El vi: una biocatàlisi d’alta
expressió
Sergi Ferrer
Laboratori de Microbiologia Enològica
Estructura i composició del raïm i
la seva contribució al vi
Pablo Carbonell Bejerano y José Miguel Martínez Zapater
Insti...
La química del color del vi
• Fernando Zamora Marín
Grup d’Investigació en Tecnologia Enològica
(TECNENOL)
Departament de ...
Metabolisme nitrogenat de
Saccharomyces cerevisiae en la
fermentació del vi
Albert Mas1, Gemma Beltrán1, Marta Sancho1, Al...
Molt més que alcohol
Emilia Matallana y Agustín Aranda
Departament de Bioquímica i Biologia Molecular, Universitat de
Valè...
Bioquímica dels bacteris làctics del
vi i la fermentació malolàctica
Albert Bordons i Cristina Reguant
Grup de Biotecnolog...
El vinagre de vi
Ana Troncoso1, Mari Carmen García Parrilla1, María Jesús
Torija2 y Albert Mas2
1

Facultad de Farmacia. U...
La biocatàlisi cíclica
Estructura d ‘un raïm madur Font: Modificada a partir de Conde et al.
Distribució dels principals composts fenòlics al raïm
Composició del raïm
• Pellofa: composts fenòlics solubles (flavonoides
[antocians, flavanols o catequines, tanins] i no
fl...
Desenvolupament i maduració del raïm. L’esquema indica els processos de divisió i
expansió cel·lular implicats així com l'...
Llavors:
reproducció?
Multiplicació vegetativa
Diversitat genètica per a la forma, mida i color de les baies en diferents varietats de
ceps
Marselan
(creuament Cabernet-Sauvignon x Garnatxa)
http://www.ars-grin.gov/cgi-bin/npgs/html/splist.pl?12735
V. labrusca

V. rotundifolia

V. silvestris

El gènere Vitis es ...
Figure 1. Principal components analysis (PCA) of 1030 Vitis samples using 3231 SNPs.

Miller AJ, Matasci N, Schwaninger H,...
Figure 5. The phylogenetic tree of Vitis based on SNP genotype calls differs from the phylogenetic generated
using array h...
La complexitat del procés de desenvolupament
i maduració del raïm marca la diversitat
i complexitat final dels vins. En aq...
El color del vi negre
Equilibris dels antocians en funció del pH

pH ácido

pH alcalino
Mecanisme de la copigmentació
Principals reaccions químiques dels antocians
El vi negre conté múltiples pigments que
conformen una paleta de colors molt més
complexa del que a priori podíem pensar i...
ATP
Glucosa

Glucosa-6-fosfato

Fructosa

Fructosa-6-fosfato
ATP

ATP
Fructosa-1,6-bisfosfato
NAD+

NADH

Glicerol-3-fosfa...
Glucosa

Glucosa-6-fosfato

Gliceraldehído-3-fosfato

DHAP
Glicerol

Piruvato
Cetoácidos
Acetato
Acetaldehído
Etanol

Amin...
Investigant la contribució de la biologia molecular del llevat a la bioquímica del vi
b)

a)

c)
d)

Western blot
e)
Taxa màxima de creixement (μmax) per a diferents soques comercials en funció de la
concentració i la font de nitrogen Font...
Anàlisis de components principals en funció de la font i concentració de nitrogen i
les aromes (soca PDM)
Fermentació alcohòlica d'un most amb 280 g /L de sucre inoculat amb la soca ECI 118 en
presència de diferents fonts nitrog...
Cinètica fermentativa de fermentacions industrials representades tant mitjançant sucres
residuals finals (mostos baixos en...
Activitat de quatre soques víniques: promotor de la permeasa general d 'aminoàcids GAP l.
Podem observar el major nombre d...
La fermentació malolàctica: conversió de L-màlic a L-làctic i CO2 per l'enzim
malolàctic (EML) de cèl·lules de bacteris là...
Utilització de citrat pels bacteris làctics del vi com O. oeni. Cite, citrat liasa, PDH, piruvat
deshidrogenasa, LDH, lact...
ornitina descarboxilasa
Ornitina

