Os possíveis impactos das mudanças climáticas na indústria do vinho ainda não foram totalmente compreendidos. No entanto, pesquisas já foram realizadas para investigar o que os vinicultores podem fazer para mitigar alguns desses possíveis impactos e identificar o papel que as atuais e novas tecnologias de ingredientes podem desempenhar.

Na viticultura, o impacto do aquecimento global exige uma reconsideração dos atuais modelos de produção do vinho. Considerando a forte influência dos fatores do tempo e do clima na produtividade das videiras e na qualidade e nos atributos das uvas, as mudanças climáticas podem, de fato, ter um impacto significativo. As recentes tendências já apontam para um prolongamento acentuado da estação de cultivo devido a mudanças nas temperaturas médias, bem como mudanças nos níveis e na frequência de precipitação. Esses fatores têm influenciado a tipicidade do vinho em algumas das regiões vinícolas mais famosas do mundo. Além disso, vários cenários de mudanças climáticas preveem intensas condições de stress para o crescimento da videira até o final do século. Embora a tecnologia ofereça alguma ajuda, a clara evidência de mudanças climáticas significativas nas próximas décadas exige que medidas de adaptação e mitigação sejam tomadas pelos vinicultores.

Em futuros cenários de mudanças climáticas, o aumento das temperaturas pode alterar o tempo de amadurecimento das uvas e a consequente data da colheita, podendo afetar a qualidade e o rendimento das uvas. O clima mais quente leva a uma maior concentração de açúcar na uva/mosto, o que consequentemente resulta em vinhos com maior teor de etanol. O aumento do teor alcoólico dos vinhos tem sido observado em diferentes partes do mundo, como na Itália (Abruzzoi e Pugliaii), França (Côtes du Rhoneiii, Alsáciaiv), Califórniav (Napa Valleyvi) e Austráliavii.

A acumulação de álcool pode ser um fator de stress significativo durante a fermentação. Embora a Saccharomyces cerevisiae seja altamente tolerante ao etanol, concentrações relativamente altas de álcool inibem o crescimento e a viabilidade celular, dificultando o final das fermentações.

Isso representa um verdadeiro desafio para os vinicultores que desejam produzir vinhos secos apesar do elevado teor inicial de açúcares.

Embora tenha havido esforços significativos para estudar a resposta ao stress do etanol nas últimas décadas, os mecanismos de tolerância ao etanol são pouco conhecidos.

Sabe-se que o metabolismo da levedura Saccharomyces cerevisiae sem oxigênio requer várias adaptações. Também ficou claro que, sob condições anaeróbicas, a levedura não é capaz de sintetizar esteróis e ácidos gordos insaturados e que, para o crescimento anaeróbico, estes devem ser adicionados ao meio. Mais recentemente, descobriu-se a influência de muitos outros fatores. Várias outras reações biossintéticas também requerem oxigênio molecular e a levedura deve ter alternativas para essas reações. Além disso, a composição da parede e da membrana celular apresenta diferenças importantes quando são comparadas as células aeróbicas e anaeróbicas.

A capacidade de fermentação sob condições de altos níveis de álcool difere entre as estirpes de leveduras. Essa variabilidade se manifesta por diferenças na capacidade de manter a taxa de fermentação durante a fase estacionária. De fato, a maior parte da fermentação alcoólica ocorre durante a fase estacionária e a capacidade de fermentar com intensidade durante essa fase tem um grande efeito no tempo total de fermentação.
A capacidade da membrana celular da levedura de manter sua fluidez em um ambiente de alto teor de etanol foi associada com a tolerância ao etanol.

Saccharomyces cerevisiae não precisa de oxigênio para obter energia ao fermentar o mosto de uva. No entanto, existem algumas vias biossintéticas essenciais que usam oxigênio como substrato. Esse é o caso da biossíntese de esteróis e ácidos gordos insaturados. Durante a fase de crescimento, enquanto a multiplicação celular está ativa, a levedura precisa construir continuamente novas membranas plasmáticas. Por esse motivo, as leveduras devem sintetizar grandes quantidades de esteróis, ácidos gordos e fosfolípidos durante as primeiras fases da fermentação alcoólica.

Figura 1: Bicamada lipídica de membranas eucarióticas e seus componentes: fosfolípidos, esteróis, proteínas da membrana e glicolípidos. Fonte: Characterization and Role of Sterols in Saccharomyces cerevisiae during White Wine Alcoholic Fermentation, Giovana Girardi, Piva Erick Casalta, Jean-Luc Legras, Catherine Tesnière, Jean-Marie Sablayrolles, David Ferreira, Anne Ortiz-Julien, Virginie Galeote and Jean-Roch Mouret.

De fato, quando a concentração de etanol aumenta, as leveduras precisam adaptar suas membranas plasmáticas a esse novo ambiente agressivoviii. Aparentemente, a presença de etanol no meio altera drasticamente a fluidez da membranaix e a falta de esteróis e ácidos gordos insaturados resulta em uma quebra das células da levedura e/ou uma difícil permeabilidade, levando a uma fermentação menos intensa.

