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Fructophile Hefen: Folgen der Hefestammselektion

Jason Mabbett ist der Technical Applications Manager bei AB Biotek

In der Vergangenheit wurden viele Ursachen den stockenden und trägen Gärstoffen zugeschrieben. Dazu gehören Weinbergs- und weinbauliche Faktoren (hoher Öchsle Grad, Nährstoffmangel, Pilzabbau und landwirtschaftliche Rückstände einschließlich Pestizide, Fungizide und Herbizide), Kellermanagement (falsche Stammauswahl, falsche Rehydrationsverfahren, falsche Gärtemperaturen, Überklärung von Most und Hefe aufnehmbarer Stickstoff [YAN]), hemmende Substanzen (Ethanol, Essigsäure, mittelkettige Fettsäuren und Sulfite) und physikalische Faktoren (pH-Wert und Temperaturextreme). 

Da Weinforscher und Hefehersteller ein besseres Verständnis der Weingärung erlangt haben, sind einige der oben genannten Probleme weitgehend überflüssig geworden. Der Rückgang, der diesen ursächlichen Faktoren zugeschrieben wird, hat zu einem gleichzeitigen Anstieg eines bestimmten Faktors geführt, der heute als das vorherrschende Problem im Zusammenhang mit stockender und trägen Gärung gilt: das Verhältnis von Glukose zu Fruktose.6 Anekdotische Beweise deuten darauf hin, dass in mehr als 90 Prozent der Fälle, und einige legen die Inzidenz sogar als viel höher fest, etwa 95 Prozent4, wenn bei einer stockenden oder trägen Gärung das Glukose:Fruktose-Verhältnis unter 1.0 liegt. Dass dies der Fall sein sollte, ist nicht verwunderlich. 

Saccharomyces cerevisiae ist im Allgemeinen eine glucophile Hefe, was bedeutet, dass sie im Gegensatz zu anderen Zuckern bevorzugt Glukose verbraucht. Viele Menschen glauben, dass die Verwendung eines Saccharomyces bayanus-Stammes helfen wird, diese Probleme zu vermeiden, aber das ist falsch. Im Grunde basierte die alte Taxonomie der Hefe auf ihrer Paarungsfähigkeit. Als Genetiker begannen, mehrere Stücke von DNA-Sequenzen zu finden, die aus der Saccharomyces sensu-stricto-Gruppe stammten, erkannten sie, dass dies nicht die beste Methode war. Mit dem Aufkommen der DNA-Sequenzierung könnte eine genauere Methodik verwendet werden. Dies hat gezeigt, dass viele Hefearten/-stämme eine Mischung aus mehreren Stämmen mit einem oder zwei dominanten Eltern sind. 

Während dieses Prozesses stellte sich heraus, dass die in der Weinindustrie verwendeten Stämme, die gemeinhin als „Bayanus“ bezeichnet wurden, eigentlich nicht Saccharomyces bayanus, sondern Saccharomyces cerevisiae waren und hauptsächlich aus der Familie „Prise de Mousse“ stammen.7,8,10 Einige Hefehersteller und Wiederverkäufer bezeichnen diese Hefen immer noch als Saccharomyces bayanus, was falsch ist. Verstärkt wurde dies durch die offensichtliche Entdeckung einiger echter Saccharomyces bayanus-Stämme, die aus Patagonien (aus nicht geimpften Gärungsprozessen) isoliert wurden.5 Nach der Sequenzierung wurden diese jedoch als Saccharomyces eubayanus neu klassifiziert. Die bestimmenden Eigenschaften dieser Stämme sind, dass sie im Allgemeinen kältetolerant und nicht fruktophil sind. Tatsächlich wurden bisher nur sehr wenige Saccharomyces bayanus-Stämme isoliert, und noch weniger sind im Handel erhältlich. 

Während der Gärung wird Glukose meistens in einem schnelleren Tempo verbraucht als Fruktose (der andere vorherrschende Zucker bei der Weingärung). Dadurch steigt der Anteil an Fruktose mit fortschreitender Gärung. Wenn Fructose am Ende der Gärung zum vorherrschenden Zucker wird, führt dies oft zu schleppenden oder stockenden Gärungen. Es ist jedoch wichtig zu erkennen, dass Saccharomyces cerevisiae-Hefestämme (die am meisten in der Weinherstellung verwendet werden) bestimmte Zuckerarten in unterschiedlichem Maße verbrauchen. Einige sind glucophil und andere fructophil, und dazwischen besteht ein Kontinuum. Um zu verstehen, warum dies wichtig ist, ist es notwendig, den Ursprung dieses Problems, die Konsequenzen und wie dieses Problem angegangen werden kann, zu verstehen. 


