Des scientifiques israéliens conçoivent des bactéries lumineuses pour détecter la détérioration du vin en temps réel

Des chercheurs de l'Université hébraïque de Jérusalem ont mis au point un nouveau biocapteur qui pourrait aider les viticulteurs à détecter les altérations avant qu'elles ne nuisent à la qualité du vin. L'équipe, dirigée par Yulia Melnik-Kesler, étudiante en doctorat, et supervisée par le professeur Yael Helman, a créé un capteur vivant à l'aide de bactéries génétiquement modifiées qui émettent de la lumière lorsqu'elles détectent de l'acide acétique, le principal produit chimique responsable de la transformation du vin en vinaigre. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Microbial Biotechnology.

L'acide acétique est un indicateur clé de l'altération du vin. Lorsque sa concentration augmente au cours de la fermentation, il peut bloquer le processus et donner au vin un goût et une odeur acides désagréables. Traditionnellement, les caves s'appuient sur des méthodes de laboratoire telles que la chromatographie en phase gazeuse ou liquide pour mesurer les niveaux d'acide acétique. Ces tests sont coûteux, prennent du temps et nécessitent de prélever des échantillons du vin, ce qui rend difficile le suivi des changements en temps réel.

Le nouveau biocapteur offre une approche différente. Les chercheurs ont modifié des bactéries pour y intégrer un régulateur naturel appelé YwbIR, présent à l'origine chez Bacillus subtilis. Lorsque ces bactéries rencontrent de l'acide acétique, YwbIR active un gène qui fait briller les bactéries. L'intensité de la lumière correspond à la quantité d'acide acétique présente, ce qui constitue un signal clair et immédiat.

Lors d'expériences en laboratoire, le biocapteur a réagi de manière forte et prévisible à des concentrations d'acide acétique comprises entre 0 et 1 gramme par litre, une plage critique pour les viticulteurs. La détérioration commence généralement lorsque les concentrations atteignent environ 0,7 gramme par litre. À ces concentrations, la production de lumière de la bactérie est multipliée par cinq à huit, ce qui permet aux producteurs d'être avertis avant que le vin ne devienne imbuvable.

L'une des caractéristiques notables de cette technologie est sa capacité à détecter l'acide acétique non seulement dans le liquide, mais aussi dans l'air au-dessus du vin - connu sous le nom d'espace de tête - à l'intérieur des bouteilles ou des cuves de fermentation. Cela signifie que les établissements vinicoles peuvent contrôler l'altération du vin sans ouvrir les récipients ou perturber le vin. Lors de tests effectués sur des vins rouges et blancs commerciaux, le biocapteur a permis de distinguer les échantillons normaux des échantillons artificiellement altérés en l'espace de deux heures, en mesurant les changements dans l'émission de lumière.

Le système s'est également avéré robuste dans les environnements à forte teneur en alcool, fonctionnant avec précision dans des vins ayant une teneur en alcool allant jusqu'à 14,5 %. De nombreux capteurs traditionnels éprouvent des difficultés dans ces conditions, car l'alcool peut perturber leurs relevés.

Bien que cette recherche se soit concentrée sur la vinification, l'équipe pense que son biocapteur pourrait avoir des applications plus larges dans les industries qui dépendent de la fermentation, telles que la production alimentaire et les biocarburants. L'acide acétique est également étudié en tant que biomarqueur de certaines maladies, ce qui laisse entrevoir la possibilité d'utiliser de futures versions de cette technologie pour des diagnostics médicaux non invasifs tels que l'analyse de l'haleine.

"Ce système nous permet de détecter l'acide acétique en temps réel, sans équipement compliqué ni traitement d'échantillon", a déclaré le professeur Helman. "Il ouvre la voie à une surveillance abordable et sur place de la qualité de la fermentation et peut même contribuer à des diagnostics médicaux basés sur des biomarqueurs volatils.

La mise au point de ce biocapteur pourrait aider les viticulteurs à détecter rapidement les altérations et à éviter des pertes coûteuses en termes d'arôme et de qualité. Il pourrait également offrir une alternative plus simple et moins coûteuse aux méthodes actuelles d'analyse en laboratoire, renforçant ainsi le contrôle de la qualité dans diverses industries basées sur la fermentation.