Einflüsse der Mikrobiologie

Transkript

1 Einflüsse der Mikrobiologie - Weinqualität und Hefeeinsatz - Prof. Dr. Doris Rauhut Fachgebiet Mikrobiologie und Biochemie

2 110 Jahre Hefereinzuchtstation in Geisenheim Julius Wortmann

3 Alkoholische Gärung Glucose/Fructose Ethanol Kohlendioxid C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 Saccharomyces cerevisiae echte Weinhefe

4 Entwicklung der Hefepopulation während w der Gärung Spontangärung Reinhefe-Gärung Zellzahl % auf Trauben 15 C Zellzahl 20 C 0,3-2,3 % auf Trauben Kloeckera/ Hanseniaspora Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae Kloeckera/ Hanseniaspora Zeit Zeit

5 Bildung von Aromastoffen während der Gärung Morio-Muskat Most Wein Lit.: Rapp 1988

6 Gaschromatographische Bestimmung der Aromastoffe des Weines Trägergas Injektor Detektor (FID) GC-Ofen Nase/Schnüffeldetektor GC-Trennsäule Lit.: Rapp 1988

7 Gaschromatographische Bestimmung der Aromastoffe - qualitativ und quantitativ - Abundance TIC: GHM-14.D Time-->

8 Veränderung im Gehalt einiger Acetate bei der Flaschenlagerung (Rebsorte Riesling) Verlust des Gäraromas im Wein iso-amylacetat 2-Phenyl-ethylacetat relative Peakhöhe Lagezeit [Jahr] Lit. Rapp 1992, modifiziert

9 Stress-Faktoren für f r Weinhefen währendw der alkoholischen GärungG Nährstoffmangel (N-Verbdg., Vitamine, ungesätt tt.. Fettsäuren) Sauerstoff-Mangel ungenügende Reaktivierung der Trockenhefe Rückstände von Pflanzenschutzmitteln Sulfit Überschuss an CO 2 Ethanol niedrige Temperaturen (< 15 C) Nährstoff-zehrende Begleitflora (wilde Hefen, Bakterien) und deren Hemmstoffe Osmotischer Stress hohe Temperaturen (>26 C)

10 Einfluss der Bewässerung auf die Gäraktivität S [ /L] Zucker [g/l] MP 96 irrigated bewässert MP Fermentation time [days] Gärdauer [Tage] Total yeast cells Hefezellen / ml 140x x x x x x x MP 96 irrigated bewässert MP Fermentation time [days] Gärdauer [Tage] 100 % Dead cells [%] % Tote Zellen [%] Lit.: Werwitzke, Rauhut, Löhnertz, Schultz 2003

11 Zusammensetzung eines künstlichen k Mostes* Substanz rkohlenstoff-quel SubstanzMenge pro Stickstoff-Quelle *nach Jiranek, Langridge und Henschke,, 1990

12 Nährstoffbedarf und Mostanalytik Bedarf an Hefenährstoffen Analysen im Most Salze (ohne N) Spurenelemente Vitamine für Hefen nahezu ohne Bedeutung Stickstoff-haltige Verbindungen nein nein nein teilweise (Formolzahl, FAN-Wert, ferm-n-wert) ja ja ja Mostgewicht Mostsäure ph-wert

13 Einfluss von Gärsalz auf den Gehalt an Aminosäuren am Gärende bei verschiedenen Hefestämmen Gehalt [mg/l] Müller-Thurgau 96 4-ABA Thr Leu/Phen/Ileu Gln Arg Hefestämme

14 Biosynthese von S-haltigen Aminosäuren in der Hefezelle Aminosäuren Ammonium SO 2 Methionin Sulfit Stickstoff Stickstoff - OAH Pool Pool O-Acetylhomoserin S SO S SO 2-3 C-Quelle Cystein H 2 S S-Komponenten S SO 2-4 S SO 2-4 Sulfat elementarer Schwefel Ref.: Jiranek und Henschke 1991, verändert

15 S-Komponeten - Geruchsschwellenwerte S-Substanz Geruchsschwellenwert [ g/l] Sensorischer Eindruck Schwefelwasserstoff (H 2 S) faule Eier Dimethylsulfid (DMS) Spargel, Korn, Melasse Methanthiol (MeSH)) 2-10 faule Eier oder Kohl Ethanthiol (EtSH) 1,1 Gummi, Zwiebel Dimethyldisulfid (DMDS) 29 gekochter Kohl, zwiebelartig Diethyldisulfid (DEDS) 4,3 verbrannter Gummi, Knoblauch Thioessigsäure-S-methylester 300 käseartig (MeSAc) Thioessigsäure-S-ethylester 40 schwefelartig, verbrannt (EtSAc) (Methylthio)-1-propanol 2000 gekochte Kartoffeln (Methionol) 2-Methyl-3-furanthiol (FSH) 0,4 Fleisch, Hefeextrakt Ref.: Goniak und Noble 1987, Rapp et al. 1985, Keck 1989, Soltoft 1988, Fors 1983, Meilgaard 1981, Bernath 1997

