati identificati e studiati geni specifici e i percorsi metabolici coinvolti in tratti tecnologicamente rilevanti.