O mecanismo das alterações nas propriedades da membrana são fundamentais no mecanismo de toxicidade do etanol. As mudanças físicas que a estrutura da membrana sofre devido à presença do álcool no meio não foram completamente descritas. Acredita-se que o etanol esteja intercalado nas cabeças lipídicas da membrana, com o grupo OH do etanol associado ao grupo de fosfatos das cabeças lipídicas e as caudas hidrofóbicas alinhadas com o núcleo hidrofóbico da membrana. Quando essa interação ocorre, as moléculas de etanol substituem as moléculas de água interfaciais, gerando espaços laterais entre as cabeças polares e, consequentemente, espaços no núcleo hidrofóbico. Essas lacunas resultam em energia desfavorável, por isso o sistema tenta minimizá-la criando uma fase de interdigitação. Essa modificação na membrana causa uma diminuição em sua espessura de pelo menos 25%. Consequentemente, podem ocorrer alterações na estrutura e na função das proteínas da membrana, levando à inativação celular durante o processo de fermentação.x

Por fim, adições de fitosteróis e de células de levedura inativas no meio de fermentação são capazes de aumentar a disponibilidade de esteróis e reduzir a procura celular por lipídos, o que acarreta uma diminuição na produção de ácido acético.xi,xii

A suplementação com esteróis também pode aumentar a produção de compostos aromáticos voláteis, como álcoois superiores. De fato, foi observada uma correlação positiva entre maior produção de álcool e teor de esterol para o ergosterol, como também para os fitosteróis.xiii

Tabela 1: Esteróis (ergosterol e fitosteróis) e seu impacto na biossíntese de ésteres. (+) indica um aumento e (−) indica uma diminuição na concentração de ésteres. Fonte: Characterization and Role of Sterols in Saccharomyces cerevisiae during White Wine Alcoholic Fermentation, Giovana Girardi, Piva Erick Casalta, Jean-Luc Legras, Catherine Tesnière, Jean-Marie Sablayrolles, David Ferreira, Anne Ortiz-Julien, Virginie Galeote and Jean-Roch Mouret.

A importância da nutrição orgânica é crucial também por outras razões. A suplementação de azoto sem um equilíbrio correto com os lípidos (ácidos gordos insaturados, ergosterol) pode levar as células de levedura à morte durante a fermentaçãoxix. Está demonstrado que as fontes de nitrogênio podem ter um impacto negativo devido aos seus efeitos de sinalização e isso precisa ser levado em consideração. É necessária uma compreensão mais aprofundada dos efeitos específicos de cada fontes de azoto sob tais condições para melhorar a previsão dos riscos associados ao excesso de azoto em fermentações limitadas por lípidos.

Figura 2: (A) (curvas verdes) deficiência de ácidos gordos insaturados (18 mg/l), (B) (curvas azuis escuras): deficiência de ergosterol (1,5 mg/l), (C) (curvas azuis claras): deficiência de ácido pantotênico (0,02 mg/l) e (D) (curvas amarelas): deficiência de ácido nicotínico (0,08 mg/l). Os círculos abertos indicam N-: baixo nível de azoto (71 mg/l YAN); losangos cheios indicam N+: alto nível de nitrogênio (425 mg/l YAN). As fermentações foram realizadas em duplicado; as barras de erro correspondem ao desvio padrãoxx.

Dessa forma, uma correta nutrição com azoto orgânico, naturalmente associado a lípidos como leveduras inativadas ou autolisadas, é particularmente importante durante a fermentação em condições de stress, como em mostos com alto teor de açúcar.
Os suplementos nutricionais da Pinnacle fornecem naturalmente todos os fatores de crescimento necessários para uma fermentação adequada em condições difíceis:

  • Pinnacle FermiSafe fornece elementos de suporte físico para que a levedura inoculada se disperse melhor no meio, encurtando assim a fase de adaptação da fermentação. A levedura inativada fornece fatores de sobrevivência (esteróis) e liberta gradualmente aminoácidos durante a fermentação. A celulose também cria locais de nucleação que evitam o efeito de toxicidade da acumulação de CO2 no fundo dos recipientes de fermentação.
  • Pinnacle FermiFresh é um nutriente orgânico (sem sal de amônio) para vinhos brancos e rosés. Com sua liberação gradual de aminoácidos, ácidos gordos insaturados, esteróis e, principalmente, antioxidantes, ele fornece outros fatores de crescimento que permitem uma fermentação completa e Segura.
  • Pinnacle FermiTop é uma fonte muito rica de aminoácidos livres, vitaminas, minerais, ácidos gordos insaturados e esteróis que estão imediatamente disponíveis para a levedura e melhoram a multiplicação, a viabilidade e a vitalidade das células. Ele fornece aminoácidos para a síntese de proteínas e enzimas de transporte. A libertação gradual de fatores de crescimento permite uma fermentação completa e segura. A grande disponibilidade de aminoácidos garante um grupo enzimático completo e rico para as células de levedura que aumentam a síntese do aroma.
Figura 3: Fermentação em mosto de chardonnay a 20 °C, potencial de EtOH de 14,6% e YAN inicial de 150 ppm. A adição foi feita 48 horas após o início da fermentação. Ensaios internos.
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xviii Rollero, S.; Bloem, A.; Camarasa, C.; Sanchez, I.; Ortiz-Julien, A.; Sablayrolles, J.-M.; Dequin, S.; Mouret, J.-R. Kombinierte Auswirkungen von Nährstoffen und Temperatur auf die Produktion von fermentativen Aromen durch Saccharomyces cerevisiae während der Weingärung. Appl. Mikrobiol. Biotechnol.

xix Catherine Tesnière, Pierre Delobel, Martine Pradal, Bruno Blondin Impact of Nutrient Imbalance on Wine Alcoholic Fermentations: Nitrogen Excess Enhances Yeast Cell Death in Lipid-Limited Must.

xx A set of nutrient limitations trigger yeast cell death in a nitrogen-dependent manner during wine alcoholic fermentation Camille Duc, Martine Pradal, Bruno Blondin.