Selection and characterization of autochthonous Saccharomyces cerevisiae as functional starters for the removal of ochratoxin A in wine

ABSTRACT IN ITALIANO Presupposto scientifico del tema di ricerca: (i) Diversi studi hanno dimostrato il ruolo chiave dei lieviti autoctoni nelle fermentazioni vinarie; (ii) Le colture starter funzionali rappresentano una nuova frontiera nella realizzazione dei prodotti alimentari, poiché presentano, oltre ai benefici tipici delle colture starter, quelli più propriamente legati alla salute o alla matrice alimentare; (iii) Nel processo di vinificazione, l’ocratossina A rappresenta il principale problema inerente la sicurezza. Obiettivi: Studiare i caratteri tecnologici e qualitatitivi, e le performances micro-fermentative e la rimozione dell’ocratossina A (OTA) di ceppi autoctoni di Saccharomyces cerevisiae isolati da un vitigno tipico della regione Puglia (Uva di Troia). Materiali e Metodi: I ceppi sono stati identificati mediante PCR-RFLP (polymerase chain reaction- restriction fragment length polymorphism) della regione ITS e sequenziati. I caratteri tecnologici e qualitativi sono stati saggiati su opportuni mezzi di laboratorio. Le prove di micro-fermentazione sono state condotte a differenti temperature di fermentazione e a differenti concentrazioni di zucchero ed azoto. I prodotti della micro-fermentazione sono stati valutati mediante Spettroscopia Infrarossa in Trasformata di Fourier (FTIR), mentre il contenuto di OTA è stato determinato mediante saggio immuno-enzimatico (ELISA). Significato ed Impatto dello studio: Per la prima volta, la capacità di rimuovere l’OTA durante la fermentazione alcolica da parte di S. cerevisiae è stata utilizzata come carattere addizionale in un programma di caratterizzazione dei lieviti. I risultati potrebbero avere una valenza applicativa per la possibilità di utilizzare ceppi autoctoni come starter funzionali per la produzione di vini con migliori proprietà qualitative e di sicurezza. ABSTRACT IN ENGLISH Scientific background of the research problem: (i) Several studies have showed the key role of autochthonous yeasts in wine fermentation; (ii) Functional starter cultures represent a new frontier goal for the design of food products, as they show the benefits of traditional starters and have an additional function health- or product-focused; (iii) Ochratoxin A (OTA) is considered the principal safety hazard in the winemaking process. Aims: To study technological and qualitative traits, and micro-fermentation performances and OTA removal of some autochthonous strains of Saccharomyces cerevisiae isolated from a typical grapevine cultivar of the Apulian region (Uva di Troia). Materials and Methods: Yeast strains were identified by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) of internal transcribed spacers (ITS) and sequenced. Technological and qualitative traits were assessed on the opportune laboratory media. Micro- fermentation trials were performed at different fermentation temperatures and sugar and nitrogen concentrations. Micro-fermentation products were evaluated by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), while OTA content was determined by enzyme linked immuno-sorbent assay (ELISA). Significance and Impact of the Study: For the first time, the ability of S. cerevisiae to remove OTA during alcoholic fermentation was used as additional trait in a yeast-characterization programme. The results could have an applicative value for the potentiality of using autochthonous strains as functional starters for the production of typical wines with improved qualitative and safety characteristics.