Characterization of Oenococcus oeni and other lactic acid bacteria from the vine-wine ecosystem in Priorat

Abstract

Oenococcus oeni, l’espècie de bacteris làctics (BL) principal responsable de la fermentació malolàctica (FML), s'ha aïllat repetidament dels vins, però quasi mai des del raïm. En aquesta tesi, la biodiversitat de BL de l'ecosistema vinya-vi va ser establerta i també es va realitzar un ampli estudi sobre els BL autòctons de la regió vitivinícola catalana del Priorat. Es van identificar i tipificar un total de 1.904 aïllats de BL, de raïm de Garnatxa i de Carinyena, així com de vins de diferents cellers. Al voltant del 70% dels aïllats van ser O. oeni, principalment de vi, però sorprenentment, 53 d'ells es van aïllar de raïm. Es van identificar i tipificar també altres espècies no-Oenococcus, éssent Lactobacillus plantarum la predominant en raïm. La presència d'Oenococcus i Lactobacillus en raïm també es va confirmar per seqüenciació massiva. Es va estudiar la possibilitat d'utilitzar algunes d'aquestes soques autòctones; s'en van seleccionar i caracteritzar 45 BL en base a la degradació de l'àcid L-màlic, la resistència al pH baix i a les altes concentracions d'etanol, i l'absència de gens d'amines biògenes. Les tres soques amb les característiques més desitjables es van inocular en vins reals, dels quals la FML es va dur a terme amb èxit. Les característiques dels vins obtinguts van suggerir el possible ús d'una de les soques com a bona candidata per a un potencial cultiu iniciador. Per tant, les soques autòctones podrien ser utilitzades, després de ser seleccionades, com inòcul de vins reals, ja que estan ben adaptades a les condicions d'aquesta àrea específica i poden mantenir les característiques del terroir.

Oenococcus oeni, la especie de bacterias lácticas (BL) principal responsable de la fermentación maloláctica (FML), se ha aislado repetidamente de los vinos, pero casi nunca desde uva. En esta tesis, se estableció la biodiversidad de BL del ecosistema viñedo-vino y también se realizó un amplio estudio sobre las BL autóctonas de la región vitivinícola catalana del Priorat. Se identificaron y tipificaron un total de 1.904 aislados de BL, de uva de Garnacha y de Cariñena, así como de vinos de diferentes bodegas. Alrededor del 70% de los aislados fueron O. oeni, principalmente de vino, pero sorprendentemente, 53 de ellos se aislaron de uva. Se identificaron y tipificarn también otras especies no- Oenococcus, siendo Lactobacillus plantarum la predominante en uva. La presencia de Oenococcus y Lactobacillus en uva también se confirmó por secuenciación masiva. Se estudió la posibilidad de utilizar algunas de estas cepas autóctonas; se seleccionaron y caracterizaron 45 BL en base a la degradación del ácido L-málico, la resistencia al pH bajo y a las altas concentraciones de etanol, y la ausencia de genes de amines biógenas. Las tres cepas con las características más deseables se inocularon en vinos reales, de los cuales la FML se llevó a cabo con éxito. Las características de los vinos obtenidos sugirieron el posible uso de una de las cepas como buena candidata para un potencial cultivo iniciador. Por lo tanto, las cepas autóctonas podrían ser utilizadas como inóculo de vinos reales, ya que están bien adaptadas a las condiciones de esta área específica y pueden mantener las características del terroir.

Oenococcus oeni, the lactic acid bacterium (LAB) mainly responsible for malolactic fermentation (MLF), has been repeatedly isolated from wines, but hardly ever from grapes. In this work, the LAB biodiversity of the vine-wine ecosystem was established, and a large survey of autochthonous LAB from the Catalan wine region of Priorat was achieved, too. A total of 1,904 LAB isolates, from Grenache and Carignan grape berries and from wines of different cellars, were identified and typed. Around 70% of isolates were O. oeni, mostly from wines, but remarkably, 53 of them were isolated from grapes. Other non-Oenococcus species were also identified and typed, being Lactobacillus plantarum the predominant one in grapes. The presence of Oenococcus and Lactobacillus in grapes was also confirmed by high-throughput sequencing. The possibility of using some of these autochthonous strains was studied; 45 LAB were selected and characterized in base of their degradation of L-malic acid, the resistance to low pH and high ethanol, and the absence of biogenic amine genes. The three strains with the most desirable characteristics were inoculated in real wines and MLF was carried out successfully. The characteristics of the obtained wines suggested the possible use of one of the strains as good candidate for starter culture. Thereby, autochthonous strains have the potential to be used, after being selected, as inoculum of real wines, they are well adapted to the conditions of this specific area and can keep the terroir characteristics.