Putrescina + CO2

histidina descarboxilasa
Histidina

Histamina + CO2

tirosina descarbo...
Ornitina

Arginina

arcD

Arginina

Ornitina
ATP

Ornitina transcarbamilasa
(OTC)

Arginina deiminasa
(ADI)
arcA

Carbamat...
SEQÜENCIALITAT en la utilització de substrats del vi per Bacteris
Làctics i síntesi d‛Amines Biògenes
biomassa

sucres

am...
phosphoketoslase
pathway
(Heterofermentative)

Citrate
BACTERIA

WINE

Fructose

Acetate
Oxaloacetate

L-Malate

Mannoprot...
Summary of bacterial pathways leading to
spoilage aroma and flavor compounds of wine
Espècies de bacteris acètics més
comuns en vinificacions
Acetobacter aceti
Acetobacter pasteurianus
Acetobacter oeni
Aceto...
A. aceti

Aace

Ga. hansenii

DSM 5603

Ga. liquefaciens

Apast

DSM 5602T

Goxy

Gliqu

DSM 3509T

A. pasteurianus

DSM 2...
Estudi de l'evolució de les poblacions de BA durant una vinificació industrial

Recompte en placa
FISH/ Baclight™

Gran ca...
Mosto Bobal

Bobal FFA

600

600

500

S.cer

S.cer

500

400

400

300

300

200 G.liq G.oxy
A.aceti
100

200

G.liq G.ox...
Evolution of microbial species in wines
Variety

EAF

A. aceti/oeni, A. ghanensis,

G. oxydans,

A. pasteurianus/pomorum,
...
Fins ara s'han identificat poc més de 100 compostos químics diferents
en l'aroma del vinagre de vi, entre els quals es tro...
La biocatàlisi cíclica
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
El vi, una biocatàlisi d'alta expressió
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

El vi, una biocatàlisi d'alta expressió

922 views

Published on

Document sobre la Jornada: La Bioquímica en el vi.

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
922
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
62
Actions
Shares
0
Downloads
1
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

