¿Alguna vez has abierto una botella de vino esperando un gran aroma y te has encontrado con un fuerte olor a vinagre? Ese es el dolor de cabeza de cualquier amante del vino y, sobre todo, de las bodegas.
Este ingenioso avance fue liderado por la estudiante de doctorado Yulia Melnik-Kesler, bajo la guía de la Prof. Yael Helman y en colaboración con el Prof. Oded Shoseyov.
Desarrollaron un nuevo sensor biológico que puede detectar el deterioro del vino en una fase temprana, lo que podría salvar a productores y consumidores de costosas pérdidas de calidad.
El deterioro del vino suele ser causado por la acumulación de ácido acético, el compuesto responsable de los olores a vinagre y sabores ácidos. Una vez que los niveles de ácido acético suben, el proceso de fermentación puede estancarse y el vino puede volverse imbebible. Los métodos actuales para medir el ácido acético se basan en técnicas de laboratorio como la cromatografía de gases y la cromatografía líquida, que son costosas, lentas y requieren muestras líquidas. Estas limitaciones dificultan que las bodegas supervisen la fermentación en tiempo real y reaccionen antes de que se produzca daño.
Para abordar este desafío, el equipo de la profesora Helman creó un biosensor vivo hecho a partir de bacterias modificadas que brillan en respuesta al ácido acético. El sistema utiliza un regulador bacteriano natural llamado YwbIR, que se encontró originalmente en Bacillus subtilis, que, una vez transcrito en el biosensor, activa un gen productor de luz al detectar ácido acético. Cuando hay ácido acético, el biosensor emite una señal luminiscente medible, permitiendo la cuantificación precisa del compuesto.
En pruebas de laboratorio, el biosensor mostró una respuesta fuerte y lineal a los niveles de ácido acético entre 0 y 1 gramo por litro. Este rango es fundamental para los enólogos, ya que el deterioro suele comenzar cuando los niveles alcanzan aproximadamente 0,7 gramos por litro. A estas concentraciones relevantes para el deterioro, la señal aumentaba entre cinco y ocho veces, proporcionando una advertencia clara mucho antes de que el vino se volviera imbebible.
Uno de los avances más importantes es que el sensor funciona no solo en líquido, sino también en el aire sobre el vino. Esto significa que puede detectar ácido acético volátil en el espacio de cabeza de una botella de vino o de un tanque de fermentación sin abrirlo. En pruebas con vinos tintos y blancos comerciales, el biosensor distinguió con éxito el vino normal del vino que había sido dañado artificialmente por la adición de ácido acético, produciendo un claro aumento de la luz en menos de dos horas.
A diferencia de muchos sensores electrónicos u ópticos, el nuevo biosensor sigue siendo fiable incluso en entornos con alto contenido alcohólico. Funcionó con precisión en vinos que contenían hasta un 14,5% de alcohol, una condición que normalmente interfiere con los sistemas convencionales de detección.
Más allá de la elaboración de vino, los investigadores creen que la tecnología podría tener aplicaciones mucho más amplias. El ácido acético es un indicador importante en muchas industrias basadas en la fermentación, incluyendo la producción de alimentos y los biocombustibles. También está emergiendo como biomarcador para ciertas enfermedades, lo que significa que futuras versiones del biosensor podrían adaptarse potencialmente para diagnósticos médicos no invasivos, como el análisis de aliento.
“Este sistema nos permite detectar el ácido acético en tiempo real, sin equipos complicados ni procesamiento de muestras”, dijo la Dra. Helman. “Esto abre la puerta a un seguimiento asequible e in situ de la calidad de la fermentación y, en el futuro, puede incluso apoyar diagnósticos médicos basados en biomarcadores volátiles”.
El artículo de investigación titulado “Detection of Spoilage-Associated Acetic Acid Levels Using a Transcription-Based Whole-Cell Biosensor”, ya está disponible en Microbial Biotechnology.
Financiación:
Este trabajo fue apoyado por la Autoridad de Innovación de Israel, subvención Kamin [# 64948].
Investigadores:
Yulia Melnik-Kesler1, Igor Kviatkovski1, Neta Rotem1, Alex Brandis2, Oded Shoseyov3, Tali Yarnitzky4, Yael Helman1.
Instituciones:
1) Instituto de Ciencias Ambientales (IES), Departamento de Fitopatología y Microbiología, Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Universidad Hebrea de Jerusalem.
2) Instalaciones Centrales de Ciencias de la Vida, Instituto Weizmann de Ciencia.
3) Instituto de Ciencias Vegetales, Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Universidad Hebrea de Jerusalem.
4) Consultoría Científica, Modi’in-Macabim-Reut.