Warum passiert das?

Zum Teil kann dies auf einen Anstieg des Alkoholgehalts und den Wunsch zurückzuführen sein, fruchtigere Weine zu produzieren. Wie viele Kritiker und Verbraucher festgestellt haben, hatten Tafelweine früher einen deutlich niedrigeren Alkoholgehalt als heute. Üblicherweise werden heute Weine mit 14% bis 14,5% Vol. produziert. Auch Weine mit mehr als 15 % Vol. sind keine Seltenheit. Aber warum ist das so? Abgesehen von allen Debatten über die globale Erwärmung und deren Auswirkungen stechen zwei verwandte Gründe hervor: Der erste bezieht sich auf kommerzielle Notwendigkeiten und der zweite auf den Weinbau. 

In den letzten 30 Jahren haben wichtige Weinkritiker/Rezensenten insbesondere Rotweine in Richtung eines bestimmten Stils „getrieben“, bei dem Weine einen höheren Anteil an reifen Früchten und weicheren Tanninen aufweisen (wobei der Einfluss von Eiche ignoriert wird). Dieser Weinstil hat von einflussreichen Rezensenten oft höhere Punktzahlen und eine höhere kritische Anerkennung erhalten, was in der Folge zu höheren Verkaufszahlen geführt hat. Auch als Folge davon gewinnt die Unterscheidung zwischen Zucker und physiologischer Reife zunehmend an Bedeutung. 

In wärmeren Klimazonen folgt die physiologische Reife üblicherweise der Zuckerreife. Allgemein gilt die physiologische Reife als nachteiliger für die Weinqualität als die Zuckerreife. Zu diesem Zweck ist der Begriff der „Hängezeit“ wichtiger geworden – was zu einer physiologischen Reife und implizit dem Weinstil führt, der wahrscheinlich von der Kritik hoch gelobt wird. Um die Auswirkungen vollständig zu verstehen, ist es wichtig, einen Schritt zurück zum Weinbau 101 zu machen – insbesondere zu den Wachstumsphasen der Weinrebe. 


Drei Wachstumsphasen der Weinrebe 

In Phase eins ist die Beerengröße festgelegt, die Beeren sind grün und die Atmungsrate ist schnell. Die Photosynthese reicht aus, um den Nährstoffbedarf der Beere zu decken. Die Säurekonzentration ist hoch und die Zuckerkonzentration ist niedrig und konstant. In dieser Phase ist das Verhältnis von Glucose zu Fructose größer als 1,0. In Phase zwei nimmt das Beerenwachstumstempo ab und die Säuren erreichen ihre höchsten Werte. Zucker, insbesondere Glukose, beginnt sich anzusammeln. Diese Phase endet mit dem Beginn der Veraison (Farbwechsel). Phase drei sieht eine Zunahme der Beerenmasse und des Volumens vor. Das Glucose:Fructose-Verhältnis ist nun im Gleichgewicht.7 

Wichtig ist aber, je länger die Trauben am Rebstock bleiben, desto mehr Fructose reichert sich anteilig an. Während es tatsächlich nur wenige Daten über die Veränderung der Zuckerzusammensetzung während dieser Wachstumsphasen gibt (und die verfügbaren Daten relativ veraltet sind), sind einige Beweise, die das Obige stützen, in zwei Diagrammen zu sehen, Abbildungen 1 und 2 

Grafik 1: Veränderung des Verhältnisses von Glukose zu Fruktose in Pinot Noir in der Zentralküste (2013) vor der Ernte.


Grafik 2: Veränderung des Verhältnisses von Glukose zu Fruktose in Cabernet Sauvignon in der Zentralküste (2013) vor der Ernte ​​​​​

Die Folgen dieses Prozesses und der verlängerten „Hängezeit“ sind deutlich, nicht nur vom Standpunkt der Weinqualität aus, sondern auch auf die möglichen Folgen: stockende und träge Gärungen. Bedenkt man, dass Fruktose ungefähr doppelt so süß ist wie Glukose, kann jede nicht verbrauchte Fruktose die Weinqualität beeinträchtigen, da Weine als süßer empfunden werden, als sie es tatsächlich sind. Darüber hinaus bedeutet die Restfructose auch eine geringere Ethanol Ausbeute und ein höheres Risiko des mikrobiellen Verderbs.1 Diese Folgen können zum Teil durch die Verwendung fructophiler Hefestämme, die eine höhere Fähigkeit zur Fructoseaufnahme haben, etwas abgemildert werden. 

