Microbial resources for the enhancement of wine production in Etna [Risorse microbiche per la valorizzazione delle produzioni enologiche dell’Etna]

The current wine industry is increasingly shaped by demands for innovation, driven by consumer concerns related to quality, sustainability, health consciousness, and climate change, as well as a growing interest in niche and innovative products that provide evolving market trends. Simultaneously, the preservation of territorial identity has emerged as a critical element in maintaining the uniqueness and superior quality of wines. In this context, indigenous yeasts, closely tied to their origin region, may represent a pivotal starting point for achieving such an objective. These native microorganisms encapsulate the biodiversity of a territory, directly influencing both sensory and aromatic profiles of wines, thus enhancing their authenticity and market appeal. Among these, non-conventional yeasts, particularly non-Saccharomyces yeasts (NS), are gaining recognition as promising candidates as starter cultures. Their ability to improve fermentation processes, enhance aromatic complexity, stabilize wine color, and reduce the production of undesirable compounds makes them a cornerstone of modern oenological innovation. Italy, one of the global leaders in wine production, exemplifies the relationship of tradition and innovation in the sector. Sicily, with its rich winemaking heritage, and the Etna region have emerged as benchmarks for excellence in producing wines that reflect the unique volcanic terroir of the area. Etna wines, celebrated for their complexity and authenticity, are source of pride and a testament to the potential of leveraging indigenous microbial resources to elevate quality while maintaining a strong connection to the origins. This doctoral research aimed to isolate and characterize indigenous yeasts from wineries located in the Etna region to identify yeast strains suitable for industrial starter production. The research employed innovative methodologies, including genetic screening, characterization in selective media, fermentation trials, and metabolomic analysis, to thoroughly assess their technological potential. Through this approach, the isolation of over 500 yeast strains from several wineries located on different slopes and altitudes of Mount Etna was performed. Through a detailed screening process, several isolates were identified for showing promising oenological properties, highlighting their potential for winemaking applications. Subsequent micro-fermentation trials conducted both in synthetic and natural musts, along with metabolomic and sensory analyses, confirmed the applicability of selected strains under real-winemaking conditions. These laboratory investigations demonstrated the capacity of certain strains to enhance fermentation processes and enrich the sensory profile of wines. Additionally, genetic analyses revealed that some Saccharomyces cerevisiae strains are ecologically aligned with uniquely Italian lineages, reinforcing their territorial identity. These findings underscore the potential of these indigenous strains both to preserve the authenticity of Etna wines and to serve as valuable resources for industrial starter culture development, bridging the gap between tradition and innovation in Sicilian winemaking.

L'attuale industria vinicola è sempre più influenzata dalle richieste di innovazione, spinte dalle preoccupazioni dei consumatori riguardanti qualità, sostenibilità, consapevolezza sulla salute e cambiamenti climatici, oltre a un crescente interesse per prodotti di nicchia e innovativi che rispecchiano le tendenze evolutive del mercato. Allo stesso tempo, la conservazione dell’identità territoriale è emersa come un elemento cruciale per mantenere l’unicità e l’elevata qualità dei vini. In questo contesto, i lieviti indigeni, strettamente legati alla loro regione d'origine, possono rappresentare un punto di partenza fondamentale per il raggiungimento di tale obiettivo. Questi microrganismi autoctoni racchiudono la biodiversità di un territorio, influenzando direttamente sia il profilo sensoriale che aromatico dei vini, accrescendone così l’autenticità e l’attrattiva sul mercato. Tra questi, i lieviti non convenzionali, in particolare i lieviti non-Saccharomyces (NS), stanno guadagnando riconoscimento come candidati promettenti per le colture starter. La loro capacità di migliorare i processi fermentativi, aumentare la complessità aromatica, stabilizzare il colore del vino e ridurre la produzione di composti indesiderati li rende elementi di grande interesse per l’innovazione enologica moderna. L'Italia, uno dei leader globali nella produzione vinicola, esemplifica la relazione tra tradizione e innovazione nel settore. La Sicilia, con il suo ricco patrimonio vitivinicolo, e in particolare la regione dell’Etna, si è affermata come punto di riferimento per l’eccellenza nella produzione di vini che riflettono l’unicità del terroir vulcanico della zona. I vini dell’Etna, celebrati per la loro complessità e autenticità, sono motivo di orgoglio e testimoniano il potenziale dell’utilizzo delle risorse microbiche autoctone per elevare la qualità, mantenendo un forte legame con le origini. Questa tesi di dottorato si è proposta di isolare e caratterizzare i lieviti indigeni provenienti da diverse cantine situate nella regione etnea, al fine di identificare ceppi adatti alla produzione industriale di colture starter. La ricerca ha impiegato metodologie innovative, tra cui screening genetico, caratterizzazione su terreni selettivi, prove di fermentazione e analisi metabolomiche, per valutare in modo approfondito il loro potenziale tecnologico. Attraverso questo approccio, sono stati isolati oltre 500 ceppi di lieviti da diverse cantine situate su differenti versanti e altitudini del Monte Etna. Un processo di selezione dettagliato ha permesso di identificare diversi isolati con proprietà enologiche promettenti, evidenziando il loro potenziale per applicazioni nella vinificazione. Prove successive di micro-fermentazione, condotte sia in mosti sintetici che naturali, insieme ad analisi metabolomiche e sensoriali, hanno confermato l’applicabilità dei ceppi selezionati in condizioni reali di vinificazione. Queste indagini di laboratorio hanno dimostrato la capacità di alcuni ceppi di migliorare i processi fermentativi e arricchire il profilo sensoriale dei vini. Inoltre, analisi genetiche hanno rivelato che alcuni isolati di Saccharomyces cerevisiae sono geneticamente affini con lignaggi unicamente italiani, rafforzandone l’identità territoriale. Questi risultati sottolineano il potenziale di tali ceppi autoctoni sia per preservare l’autenticità dei vini dell’Etna, sia per fungere da preziose risorse nella produzione industriale di colture starter, colmando il divario tra tradizione e innovazione nella vinificazione siciliana.