I microrganismi sono stati ampiamente utilizzati in enologia fin dalla preistoria. Il loro metabolismo ha un impatto significativo su molte proprietà del vino ed è particolarmente essenziale per la produzione di composti aromatici, influenzando così la qualità percepita del vino. La concentrazione di composti organici volatili (COV) dipende non solo dalla crescita dei singoli ceppi di microrganismi, ma anche dalla loro interazione reciproca e dalla matrice alimentare. Per questo motivo, uno screening rapido e non invasivo del volatiloma microbico è di estrema importanza per la valutazione, la selezione e l’ottimizzazione dei ceppi microbici in enologia.
Il nostro gruppo di ricerca ha sviluppato e applicato con successo una configurazione basata sulla spettrometria di massa a tempo di volo con trasferimento di protoni (PTR-ToF-MS) accoppiata a un campionatore GC multiuso per il monitoraggio ad alto rendimento e non invasivo dei processi biotecnologici [1]. La PTR-ToF-MS appartiene alla spettrometria di massa a iniezione diretta e, come tale, offre una valutazione online e in tempo reale dei COV con un’elevata sensibilità.
Questo contributo descrive due casi di studio sul volatiloma di microrganismi rilevanti per l’enologia. Il primo caso di studio ha coinvolto sei diversi ceppi di S. cerevisiae (quattro segreganti meiotici di un ceppo naturale e due ceppi di laboratorio) inoculati su un terreno solido YPD e monitorati per 11 giorni ogni 4 ore [2]. In questo caso, dagli spettri medi associati a ciascun punto temporale sono stati estratti più di 300 picchi, 70 dei quali sono stati identificati provvisoriamente. Sono state eseguite analisi univariate e multivariate sulla matrice di dati (3640 misurazioni x 70 picchi), evidenziando l’evoluzione del volatiloma e le caratteristiche specifiche del ceppo. Questo è un esempio paradigmatico del potenziale del metodo in termini di capacità di high-throughput, sensibilità, riproducibilità e stabilità. Il secondo caso di studio ha esplorato diversi inoculi singoli e multipli di diversi lieviti enologici sia nel succo d’uva commerciale che nel mosto fresco. L’esperimento ha evidenziato la variabilità del profilo volatile complessivo associata (i) alle diverse specie di lievito, (ii) alle diverse combinazioni di lievito e (iii) alle diverse matrici di fermentazione [3]. I risultati di questi due casi di studio dimostrano il potenziale del PTR-ToF-MS per il monitoraggio delle variabili sperimentali associate alla fermentazione alcolica del vino, aprendo così nuove opportunità per la gestione di questa fase cruciale e il miglioramento della qualità dei prodotti finali e l’ottimizzazione dei processi.