Die Fähigkeit bestimmter Hefestämme, eine bestimmte Zuckerart bevorzugt zu verzehren, ist keineswegs neu. Im Jahr 1932 veröffentlichte Edward Romer Dawson eine Abhandlung: „The Selective Fermentation of Glucose and Fructose by Yeast.“ Zwei wichtige Schlussfolgerungen, zu denen er gelangte, waren jedoch, dass die Selektivität einer bestimmten Hefe nicht konstant ist und dass dies von den Anbaubedingungen abhängt denen die Hefe während des Wachstums ausgesetzt war. Es ist daher nicht schwer zu erkennen, dass Forscher wie Linda Bisson (University of California, Davis) und Forscher des AWRI darauf hingewiesen haben, dass die hohe Restkonzentration an Fruktose eher ein Symptom als eine Ursache einer stockenden oder trägen Gärung sein kann.2,3 Aber warum ist das so? 

Die Leistung der Hefe wird teilweise durch den Genotyp oder die genetische Ausstattung bestimmt, die von der Spezies und dem Stamm abhängig ist. Weinhefestämme unterscheiden sich in Gärkinetik, Stickstoffbedarf, Ethanoltoleranz, Temperaturtoleranz und auch Glucose:Fructose-Verbrauch (um nur einige prägende Merkmale zu nennen). Diese Belastungsunterschiede sind unter Stressbedingungen ausgeprägter, was auf Unterschiede in der Anpassung an die Umgebung hindeutet.6 Zu diesem Zweck haben Forscher herausgefunden, dass eine Stickstoffergänzung in Bezug auf den Konsum von Glukose und Fruktose dazu beiträgt, die Fruktoseverwertung stark zu stimulieren, und zwar unter Bedingungen mit hohem Ethanolgehalt, wird die Fructoseverwertung stärker gehemmt als die Glucoseverwertung.1 Die Verwendung eines fructophilen Hefestammes allein gewährleistet also nicht zwangsläufig eine problemlose Gärung. Es wird sicherlich die Wahrscheinlichkeit verringern, aber es ist keineswegs eine „Wunderwaffe“. 

Abbildung 1.(A) Darstellung einer Hefezelle, die die Schlüsselbereiche der Zelle hervorhebt, welche von Ethanol beeinflusst werden. (B) Diagrammdarstellung einer vergrößerten Zellmembran, die die zweischichtige Organisation von Phospholipiden und die Integration von Proteinen veranschaulicht, von denen einige als Fluchtwege für den Transport von Nährstoffen dienen. Ethanol ist in Zellmembranen löslich und hat dramatische Auswirkungen auf die Integrität seiner Struktur. Tatsächlich wird angenommen, dass die Membran eines der hauptsächlichen "Ziele" für Ethanol ist. (C) Diese Abbildung zeigt die Auswirkungen von Ethanol auf biologische Membranen. Fettsäuren von gegenüberliegenden Seiten der Phospholipid-Doppelschicht verzahnen sich, und es wird angenommen, dass Proteine betroffen sind (dargestellt als Farbänderung, gelb zu grün, zwischen den Figuren 1A und 1B), die genauen Auswirkungen von Ethanol auf Membranproteine ​​sind jedoch nicht gut nachvollziehbar. Illustrationen von Dung Quoc Tran. 

Um die Wahrscheinlichkeit einer stockenden oder trägen Gärung, die eine Folge des Ungleichgewichts im Glukose-Fruktose-Verhältnis ist, weiter zu verringern, müssen die Unterschiede zwischen den Rebsorten berücksichtigt werden (Sie haben eher Probleme mit Chardonnay als mit Chenin Blanc, zum Beispiel).3,7 Auch der Jahrgang muss berücksichtigt werden. In warmen, trockenen Jahrgängen herrscht im Allgemeinen ein niedrigeres Glukose-Fruktose-Verhältnis.3 Die Auswahl der Hefesorten sollte teilweise auf der Zusammensetzung der Zucker im Most basieren. Die Verwendung eines fructophilen Hefestamms wird empfohlen, wenn mehr Fructose als Glucose vorhanden ist, wenn das Glucose:Fructose-Verhältnis weniger als 1,0 beträgt. Am wichtigsten ist es wahrscheinlich, dass dort, wo mehr Fructose als Glucose vorhanden ist, anderen zusätzlichen Risikofaktoren, wie z. B. unzureichendem YAN (hefeassimilierbarer Stickstoff) und hohem potenziellem Alkoholgehalt, besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte. 

