Después del primer post de este Blog sobre el empleo de la Resonancia Magnética Nuclear (RMN) en el estudio del proceso de vinificación hoy toca volver al tema. En ese primer post, en uno de sus últimos puntos, comentaba la importancia del seguimiento metabólico de los aminoácidos en las dos fermentaciones que sufre el vino, la fermentación alcohólica y la fermentación maloláctica. Fundamentalmente, los aminoácidos, en la fermentación alcohólica, que recordemos es la que primero se produce, pueden transformarse en alcoholes superiores (con más átomos de carbono que el etanol) e influyen decisivamente en el perfil aromático del vino. El mecanismo por el cuál sufren esta transformación se denomina mecanismo de Erlich (en honor a Paul Erlich). En el trabajo previo observamos como la totalidad del aminoácido se transformaba en el correspondiente alcohol en los primeros instantes de la fermentación alcohólica. Del aminoácido inicial no quedaba ni rastro. Evidentemente seguía habiendo el vino aminoácidos, pero estos ya no procedían de la uva sino, probablemente de la ruptura de las propias levaduras.

¿Cuál era nuestro método para observar este hecho? Nuestra querida RMN. En esta ocasión la RMN de 13C. Es decir, observamos los átomos carbono de los compuestos. Y además hacemos de la debilidad una fortaleza. ¿Por qué digo esto? Porque el isótopo más abundante del carbono es el 12 (núcleo atómico con 6 protones y 6 neutrones) y para nuestra desgracia, éste no es observable por RMN. Hay otro isótopo, también natural y estable que es el 13 (6 protones y 7 neutrones) y sí es observable por RMN. Nuevamente otro inconveniente, solo está presente en 1.1%. ¿Y por qué estos inconvenientes se vuelven en fortaleza? Si nosotros tenemos a disposición compuestos en los que el porcentaje de carbono 13 es cercano al 100% seremos capaces de distinguir ese compuesto (marcado con carbono 13) de los compuestos que tienen mayoritariamente carbono 12 (no marcados). Y lo que es más importante, podremos ver, en un sistema vivo, como evoluciona ese compuesto y que otros metabolitos genera. ¿Se entiende? Está ha sido y es una herramienta imprescindible para detallar multitud de procesos metabólicos (conjunto de reacciones químicas en los seres vivos) y descubrir sus transformaciones.

Con esta herramienta decidimos realizar el estudio metabólico de un aminoácido importante en la elaboración del vino; la histidina. Sobre el metabolismo de este aminoácido y uno de sus metabolitos, la histamina, escribió recientemente Ununcuadio en el blog Hablando de Ciencia.

Estructura de la histamina

La histamina es una amina biógena que está involucrada en numerosos procesos en nuestro cuerpo, como por ejemplo en procesos del sistema inmune. Por tanto estamos hablando de un compuesto que tenemos en el cuerpo. Sin embargo, parece que en altas concentraciones, o más concretamente en concentraciones superiores a las que se localizan en nuestro interior, la histamina genera efectos adversos. En el vino la histamina suele estar presente en cantidades muy pequeñas. Un exceso de histamina en el vino se relaciona con el efecto “resaca” y dolor de cabeza que produce la ingesta del mismo. Este hecho ha sido empleado por algunos países para controlar los niveles de histamina en los vinos que quieren entrar en su mercado, niveles que van desde los 8 mg/L a los 20 mg/L. Bien sea por seguridad, bien sea por poner dificultades a la exportación de vinos de otros países, está claro que los niveles de histamina resultan un parámetro muy importante en el negocio del vino.


Como he comentado antes la histamina procede del catabolismo del aminoácido histidina. Pero, ¿En que etapa del proceso de vinificación se produce? ¿es importante controlar el nivel de histidina en la uva? ¿se puede minimizar la concentración de histamina en función de las prácticas enológicas?

Al emplear histidina marcada (con ese isótopo de carbono 13 que he comentado antes) podemos saber cual es la transformación que sufre en cada etapa de la vinificación. De esta forma hemos observado que:

La histidina en la fermentación alcohólica solo genera el alcohol correspondiente (histaminol). Este proceso se realiza en las primeras etapas de la fermentación y no se observa nada de la “malvada” histamina.

Transformación de histidina en histaminol


Cuando lo que controlamos es la fermentación maloláctica, realizada con las bacterias presentes en las propias bodegas (autóctonas) sí que observamos la generación de histamina a partir de la histidina. No observamos ningún otro compuesto más que la amina biógena y ésta se produce junto con la transformación del ácido málico en ácido láctico.

Transformación de histidina en histamina


Sin embargo cuando realizamos el mismo estudio con bacterias comerciales especificas los niveles de histidina marcada se mantienen totalmente estables. No se observa nada de la temida histamina ni ningún otro metabolito derivado de la histidina.

Por tanto del trabajo podemos desarrollar varias conclusiones. Los niveles del aminoácido histidina en la uva no afectaran a los futuros niveles de histamina en el vino. Si la fermentación alcohólica se produce eficazmente toda la histidina pasará a histaminol. Y tal vez más importante, el paso clave es la fermentación maloláctica. Su control es vital para regular los niveles de histamina y el empleo de las bacterias adecuadas harán que estos niveles sean mínimos.

Este trabajo ha sido recientemente publicado en la revista Journal Agricultural and Food Chemistry editada por la American Chemical Society. Forma parte de la Tesis doctoral de Eva López Rituerto. Dicha tesis ha merecido un premio a la mejor Tesis en RMN otorgado por el Grupo Especializado de la Real Sociedad Española de Química.


Los post escritos sobre la aplicaciones de la RMN en el mundo de la Enología muestran solo la punta del iceberg del potencial de esta técnica en el mundo del vino. Tanto potencial que la compañía Bruker ya comercializa un equipo especifico para el vino, el WineScreener. ¡Es el futuro!!! 

Este post participa en el XXVII Carnaval de Química, que se aloja en el blog Educación Química de Bernardo Herradón @QuimicaSociedad