Identification of a yeast strain as a potential stuck wine fermentation restarter: a kinetic characterization

Abstract

Restarter yeast strains are used to consume residual sugar (mainly fructose) in stuck wine fermentations. Forty-three yeast strains were evaluated initially. Strain ITD-00068 showed the highest values for the maximum growth rate, maximum fructose consumption rate, and maximum ethanol production rate (0.143, 0.268, and 0.231 h⁻¹, respectively). Therefore, it was selected for further molecular and kinetic analyses. RFLP analysis identified this isolate as Saccharomyces cerevisiae. Strain ITD-00068 consumed 100% and 36% of the fructose present (at 20°C and 30°C, respectively), when cultured in medium with 12% (v/v) ethanol. The fructose consumption rate was reduced by 97% at 30°C, when ethanol was initially present in the media. S. cerevisiae ITD-00068 was tested in stuck fermentation conditions and was able to complete fermentation in 144 h in a commercial red wine, demonstrating that S. cerevisiae ITD-00068 is a potential candidate for use as a restarter in wine stuck fermentation at 20°C.

Las cepas de levadura reiniciadoras se utilizan para consumir los azúcares residuales (principalmente fructosa) en fermentaciones de vino estancadas. La selección de cepas inició a partir de 43 cepas de levadura. La cepa ITD-00068 mostró los valores más altos de las tasas máximas de crecimiento, consumo de fructosa y producción de etanol (0,143, 0,268, and 0,231 h⁻¹, respectivamente). Por lo tanto, fue seleccionada para los posteriores análisis moleculares y cinéticos. Una vez saleccionada, la cepa fue identificada por medio RFLP’s como Saccharomyces cerevisiae. La cepa ITD-00068 consumió 100% y 36% de la fructosa presente (a 20°C y 30°C, respectivamente) cuando se cultivó en un medio con una concentración inicial de 12% (v/v) de etanol. La tasa de consumo de fructosa se redujo en un 97% a 30°C, cuando el etanol estuvo presente desde el inicio en el medio de cultivo. S. cerevisiae ITD-00068 se ensayó en condiciones de fermentación estancada y fue capaz de completar la fermentación en 144 h en un vino tinto comercial, lo que demuestra que S. cerevisiae ITD-00068 es un candidato potencial para su uso como un reiniciador en la fermentación estancada a 20°C.

Keywords:

• fructose consumption
• alcoholic fermentation of agave
• mezcal

Palabras claves:

• consumo de fructosa
• fermentación alcohólica de agave
• mezcal

Acknowledgements

The authors thank the grant DGO-2007-C01-67924 from “Fondo Mixto CONACYT-Gobierno del Estado de Durango.” The first author also acknowledges the scholarship from CONACyT.