16 Böckser - S-Komponenten in Weinen mit und ohne Fehlton Chromatogramm eines Weines ohne Böckser Chromatogramm eines Weines mit Böckser

17 Einfluss des Hefestammes auf die Bildung von S-Substanzen rel. Peakfläche 20 Synthetisches Medium A B C D E F G H I J K L M N O P Q Hefestamm Abb.: Einfluss des Hefestammes auf die Bildung flüchtiger S-Substanzen in einem synthetischen Medium

18 Einfluss von Stickstoff-Düngung, Gärsalz G und Hefestämmen auf den Gehalt an Thioestern [relative Peakfläche] 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 MeSAc 0/0 kg N/ha/a 0/0 kg N/ha/a + 0,3 g/l DAHP Riesling, Rheingau- S. cerev. st. 1 S. cerev. st. 4 S. cerev. st. 5 S. cerev. st. 6 S. cerev. st. 9 S. cerev. st. 20, 21, 22 90/0 kg N/ha/a 90/0 kg N/ha/a + 0,3 g/l DAHP

19 Entstehung von Fehlaromen während der Lagerung Hydrolyse der Thioessigsäurester Thioessigsäure-S-methylester Essigsäure Methanthiol O H 3 C-C S-CH 3 O H 3 C-C OH + HS-CH 3 Schwellenwert: > 40 g/l Thioessigsäure-S-ethylester O H 3 C-C S-CH 2 -CH 3 Schwellenwert: > 30 g/l Schwellenwert: > 2 g/l Essigsäure Ethanthiol O H 3 C-C + HS-CH2 -CH 3 OH Schwellenwert: > 1 g/l

20 Einfluss von Gärhilfsstoffen G auf die Bildung von flüchtigen S-Substanzen

21 Biologischer Säureabbau Malolaktische Gärung Milchsäurebakterien Oenococcus oeni Lit.: Dittrich, 1993

22 Veränderung des Aromas durch Biologischen Säureabbau (Malolaktische Gärung) ohne biologischem Säureabbau mit biologischem Säureabbau Diacetyl Geruchsschwellenwert ~ 1mg/L Lit.: Henick-Kling et al. 1998

23 Einfluss des Hefestammes und der Nährstoffversorgung N im Most auf die Dauer der malolaktischen Gärung Lalvin EC Alpha Trennung von der Hefe Alpha Hefekontakt SK2 Trennung von der Hefe SK2 Hefekontakt 5 0 ausreichende N- ausreichende N- V e r s o r g u n g Versorgung im Most geringe N- geringe N- Versorgung V e r s o r g u im n g Most 2003 Riesling Most ausreichende N-Versorgung: Ferm-N-Wert: 32 geringe N-Versorgung: Ferm-N-Wert: Riesling Weine Ferm-N-Wert < 3 Ref.: Gawron-Scibek 2003

24 Einfluss des Hefestammes und der Nährstoffversorgung N im Most auf die Dauer der malolaktischen Gärung Lalvin CY Alpha Trennung von der Hefe Alpha Hefekontakt SK2 Trennung von der Hefe SK2 Hefekontakt ausreichende N- ausreichende N- V e r s o r g u n g Versorgung im Most 2003 Riesling Most ausreichende N-Versorgung: Ferm-N-Wert: 32 geringe N-Versorgung: Ferm-N-Wert: 22 geringe N- N- V e r s o r g u n g Versorgung im Most 2003 Riesling Weine Ferm-N-Wert < 3 Ref.: Gawron-Scibek 2003

25 Brettanomyces/Dekkera - Fehlaroma Holzfasslagerung - Barrique Sensorische Beschreibung des Fehlaromas: Medizinalton, Lederton, speckig-animalisch, an Pferdeschweiß erinnernd 4-Ethylphenol > 0,07 mg/l 4-Ethylguajakol

26 Kommerziell erhältliche Hefestämme

27 Übersicht zu Eigenschaften und Anforderungen von Trockenhefen Geisenheimer Hefe-Finder ab 2004 Elektronisches Suchsystem ermittelt nach vorheriger Angabe weinbaulicher und kellertechnischer Parameter für die Gärung geeignete Hefestämme Internet-Adresse MG/2003

28 Aktuelle Forschungstätigkeiten tigkeiten Einfluss unterschiedlicher Stressfaktoren auf Mikroorganismen und die Bildung von Metaboliten Aromastoffe Nährstoffdefizite - Ausgleich und Optimierung durch weinbauliche und oenologische Massnahmen Kooperation: - Fachgebiete Bodenkunde/Pflanzenernährung, Weinbau und Kellerwirtschaft - Forschungsanstalt; - nationale und internationale Forschungseinrichtungen - Entwicklung und Bewertung von Nährstoffpräparaten Interaktion zwischen Hefestämmen Interaktion zwischen Hefen und Bakterien

29 Vielen Dank für f r Ihre Aufmerksamkeit