METABOLOMIC FINGERPRINTING STUDIES OF STARMERELLA LACTIS-CONDENSI (A NOVEL WINE YEAST SPECIES) AND LACHANCEA THERMOTOLERANS: EFFECTS ON SENSORY QUALITY AND ACIDITY OF CATARRATTO AND SYRAH WINES IN SICILY

New market demands indicate the need for wines with greater sensory complexity. Based on these demands, many researchers have focused on the selection of non-Saccharomyces strains. This research for the first time encompasses two different studies involving the screening of metabolomic fingerprinting stimulated by Starmerella lactis-condensi (St. lactis-condensi) and Lachancea thermotolerans (L. thermotolerans) for the evaluation of their impact on the sensory quality of Catarratto and Syrah wines, respectively. Both studies involved the setting up of microbial consortia, where non-Saccharomyces were consociated with lactic acid bacteria (LAB), Oenococcus oeni (O. oeni) or Lactiplantibacillus plantarum (L. plantarum), and Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) by means of a sequential delay. The metabolomic fingerprints detected were found to be closely dependent on the microbial interactions that occurred during alcoholic and malolactic fermentation. Among the latter, in the first study, the use of St. lactis-condensi with S. cerevisiae led to the detection of bioprotective effects against stilbenes. For the first time, the presence of trans-resveratrol and resveratrol-2-O-beta glucopyranoside could be reported in cataract. Furthermore, as effects in the active volatile fraction, the co-presence of St. lactis-condensi with O. oeni and S. cervisiae limited ester losses, counteracting the effects of bacterial esterases. On the other hand, in the second study, the use of L. thermotolerans B strain with L. plantarum and S. cerevisiae in Syrah wines significantly increased the aromatic fraction of the wines due to the biosynthesis of aromas with a high olfactory impact such as ethyl decanoate and ethyl octanoate. To vary degrees, the bioacidifying effect recorded by the L. thermotolerans strains was significant, due to the biosynthesis of lactic acid. A significant decrease in pH values of Syrah wine was registered; the trial inoculated with L. thermotolerans strain D allowed a pH decrease from value of 3.98 pH to 3.22 pH during 48h of fermentation. However, metabolomic fingerprinting analysis showed that the dominance of L. thermotolerans strain A in the first 48 hours of fermentation stimulated the biosynthesis of shikimic acid. The latter could be invested in the bioproduction of phenylalanine, via the shikimate pathway, and allow the increase of the hint of rose in Syrah wines due to its bio-conversion in phenylethanol or phenylethanol-acetate. The use of non-Saccharomyces may constitute an important biotenchological resource for increasing the sensory complexity and acidity of wines. The study of metabolomic fingerprinting proves to be a valid investigation technique for assessing the effects of St. lactis-condensi and L. thermotolerans on the sensory quality of wines.

Le nuove richieste del mercato indicano la necessità di vini con una maggiore complessità sensoriale. Sulla base di queste richieste, molti ricercatori si sono concentrati sulla selezione di ceppi non-Saccharomyces. Questa ricerca comprende per la prima volta due diversi studi che prevedono lo screening del fingerprinting metabolomico stimolato da Starmerella lactis-condensi (St. lactis-condensi) e Lachancea thermotolerans (L. thermotolerans) per la valutazione del loro impatto sulla qualità sensoriale di vini Catarratto e Syrah, rispettivamente. Entrambi gli studi hanno previsto la creazione di consorzi microbici, in cui i non-Saccharomyces sono stati consociati con batteri lattici (LAB), Oenococcus oeni (O. oeni) o Lactiplantibacillus plantarum (L. plantarum), e Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) mediante un ritardo sequenziale. Le impronte metaboliche rilevate sono risultate strettamente dipendenti dalle interazioni microbiche avvenute durante la fermentazione alcolica e malolattica. Tra queste ultime, nel primo studio, l'uso di St. lactis-condensi con S. cerevisiae ha portato al rilevamento di effetti bioprotettivi contro gli stilbeni. Per la prima volta è stata segnalata la presenza di trans-resveratrolo e resveratrolo-2-O-beta glucopiranoside nel Catarratto Inoltre, come effetti nella frazione volatile attiva, la compresenza di St. lactis-condensi con O. oeni e S. cervisiae ha limitato le perdite di esteri, contrastando gli effetti delle esterasi batteriche. Nel secondo studio, invece, l'impiego del ceppo B di L. thermotolerans con L. plantarum e S. cerevisiae nei vini Syrah ha aumentato significativamente la frazione aromatica dei vini, grazie alla biosintesi di aromi ad alto impatto olfattivo come il decanoato di etile e l'ottanoato di etile. In misura diversa, l'effetto bioacidificante registrato dai ceppi di L. thermotolerans è stato significativo, grazie alla biosintesi di acido lattico. È stata registrata una significativa diminuzione dei valori di pH del vino Syrah; la prova inoculata con il ceppo D di L. thermotolerans ha permesso una diminuzione del pH da un valore di 3,98 pH a 3,22 pH durante 48 ore di fermentazione. Tuttavia, l'analisi di fingerprinting metabolomico ha mostrato che la dominanza del ceppo A di L. thermotolerans nelle prime 48 ore di fermentazione ha stimolato la biosintesi di acido shikimico. Quest'ultimo potrebbe essere investito nella bioproduzione di fenilalanina, attraverso la via dello shikimato, e consentire l'aumento del sentore di rosa nei vini Syrah grazie alla sua bioconversione in feniletanolo o feniletanolo-acetato. L'uso di non-Saccharomyces può costituire un'importante risorsa biotencologica per aumentare la complessità sensoriale e l'acidità dei vini. Lo studio del fingerprinting metabolomico si dimostra una valida tecnica di indagine per valutare gli effetti di St. lactis-condensi e L. thermotolerans sulla qualità sensoriale dei vini.