El vi, una biocatàlisi d'alta expressió

  1. 1. El vi: una biocatàlisi d’alta expressió
  2. 2. Sergi Ferrer Laboratori de Microbiologia Enològica
  3. 3. Estructura i composició del raïm i la seva contribució al vi Pablo Carbonell Bejerano y José Miguel Martínez Zapater Instituto de Ciencias de la Vid y del Vino (ICVV), CSIC, Universidad de La Rioja, Gobierno de La Rioja
  4. 4. La química del color del vi • Fernando Zamora Marín Grup d’Investigació en Tecnologia Enològica (TECNENOL) Departament de Bioquímica i Biotecnologia Facultat d’Enologia de Tarragona. Universitat Rovira i Virgili
  5. 5. Metabolisme nitrogenat de Saccharomyces cerevisiae en la fermentació del vi Albert Mas1, Gemma Beltrán1, Marta Sancho1, Alicia Gutiérrez2, Rosana Chiva2, José Manuel Guillamón1,2 1Biotecnologia Enològica, Facultat d’Enologia, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona 2Departamento de Biotecnología de los Alimentos Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC), Burjassot, Valencia.
  6. 6. Molt més que alcohol Emilia Matallana y Agustín Aranda Departament de Bioquímica i Biologia Molecular, Universitat de València Departamento de Biotecnología, Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos, CSIC Valencia
  7. 7. Bioquímica dels bacteris làctics del vi i la fermentació malolàctica Albert Bordons i Cristina Reguant Grup de Biotecnologia Enològica, Departament de Bioquímica i Biotecnología, Facultat d’Enologia, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona
  8. 8. El vinagre de vi Ana Troncoso1, Mari Carmen García Parrilla1, María Jesús Torija2 y Albert Mas2 1 Facultad de Farmacia. Universidad de Sevilla 2 Facultat d’Enologia. Universitat Rovira i Virgili
  9. 9. La biocatàlisi cíclica
  10. 10. Estructura d ‘un raïm madur Font: Modificada a partir de Conde et al.
  11. 11. Distribució dels principals composts fenòlics al raïm
  12. 12. Composició del raïm • Pellofa: composts fenòlics solubles (flavonoides [antocians, flavanols o catequines, tanins] i no flavoniodes [estilbens]), i aromàtics [terpens, norisoprenoides, metoxipirazines], àcids orgànics, proteïnes, ceres, sucres, cel·lulosa, pectines... • Llavors: flavonoides [antocians, flavanols o catequines, tanins], olis, fosfats... • Polpa: sucres, àcids orgànics, sals, vitamines, aminoàcids i proteïnes, pectines, gomes...
  13. 13. Desenvolupament i maduració del raïm. L’esquema indica els processos de divisió i expansió cel·lular implicats així com l'acumulació de les molècules més rellevants
  14. 14. Llavors: reproducció?
  15. 15. Multiplicació vegetativa
  16. 16. Diversitat genètica per a la forma, mida i color de les baies en diferents varietats de ceps
  17. 17. Marselan (creuament Cabernet-Sauvignon x Garnatxa)
  18. 18. http://www.ars-grin.gov/cgi-bin/npgs/html/splist.pl?12735 V. labrusca V. rotundifolia V. silvestris El gènere Vitis es divideix en dos sub-gèneres amb unes 220 espècies (70 científicament acceptades) V. vinifera United States Department of Agriculture Agricultural Research Service, Beltsville Area Germplasm Resources Information Network (GRIN)
  19. 19. Figure 1. Principal components analysis (PCA) of 1030 Vitis samples using 3231 SNPs. Miller AJ, Matasci N, Schwaninger H, Aradhya MK, et al. (2013) Vitis Phylogenomics: Hybridization Intensities from a SNP Array Outperform Genotype Calls. PLoS ONE 8(11): e78680. doi:10.1371/journal.pone.0078680 http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0078680
  20. 20. Figure 5. The phylogenetic tree of Vitis based on SNP genotype calls differs from the phylogenetic generated using array hybridization intensities. Miller AJ, Matasci N, Schwaninger H, Aradhya MK, et al. (2013) Vitis Phylogenomics: Hybridization Intensities from a SNP Array Outperform Genotype Calls. PLoS ONE 8(11): e78680. doi:10.1371/journal.pone.0078680 http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0078680