Gärungssprobleme entstehen normalerweise aufgrund des Vorhandenseins und der Auswirkungen von mehr als einem Stressfaktor. Einige Untersuchungen haben gezeigt, dass ein hohes Anfangs-YAN (hefeassimilierbarer Stickstoff) den Fructosekonsum bevorzugt stimulieren könnte, was bedeutet, dass eine Analyse des anfänglichen YAN-Spiegels notwendig ist. Die Forschung hat auch gezeigt, dass, wenn der YAN-Gehalt unter 140 mg N/L in geklärtem Weißweinmost mit mäßigem Zuckergehalt fällt, das Risiko einer trägen oder stockenden Gärung steigt. Da jedoch der YAN-Bedarf bei höheren Gärungstemperaturen und Zuckerkonzentrationen steigt, erhöht sich diese Schwelle ebenfalls. Leider sind weitere Untersuchungen erforderlich, um einen Schwellenwert für Rotweinfermente zu bestimmen.3 Es wurde weithin festgestellt, dass Stämme, die mit Stickstoff ergänzt wurden, zwischen ca. 6 % und 9 % mehr Glucose und zwischen ca. 13 % und 17 % mehr Fructose verbrauchten. Darüber hinaus erhöhte die Ergänzung von Diammoniumphosphat in einem späten Stadium der Gärung auch den Fruktoseverbrauch.1 Außerdem haben Forscher festgestellt, dass mehrere Faktoren (von denen einige unvermeidlich sind – zum Beispiel steigende Ethanolkonzentrationen) im Allgemeinen eine synergistische Wirkung aufeinander haben.3,6 Dass diese ursächlichen Faktoren nicht in Echtzeit gemessen oder bewertet werden können, verschärft das Problem noch weiter.3 Dies deutet darauf hin, dass die Fähigkeit, bevorzugt Fruktose zu konsumieren, zwar wichtig ist, andere Eigenschaften fruktophiler Hefestämme jedoch ebenso wichtig sein können: ein niedriger Stickstoffbedarf und Alkoholtoleranz zum Beispiel. Letztendlich das Einzige, was ein Winzer am leichtesten kontrollieren kann ist die Auswahl des bei der Gärung zu verwendenden Hefestamms, wobei er nicht nur berücksichtigt, ob er fructophil ist, sondern auch andere Eigenschaften des Stamms. 

In der Zwischenzeit werden Hefehersteller und Forscher weiterhin dabei helfen, ein besseres Verständnis der Physiologie der Weinmikroorganismen und der Auswirkungen auf ihre Umgebung zu erlangen. Darüber hinaus können wir durch selektive Züchtung, Hybridisierung, anpassungsfähige Evolution und Untersuchung anderer Hefearten, die möglicherweise besser für die Gärung von Fructose geeignet sind, Probleme im Zusammenhang mit stockenden und trägen Gärungen beheben. 


Zusammenfassend 

  • Wenn das Verhältnis von Glucose:Fructose weniger als 1,0 beträgt, sollten Winzer die Verwendung von fructophilen Hefestämmen in Betracht ziehen, um die Wahrscheinlichkeit einer stockenden oder trägen Gärung zu verringern. Alle Hefehersteller und Wiederverkäufer haben fructophile Stämme und ihre technischen Vertriebsmitarbeiter können Winzern die richtige Richtung weisen.
     
  • Wenn das Glukose:Fruktose-Verhältnis jedoch weniger als 1,0 beträgt, gewährleistet die Verwendung eines fruktophilen Hefestamms nicht unbedingt immer eine erfolgreiche Gärung. Die Handhabung der Gärung ist von grundlegender Bedeutung.
     
  • Andere Risikofaktoren wie richtige Heferehydration, YAN-Gehalt, Gärtemperatur und hoher potenzieller Endalkohol müssen beachtet werden, um eine erfolgreiche Gärung zu gewährleisten.

