Vue d'ensemble
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project - EIP-AGRI Operational Group

OZOPLUSWINE_Integrated use of ozonized water for a better management of sulphites in winery
OZOPLUSWINE_Applicazione integrata di acqua ozonizzata per una migliore gestione dei solfiti in cantina

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Completed | 2019 - 2021 Italy
Completed | 2019 - 2021 Italy
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Contexte

Sulfur dioxide and sulphites in general are among the most common environmental pollutants and preservatives used in the food industry. The negative effects of sulphites on human health have been extensively documented. In  cellar, sulphites are added to the must before starting alcoholic fermentation and at the end of fermentation to block the activity of harmful microorganisms and to protect wine from oxidation. In the first case it is important to add sulfur dioxide as soon as possible, in order to avoid the development of spoilage yeasts present on the grape bunch which can attribute unpleasant organoleptic characters to the wine. Many less toxic molecules have been tested with the aim of replacing sulphites during finification, but to date no equally effective solution has been obtained.
In the industrial winemaking, the pathogenic microorganisms responsible for the deterioration of the fruit must be avoided to reach high grape quality. This is accomplished through the use of pesticides. These molecules are toxic to humans both through inhalation and through the consumption of wine. They are able to alter the soil ecosystem and contaminate water springs. Therefore their use should be reduced, if not avoided. An harmless and sustainable alternative to pesticides is represented by the use of antagonistic microorganisms, the bio-control agents, which are able to compete with pathogens and therefore to defeat them.The yeasts used in the project as bio-control agents have been isolated by the Research Group of the University of Padua from grape bunches collected in vineyards in the Veneto region and therefore are part of the microbial community that characterizes local wine production.

Objectives

The modern wine consumer is more and more focused on health aspects and rewards genuine products. Therefore reducing the use of harmful chemicals both in vineyard and cellar is one of the the main target of the research. With a totally innovative approach, the project will introduce yeast strains, belonging to the Starmerella bacillaris species into the vineyard. These yeasts  has antifungal activity ( aganist the grey mould rot) and, once they reach the cellar on grape surfaces, they start alcoholic fermentation improve the quality of the wine without requiring the sulfite addition.

Objectives

Il consumatore moderno, nella scelta del vino, è sempre più attento agli aspetti salutistici e premia i prodotti genuini. Chiede perciò, di ridurre l’uso di sostanze chimiche dannose in vigneto e in cantina. Con un approccio totalmente innovativo, il progetto prevede l’introduzione in vigneto di ceppi di lievito, appartenente alla specie Starmerella bacillaris, con attività antifungina (contro lo sviluppo della muffa grigia – Botritys cinerea). Una volta, introdotti con i grappoli d’uva in cantina, sono in grado di migliorare la qualità del vino durante la prima fase della fermentazione senza richiedere l’aggiunta di solfiti. 

Activities

During grape ripening the vineyards will be treated with increasing concentrations of Starmerella bacillaris. In some cases, before yeast addiution  the vineyard will be treated with with ozonized water to improve the colonization performance of Starmerella. The diffusion of the gray mold rot on the grape cluster will be assessed comparing untreated control.  The grapes will be harvested and processed. In the vineyard and during the fermentation process, the presence of Starmerella will be quantified by microbiological and molecular analyzes. The wine quality will be assessed.

Activities

Durante la maturazione dei grappoli i vigneti verranno trattati con concentrazioni crescenti di Starmerella bacillaris. In alcuni casi il trattamento verrà preceduto da un lavaggio con acqua ozonizzata per migliorare la capacità di colonizzazione di Starmerella. Verrà valutato lo sviluppo della muffa grigia sul grappolo rispetto a un controllo non trattato.
L’uva verrà raccolta e vinificata. In vigneto e durante il processo di fermentazione verrà quantificare la presenza di Starmerella mediante analisi microbiologiche e molecolari. Verrà valutata la qualità dei vini ottenuti.