  21. 21. La complexitat del procés de desenvolupament i maduració del raïm marca la diversitat i complexitat final dels vins. En aquest procés participa un component genètic o varietal molt important i components ambientals i d'interacció genotip-ambient no menyspreables que contribueixen a la variació entre anyades i zones geogràfiques
  22. 22. El color del vi negre
  23. 23. Equilibris dels antocians en funció del pH pH ácido pH alcalino
  24. 24. Mecanisme de la copigmentació
  25. 25. Principals reaccions químiques dels antocians
  26. 26. El vi negre conté múltiples pigments que conformen una paleta de colors molt més complexa del que a priori podíem pensar i de fet encara no som capaços de predir el color d'un vi a partir de la seva composició química, i molt menys a l'inrevés
  27. 27. ATP Glucosa Glucosa-6-fosfato Fructosa Fructosa-6-fosfato ATP ATP Fructosa-1,6-bisfosfato NAD+ NADH Glicerol-3-fosfato DHAP Gliceraldehído-3-fosfato NAD+ NADH 1,3-bisfosfoglicerato Glicerol ATP 3-fosfoglicerato Etanol NADH NAD+ Acetaldehído NAD+ NADH Acetato Fosfoenolpiruvato ATP Piruvato
  28. 28. Glucosa Glucosa-6-fosfato Gliceraldehído-3-fosfato DHAP Glicerol Piruvato Cetoácidos Acetato Acetaldehído Etanol Aminoácidos Ésteres de acetato Acetil-CoA Alcoholes superiores Acil-CoA Sulfato/Sulfito H2S Ácidos grasos Ésteres Ésteres de etilo Acetolactato
  29. 29. Investigant la contribució de la biologia molecular del llevat a la bioquímica del vi b) a) c) d) Western blot e)
  30. 30. Taxa màxima de creixement (μmax) per a diferents soques comercials en funció de la concentració i la font de nitrogen Font: Gutiérrez et al. , 2012 Els valors s’incrementen amb la concentració de sucre
  31. 31. Anàlisis de components principals en funció de la font i concentració de nitrogen i les aromes (soca PDM)
  32. 32. Fermentació alcohòlica d'un most amb 280 g /L de sucre inoculat amb la soca ECI 118 en presència de diferents fonts nitrogenades MOC: mescla orgànica complexa
  33. 33. Cinètica fermentativa de fermentacions industrials representades tant mitjançant sucres residuals finals (mostos baixos en nitrogen) com en reducció de la densitat del most (mostos alts en nitrogen)
  34. 34. Activitat de quatre soques víniques: promotor de la permeasa general d 'aminoàcids GAP l. Podem observar el major nombre de cèl·lules fluorescents, i de més intensitat, quant més petita és la concentració de nitrogen
  35. 35. La fermentació malolàctica: conversió de L-màlic a L-làctic i CO2 per l'enzim malolàctic (EML) de cèl·lules de bacteris làctics com Oenococcus oeni.
  36. 36. Utilització de citrat pels bacteris làctics del vi com O. oeni. Cite, citrat liasa, PDH, piruvat deshidrogenasa, LDH, lactat deshidrogenasa; AlsS, acetolactat sintasa; AlsD, acetolactat descarboxilasa. La línia discontínua cap diacetil indica una reacció no enzimàtica.
  37. 37. ornitina descarboxilasa Ornitina Putrescina + CO2 histidina descarboxilasa Histidina Histamina + CO2 tirosina descarboxilasa Tirosina Lisina Tiramina + CO2 lisina descarboxilasa Cadaverina + CO2 Producció de les principals amines biògenes associades al vi a partir de la descarboxilació d'aminoàcids mitjançant els enzims indicats.
  38. 38. Ornitina Arginina arcD Arginina Ornitina ATP Ornitina transcarbamilasa (OTC) Arginina deiminasa (ADI) arcA Carbamato quinasa (CK) Citrulina arcB NH3 + CO2 Carbamil-P arcC + Etanol CARBAMATO DE ETILO Ruta de l'arginina deiminasa dels bacteris làctics, amb la possible acumulació de citrulina i carbamil-fosfat, precursors de la producció de carbamat d'etil mitjançant reacció amb l'etanol. Noms dels gens de la ruta ADI indicats en vermell.
  39. 39. SEQÜENCIALITAT en la utilització de substrats del vi per Bacteris Làctics i síntesi d‛Amines Biògenes biomassa sucres aminoàcids amines làtico cítric màlic