 

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Technische Informationen über fructophile Hefen: Fructo - Fructo select

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HEFE UND ERNÃHRUNG

eine Frage und Antwort mit Jason Mabbett
Jason Mabbett ist Leiter der technischen Anwendung bei AB Biotek. Er ist seit 10 Jahren in dieser Funktion tätig und war zuvor, bevor er vor drei Jahren nach Nordamerika wechselte und sich ausschließlich auf Nordamerika konzentrierte, auch für Südamerika verantwortlich. Bevor er zu AB Biotek kam, studierte Jason Weinbau und Önologie an der Lincoln University, Neuseeland, und absolvierte Weinlesen in Argentinien, Australien, Neuseeland und den Vereinigten Staaten. 


F: Es gibt viele verschiedene Arten von Hefe. Woher wissen Sie, welche Sie auswählen sollen? 

Die Hefe sollte ausgewählt werden basierend auf der Rebsorte und dem Weinstil, den Sie kreieren möchten. Es sind jedoch Schlüsselfaktoren zu berücksichtigen: Die Ethanoltoleranz des Hefestamms sollte den prognostizierten endgültigen Ethanoltiter der Gärung übersteigen. Der Stickstoffbedarf sollte den Ernährungsbedingungen des Mostes entsprechen. Die Temperaturtoleranz sollte berücksichtigt werden, wenn eine gleichmäßige Temperaturregelung Ihr Vorhaben ist. Die Kompatibilität des Hefestamms mit der malolaktischen Gärung (MLF) ist ein wichtiger Gesichtspunkt, wenn MLF erwünscht ist.
Die Produktion spezifischer Aromaverbindungen ist eine Überlegung, aber die Fähigkeit, ein Spektrum flüchtiger Eigenschaften zu produzieren, hängt teilweise von der Zusammensetzung des Mostes ab. Die erzeugten Aromen variieren in Abhängigkeit von den vorhandenen Mengen an Vorläufern. Die Produktion und Menge von Estern und Thiolen kann auch durch Gärtemperaturprofilierung begünstigt werden; Dies ist am deutlichsten und entscheidendsten bei Trauben wie Sauvignon Blanc.
Es gibt nicht die eine „richtige“ Wahl des Hefestamms. Tatsächlich gibt es für jede Rebsorte viele Möglichkeiten, die alle einen großartigen Wein ergeben. Es ist jedoch wichtig, die Eigenschaften jedes Hefestamms zu verstehen, um sicherzustellen, dass Sie denjenigen auswählen, der das optimale Gärungsprofil und die gewünschten sensorischen Eigenschaften erzielt. 


F: Wie wichtig ist es, Hefe zu rehydrieren? 

Umfangreiche Untersuchungen zeigen, dass die Hefezellwand in den ersten Minuten der Rehydration sehr zerbrechlich ist. Wenn eine ausgetrocknete Hefezelle rehydriert wird, schwillt ihre Zellwand an und die Membran erhält ihre Elastizität zurück. Wenn die Rehydration nicht richtig durchgeführt wird, können wichtige Zellverbindungen aus der Zelle durch die Membran austreten, die zum Zeitpunkt der Rehydration extrem durchlässig ist. Infolgedessen verliert die Hefe ihre Lebensfähigkeit und die nachfolgenden Populationen haben eine verringerte Fähigkeit, die Traubensaftgärung durchzuführen. Die wohl wichtigsten Informationen, die Hefehersteller zur Verfügung stellen, sind Anweisungen für die korrekte Zubereitung von aktiver trockener Weinhefe, die für eine optimale Leistung unerlässlich ist.


F: Kann man zu viel oder zu wenig Hefe hinzufügen? Wird es den Geschmack/Aroma ruinieren?

Die Menge des Inokulums beeinflusst die Verzögerungsphase (die anfängliche Wachstumsrate vor dem schnellen, exponentiellen Wachstum) und die allgemeine Gärungsgeschwindigkeit sowie möglicherweise den Geschmack des fertigen Weins.
Ein geringes Inokulum führt zu einer längeren Verzögerungsphase und einem höheren Kontaminationsrisiko, da der inokulierte Stamm versucht, andere möglicherweise vorhandene Hefen zu dominieren (selbst nach SO2-Zugaben). Während diese Stämme einem Wein Aroma und Komplexität verleihen können, können sie das Weinaroma auch negativ beeinflussen. Beispielsweise können einige Stämme von Kloeckera apiculata möglicherweise bis zu 25-mal die Menge an Essigsäure produzieren, die typischerweise von S. cerevisiae produziert wird. Darüber hinaus können diese nativen Stämme auch zu längeren Gärungszeiten oder in einigen Fällen zu stockenden Gärungen führen, möglicherweise aufgrund der Produktion von Essigsäure, Octan- und Decansäure oder „Killer“-Faktoren.
Umgekehrt kann zu viel Hefe die Gärung beschleunigen und zu einer frühen Hefeautolyse (Hefetod) und damit zu einem hefigen/brotartigen Geschmack führen, der dem Wein hinzugefügt wird.


