INTERACTOME MODULATION OF MICROBIAL CONSORTIA TO INCREASE WINE SUSTAINABILITY: CASE STUDIES ON CATARRATTO WINE IN SICILY

Microbial consortia are biotechnological tools recently introduced in oenology. Initial studies on their use highlighted the positive role of the interactome (interactive effects on the volatilome and non-valatile metabolome) on wine quality. Although there is limited scientific literature on microbial interactions, recent studies have shed light on the dynamics that enable them. In particular, the volatilome is linked to the technological affinity between lactic acid bacteria (LAB) and Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae); whereas,whereas the non-volatile metabolome is strictly dependent on biodiversity and the number of species involved in the microbial consortium. The initial part of our study delved into the interactions between Lactiplantibacillus plantarum (L. plantarum) or Oenococcus oeni (O. oeni) and S. cerevisiae. The Technological Affinity Index (TAIndex) was used to assess these interactions. TAIndex values between O. oeni and S. cerevisiae tending towards zero (0.009-0.013) t -1 showed an increased production of ethyl esters such as ethyl octanoate and ethyl decanoate; on the other hand, TAIndex values close to 0.02 (precisely 0.019) t -1 were associated with wines with a higher acetate ester and higher alcohols. The second part of our study focused on the intricate interaction amongbetween Candida oleophila (C. oleophila) and L. plantarum or O. oeni and S. cerevisiae. The metabolomic fingerprinting study produced by the O. oeni - S. cerevisiae consortium in Catarratto wines revealed high concentrations of gallocatechol, gentistic acid, gallic acid, coumaric acid and quercetin. In contrast, the use of C. oleophila in association with S. cerevisiae stimulated the biosynthesis of vitamin compounds (vitamin B6, vitamin B5 precursors) in conjunction with bioprotective and degradative effects. The latter were detected due to the high intensities of trans-caffeoyl tartaric acid and low concentrations of quercetin aglycone found in the wines. The modulation of the interactome represents a microbial strategy capable of increasing wine quality. The use of different species and affinities between the strains that make-up microbial consortia may constitute valid biotechnological means for precision oenology with a high degree of sustainability.

I consorzi microbici sono strumenti biotecnologici recentemente introdotti in enologia. I primi studi sul loro utilizzo hanno evidenziato il ruolo positivo dell'interattoma (effetti interattivi sul metaboloma volatile e non volatile) sulla qualità del vino. Sebbene la letteratura scientifica sulle interazioni microbiche sia limitata, studi recenti hanno evidenziato le dinamiche che le rendono possibili. In particolare, il metaboloma volatile è legato all'affinità tecnologica tra batteri lattici (LAB) e Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae), mentre il metaboloma non volatile dipende strettamente dalla biodiversità e dal numero di specie coinvolte nel consorzio microbico. La prima parte del nostro studio si è concentrata sulle interazioni tra Lactiplantibacillus plantarum (L. plantarum) o Oenococcus oeni (O. oeni) e S. cerevisiae. Per valutare queste interazioni è stato utilizzato l'indice di affinità tecnologica (TAIndex). Valori di TAIndex tra O. oeni e S. cerevisiae tendenti a zero (0,009-0,013) t -1 hanno evidenziato una maggiore produzione di esteri etilici come l'etil ottanoato e l'etil decanoato; d'altra parte, valori di TAIndex prossimi a 0,02 (precisamente 0,019) t -1 sono stati associati a vini con esteri acetati e alcoli più elevati. La seconda parte del nostro studio si è concentrata sulla complessa interazione tra Candida oleophila (C. oleophila) e L. plantarum o O. oeni e S. cerevisiae. Lo studio dell'impronta metabolica prodotta dal consorzio O. oeni - S. cerevisiae nei vini Catarratto ha rivelato elevate concentrazioni di gallocatecolo, acido gentistico, acido gallico, acido cumarico e quercetina. D'altra parte, l'uso di C. oleophila in combinazione con S. cerevisiae ha stimolato la biosintesi di composti vitaminici (vitamina B6, precursori della vitamina B5) in combinazione con effetti bioprotettivi e degradativi. Questi ultimi sono stati rilevati dagli alti livelli di acido trans caffeil tartarico e dalle basse concentrazioni di quercetina aglicone riscontrate nei vini. La modulazione dell'interattoma rappresenta una strategia microbica in grado di migliorare la qualità del vino. L'utilizzo di specie diverse e di affinità tra i ceppi che compongono i consorzi microbici può essere un valido mezzo biotecnologico per un'enologia di precisione con un elevato grado di sostenibilità.