  40. 40. phosphoketoslase pathway (Heterofermentative) Citrate BACTERIA WINE Fructose Acetate Oxaloacetate L-Malate Mannoprotein L-lactate More efficient malic acid degradation 0.1-0.2 units increase in pH (palate) Buttery, nutty aroma/flavour Phenols (gallic acid & anthocyananins) β(1->3) glucanse protease Peptides Bitterness ? flavour β-glucosidase Sugar + flavour-aglycon Increase in aroma Cell growth Mouthfeel contribution Sucrose, trehalose phenolic glucosides Glycoside (flavour) Colour reduction Sugar-anthocyanin Ethyl lactate glycosidase (anthocyanase) Sugar + anthocyanidin Citrulline, urea Mousy compounds Ethyl carbamate Off-flavour carcinogen Trehalose Pyruvate Monosaccharides D-lactate SO2-acetaldehyde Bruised apple (green, vegetative) Acetate & ethanol & free SO2 pentose phosphate pathway Lactate & acetate Polyols Mouthfeel & body contribution Glucose Fructose Glycerol & erythritol Mannitol Ethylesters esterase ethyl lactate, ethyl acetate, ethyl hexanoate, ethyl octanate Fruity aroma Lipids lipase Volatile fatty acids Oak products Hydrolase ? Adsorption by cells Cell growth Ethanol Glucose Esters synthesis & hydrolysis Polysaccharides Growth & stimulation of MLF Protein Fatty acids & Lipids Diacetyl Pentoses Embden-MeyerhofParnas pathway (Homofermentative) disaccharide Aspartate Pyruvate Hexoses Phenolic acids p-coumaric acid furfural Biogenic amine production 4-ethyl guaiacol histamine & tyramine 4-ethyl phenol Spicy, clove sweaty, bandaid Copper ions Inhibitory to growth Eveline Bartowski, AWRI, 2004
  41. 41. Summary of bacterial pathways leading to spoilage aroma and flavor compounds of wine
  42. 42. Espècies de bacteris acètics més comuns en vinificacions Acetobacter aceti Acetobacter pasteurianus Acetobacter oeni Acetobacter pomorum Acetobacter entanii Acetobacter orleanensis Gluconobacter oxydans Gluconobacter cerinus Gluconobacter asai Gluconobacter frauterii Gluconoacetobacter hansenni Gluconoacetobacter liquefaciens Gluconoacetobacter xylinus
  43. 43. A. aceti Aace Ga. hansenii DSM 5603 Ga. liquefaciens Apast DSM 5602T Goxy Gliqu DSM 3509T A. pasteurianus DSM 298T CECT 360T G. oxydans Ghans
  44. 44. Estudi de l'evolució de les poblacions de BA durant una vinificació industrial Recompte en placa FISH/ Baclight™ Gran cantidad de levaduras y materia vegetal que impidió la correcta visualización de las BA % relatiu d’espècies detectades (esbiaix degut al medi de cultiu emprat) Identificació des de colònia mitjançant 16S-ARDRA, seqüenciació i/o PCR específica
  45. 45. Mosto Bobal Bobal FFA 600 600 500 S.cer S.cer 500 400 400 300 300 200 G.liq G.oxy A.aceti 100 200 G.liq G.oxy 100 L.plan 0 L.plan 0 Bobal FML 600 G.oxy 500 400 O.oeni 300 200 100 0 G.liq L.plan O.oeni S.cer
  46. 46. Evolution of microbial species in wines Variety EAF A. aceti/oeni, A. ghanensis, G. oxydans, A. pasteurianus/pomorum, Ga. liquefaciens, G. oxydans, Ga. hansenii, Macabeo Grape must MLF O. oeni, S. cerevisiae _ K. baliensis, L. mali, O. oeni, S. cerevisiae G. oxydans, L. mali, O. oeni, L. plantarum/pentosus, Tempranillo S. cerevisiae _ O. oeni, P. membranaefaciens, S. cerevisiae, T. delbrueckii Bobal A. aceti/oeni, A. ghanensis, G. oxydans, G. oxydans, A. syzygii, G. oxydans, Ga. liquefaciens, Ga. liquefaciens, Ga. liquefaciens, L. plantarum/pentosus, L. plantarum/pentosus, H. uvarum, L. mali, O. oeni, S. cerevisiae O. oeni, S. cerevisiae L. plantarum/pentosus, O. oeni, P. pentosaceus, S. cerevisiae Red: nanochip Green: isolation + molecular Purple: both
  47. 47. Fins ara s'han identificat poc més de 100 compostos químics diferents en l'aroma del vinagre de vi, entre els quals es troben tant compostos carbonílics com èters, acetals, lactones, àcids, alcohols, fenols volàtils i èsters, que participen en major o menor mesura en l'aroma final. Durant el procés d'envelliment en fusta es produeix un increment substancial en la complexitat aromàtica.
  48. 48. La biocatàlisi cíclica

×