F: Wie beeinflussen verschiedene Stickstoffquellen die Leistung der Hefegärung und/oder die sensorischen Eigenschaften?

Stickstoff kommt in zwei Formen vor: Anorganischer Stickstoff wie Ammoniumsalze (DAP), die während der alkoholischen Gärung zugesetzt werden, und organischer Stickstoff wie kleine Peptide und freie Aminosäuren – alle stammen aus zugesetzter Hefe (inaktiv oder Autolysat) und aus dem Traubensaft selbst. Wenn Hefezellen inaktiviert werden, wird ein Teil der Zellproteine hydrolysiert und wird als kleine Peptide und Aminosäuren verfügbar, die lebende Hefen während der Gärung assimilieren können. Hefeautolysate enthalten mehr YAN (hefeassimilierbarer Stickstoff) als inaktivierte Hefe. Hefe profitiert von einer Mischung verschiedener Stickstoffquellen; Die Verwendung von sowohl organischem als auch anorganischem Stickstoff ist wichtig für optimales Wachstum und Leistung.
Die anorganische Form von Stickstoff wird von Hefen leichter verbraucht und kann von Hefezellen während der Wachstumsphase und selbst bei steigender Alkoholkonzentration während der Hauptgärung leicht absorbiert werden. Aminosäuren hingegen erfordern einen größeren Energieaufwand, um durch auf der Zellmembran befindliche Transportproteine in die Zelle gebracht zu werden.
Stickstoffverbindungen sind für eine vollständige und sauber riechende Gärung notwendig. Hefe-assimilierbarer Stickstoff (YAN) kann die Produktion einiger flüchtiger Metaboliten stark beeinflussen, insbesondere von Acetat und Ethylestern, von denen bekannt ist, dass sie sich im Gleichgewicht positiv auf das Weinaroma auswirken. Bei Chardonnay zum Beispiel werden Geschmack und Stil des Weins durch die anfängliche YAN-Konzentration des Mostes dramatisch reguliert. Bitte beachten Sie die Arbeit von Bell und Henscke: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1755-0238.2005.tb00028.x


F: Warum enthalten einige Gärungsnährstoffe Vitamine und Spurenelemente und wie unterstützen sie die Leistung der Hefe?

Zusatzstoff Zweck

Biotin
(Vitamin B7)

Erhöht die lebensfähige Hefepopulation und Gärungsrate. 
Magnesium Magnesium verlängert das exponentielle Wachstum, was zu einer erhöhten Hefezellmasse führt. Die Zugabe von Magnesium reduziert auch den Rückgang der fermentativen Aktivität, da es ein kritischer Cofaktor in vielen stressbedingten Transkriptionsfaktoren ist. Letztlich werden dadurch stressbedingte Proteine produziert, die die Hefezelle schützen und leichter gären lassen.
Niacin
(Vitamin B3)
Genauso wie Biotin.
Nicotinamide (Vitamin B3)

Beteiligt an der Synthese von Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD+), einem Co-Enzym, das für die Aufrechterhaltung des Redox-Gleichgewichts der Zelle und des Prozesses der Ethanol-Gärung selbst wichtig ist.

Pantothensäure (Vitamin B5) Beteiligt an der Synthese von Schwefelaminosäuren wie Cystein und Methionin über die Sulfatreduktionssequenz (SRS)-Weg, der hilft, die Produktion von H2S und flüchtiger Säure zu reduzieren. Wird auch im Hefeproduktionsprozess verwendet, um die Zellwandverhaftung zu reduzieren und Klumpen zu entfernen. 
Pyridoxinhydrochlorid (Vitamin B6) Beteiligt an der Synthese von Schwefel-Aminosäuren wie Cystein und Methionin über den SRS-Weg. 
Thiamine
(Vitamin B1)
Erhöht die Hefebiomasse und die Gärungsgeschwindigkeit.
Zink Zink ist ein Co-Faktor für zahlreiche wichtige biosynthetische und metabolische Enzyme, darunter insbesondere verschiedene glykolytische Enzyme und Alkoholdehydrogenase. Darüber hinaus spielt es durch die Wirkung von Zinc-Finger-DNA-bindenden Proteinen eine entscheidende regulatorische Rolle und beeinflusst die Hefe-Flockulation. Zink ist auch dafür bekannt, die Stressreaktionen von Hefen zu modulieren, hauptsächlich aufgrund seiner Rolle als Co-Faktor für das antioxidative Enzym Superoxiddismutase.