 

Additional information

L’anidride solforosa e i solfiti in genere sono tra i più diffusi inquinanti ambientali e sono tra i più comuni conservanti utilizzati nell'industria alimentare. Gli effetti negativi dei solfiti sulla salute umana sono stati ampiamente documentati. In cantina i solfiti vengono aggiunti nel mosto prima di avviare la fermentazione alcolica ea finefermentazione per bloccare l’attività di microrganismi dannosi e per proteggere il vino dall’ossidazione.Nel primo caso è importante aggiungere l’anidride solforosa il prima possibile, in modo da evitare lo sviluppo di lieviti indesiderati presenti sul grappolo che possono attribuire caratteri organolettici sgradevoli al vino. Sono state testate molte molecole meno tossiche con lo scopo di sostituire i solfiti in cantina, ma a tutt’oggi non è stata ottenuta nessuna soluzionealtrettantoefficace.Nel processo industriale di produzione del vino, per ottenere un’uva di qualità, è necessario eliminare i microrganismi patogeni responsabile del deperimento del frutto. Questo si realizza mediante l’uso di pesticidi. Queste molecole sono tossiche per l’uomo sia per inalazione che tramite il consumo del vino. Sono in grado di alterare l’ecosistema del suolo e contaminare le acque. Quindi il loro uso andrebbe ridotto, o evitato. Un alternativa innocua e sostenibile ai pesticidi è rappresentata dall’uso di microrganismi antagonisti, gli agenti di bio-controllo, che sono in grado di competere conil patogeno e quindi di sconfiggerlo. I lieviti impiegati nel progetto come agenti di bio-controllo sono stati isolati dal Gruppo di Ricerca dell’Università di Padova da grappoli raccolti in vigneti del Veneto e sono parte della comunità microbica che caratterizza le produzioni enologiche locali.

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014IT06RDRP014 Italy - Rural Development Programme (Regional) - Veneto
Emplacement
Main geographical location
Treviso
Other geographical location
Venezia, Padova

EUR 219 000.00

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

Project keyword

Ressources

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4 Practice Abstracts

Integrated application of ozonated water and yeasts in the vineyard for the reduction of sulphites in the cellar
The modern consumer, in the choice of wine, is increasingly attentive to the health aspects and rewards genuine products. It therefore calls for a reduction in the use of harmful chemicals in the vineyard and in the cellar. With a totally innovative approach, the project involves the introduction in the vineyard of yeast strains, belonging to the species Starmerella bacillaris, with antifungal activity (against the development of gray mold - Botritys cinerea). Once, introduced with the grapes in the cellar, they are able to improve the quality of the wine during the first phase of fermentation without requiring the addition of sulfites.

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Applicazione integrata di acqua ozonizzata e lieviti autoctoni in vigneto per la riduzione dei solfiti in cantina
Il consumatore moderno, nella scelta del vino, è sempre più attento agli aspetti salutistici e premia i prodotti genuini. Chiede perciò, di ridurre l'uso di sostanze chimiche dannose in vigneto e in cantina. Con un approccio totalmente innovativo, il progetto prevede l'introduzione in vigneto di ceppi di lievito, appartenente alla specie Starmerella bacillaris, con attività antifungina (contro lo sviluppo della muffa grigia - Botritys cinerea). Una volta, introdotti con i grappoli d'uva in cantina, sono in grado di migliorare la qualità del vino durante la prima fase della fermentazione senza richiedere l'aggiunta di solfiti.

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Conclusion
S. bacillaris released on cluster remains vital for a week, is present in the must and affects the quality of the wine produced by increasing the concentration of final glycerol although the presence of S. cerevisiae is necessary to complete the transformation of sugars Contact with the skins seems to favor the release of S bacillaris in must.
The cryomacerazione thanks to the use of low temperature, promotes the growth of S bacillaris cryotollerante Starmerella bacillaris used alone or together with ozonated water, can survive on the surface of the cluster.
Sbacillaris and ozonated water had no impact on the composition of the berry microbiota. The data collected opens up new perspectives on the control of alcoholic fermentation, involving both the management of the vineyard and that of the winery. The ability to control Botrytis cinerea infection on the grape bunch should be investigated further.

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Conclusioni
S. bacillaris rilasciata su grappolo rimane vitale per una settimana, è presente nel mosto ed influisce sulla qualità del vino prodotto aumentando la concentrazione di glicerolo finale sebbene la presenza di S. cerevisiae sia necessaria per completare la trasformazione degli zuccheri Il contatto con le bucce sembra favorire il rilascio di S bacillaris nel mosto.
La criomacerazione grazie all'uso della bassa temperatura, favorisce la crescita di S bacillaris criotollerante Starmerella bacillaris utilizzata da sola o insieme all’acqua ozonizzata, riesce a sopravvivere sulla superficie del grappolo.
Sbacillaris e l’acqua ozonizzata non hanno avuto alcun impatto sulla composizione del microbiota dell’acino. I dati raccolti aprono nuove prospettive sul controllo della fermentazione alcolica, coinvolgendo sia la gestione del vigneto che quella della cantina. La capacità di controllare l’infezione da Botrytis cinerea sul grappolo d’uva andrà indagata ulteriormente.

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Results 1
Microbial Cell Recovery Protocol from Cluster Surface and Must and Microbial DNA Extraction Procedure
The main objective of the project is to evaluate the effectiveness of Starmerella baciliaris yeast as a biocontrol agent in the vineyard and, when grapes treated with the micro-organism are transformed in the cellar, as a co-starter in the vinification process. In order for the yeast added to the vineyard to perform its function, it must be able to colonize the surface of the grapes and consequently the must. For this reason it is essential to have identification systems that allow to quantify the microorganism both in the vineyard and in the cellar These methods are based on DNA analysis Therefore it is necessary to obtain the DNA of the microorganisms present on the surface of the grapes is in the must. Such matrices are complex and rich in substances (polyphenols, sugars, organic acids) that inhibit the enzymatic activities foreseen in the identification analyses For this reason it was necessary to adapt existing DNA extraction protocols to the analysed matrices by comparing different commercial methods and kits. Moreover, several procedures of washing the bunch of grapes have been tested in order to develop the procedure that allows to collect the highest possible number of microbial cells.

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Risultati 1
Protocollo di recupero di cellule microbiche dalla superficie del grappolo e da mosto e procedura di estrazione del DNA microbico
Il progetto ha come obiettivo principale la valutazione dell'efficacia del lievito Starmerella baciliaris come agente di biocontrollo in vigneto e, quando l'uva trattata con il microrganismo viene trasformata in cantina, come co-starter nel processo di vinificazione. Affinché il lievito aggiunto in vigneto possa svolgere li funzione è necessario che riesca a colonizzare la superficie dell'uva e di conseguenza il mosto. Per questo è fondamentale possedere dei sistemi di identificazione che permettano di quantificare il microrganismo sia in vigneto che in cantina Tali metodi si basano sull'analisi del DNA Quindi è necessario ottenere il DNA dei microrganismi presenti sulla superficie deli uva è nel mosto. Tali matrici sono complesse e ricche di sostanze (polifenoli, zuccheri, acidi organici) che inibiscono le attività enzimatiche previste nelle analisi di identificazione Per questo è stato necessario adattare alle matrici analizzate protocolli esistenti di estrazione del DNA confrontando diverse metodiche e KIT commerciali. Inoltre sono state testate diverse procedure di lavaggio del grappolo d'uva al fine di mettere a punto la procedura che permetta di raccogliere il numero di cellule microbiche più alto possibile.

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Results 2
Molecular protocol of identification and quantification of Starmerella bacillaris
In order to quantify Starmerella bacillaris in the vineyard and in the must and to evaluate and evaluate its impact on the microbial community of the bunch and on the presence of the pathogenic fungus responsible for grape rot (Bolrytis cineraa) A molecular identification protocol has been developed. Since the genomic sequence of the yeast strain was previously determined by the Research Group (University of Padua), it was possible to identify unique regions of DNA, belonging only to the micro-organism released in the vineyard, which, if amplified, allow an unequivocal identification. Using quantitative PCR, the number of copies of the specific sequence in the sample is determined, allowing the yeast concentration to be determined.
 

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Risultati 2
Protocollo molecolare di identificazione e quantificazione di Starmerella bacillaris
Per poter quantificare Starmerella bacillaris in vigneto e in mosto e valutare e il suo impatto sulla comunità microbica del grappolo e sulla presenza del fungo patogeno responsabile del marciume dell'uva (Bolrytis cineraa) è stato messo a punto un protocollo molecolare di identificazione. Poiché la sequenza genomica del ceppo di lievito è stata determinata in precedenza dal Gruppo di Ricerca (Università di Padova), è stato possibile identificare delle regioni uniche del DNA, appartenenti solo al microrganismo rilasciato in vigneto, che, se amplificate, ne permettono una identificazione inequivocabile. Tramite l'uso della PCR quantitative, viene determinato il numero di copie della sequenza specifica presente nel campione, permettendo di risalire alla concentrazione del lievito.

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Contacts

Project coordinator

  • Cantine Viticoltori Veneto Orientale Soc Coop Agricola

    Project coordinator

    info@vivocantine.it Farm holder

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