 

F: Wann sollte der Nährstoff hinzugefügt werden? 

Hefe verstoffwechselt Nährstoffe zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Gärung. Die Zugabe von Nährstoffen zum optimalen Zeitpunkt kann die Hefeleistung verbessern. Mit fortschreitender Gärung und steigendem Ethanolgehalt ist die Hefe immer weniger in der Lage, Nährstoffe aufzunehmen. Ethanol hemmt wichtige Zellwandtransporter, und wenn Komponenten nach der Hemmung hinzugefügt werden, werden die Substrate nicht in die Zelle aufgenommen.  
Der effektivste Zeitpunkt für die Zugabe von Schlüsselnährstoffen ist, sobald die Saccharomyces-Population dominant geworden ist, im Allgemeinen 24 bis 48 Stunden, nachdem das rehydrierte Hefe-Inokulum hinzugefügt wurde. Im Allgemeinen empfehlen die Hersteller die Zugabe komplexer Nährstoffe in Bezug auf den Zuckerverbrauch nach einem Drittel der Gärungszeit. Inaktivierte Hefe kann während der Gärung für verschiedene Zwecke zugesetzt werden; Frühe Zugaben können für die Entschlackung des Traubensafts vorteilhaft sein, um die Leistung der rehydrierten Hefe zu erleichtern, und späte Zugaben können zum Mundgefühl des Weins beitragen.
Das Ziel ist es, die Hefe gesund und vital zu erhalten, daher wird die Zugabe von Nährstoffen während der exponentiellen Phase bevorzugt, bevor die Ernährung eingeschränkt wird. Nur wenige Nährstoffe sind giftig, aber wenn Nährstoffe zu früh hinzugefügt werden, können Nährstoffe ausfallen oder mit anderen organischen Materialien im Most adsorbiert werden.


F: Kann man zu viel Nährstoff hinzufügen? Was passiert, wenn zu viele Nährstoffe hinzugefügt werden?

Eine Überfütterung von Fermentationen kann ebenso problematisch sein wie eine Unterfütterung, da sehr schnelle Vergärungsgeschwindigkeiten wahrscheinlich zu einer Überhitzung der Gärung und einem Verlust flüchtiger Aromaverbindungen führen. Die Zugabe von überschüssigem Stickstoff kann zu mikrobiologischen Problemen führen, da er als Futter für verderbliche Organismen wie Brettanomyces, Acetobacter und Milchsäurebakterien der Gattungen Lactobacillus und Pediococcus dient.


F: Können Hefenährstoffe für Bakterien (MLF) hinzugefügt werden? Warum oder warum nicht?

Milchsäure Bakterien können anorganische Stickstoffquellen nicht verwerten. Bakterien können nicht alle essentiellen Aminosäuren speichern oder synthetisieren, daher müssen komplexe Nährstoffe ergänzt werden.
Frisch vergorener Wein kann aufgrund der Hefeverwertung oft nährstoffarm oder -frei sein. Nährstoffmangel kann zu trägen oder sogar ins Stocken geratenen Milchsäure Gärungen führen. Aufgrund der komplexen Ernährungsanforderungen von Milchsäure Bakterien und des relativ aggressiven Wachstumsmediums ist die Minimierung von Ernährungsstress wichtig. Neben Aminosäuren und Peptiden, die die einflussreichsten Stickstoffquellen für das Milchsäure Wachstum sind, sind Vitamine des B-Komplexes und Spurenelemente besonders wichtig. 

Abbildung 2: Darstellende sensorische Analyse von Chardonnay-Weinen, hergestellt durch Gärung, mit Saccharomyces cerevisiae AWRI 796, aus einem Traubensaft, der 160 mg N/L ( GRÜNES QUADRAT ) oder 320 ( ROTER PUNKT ) oder 480 mg N/L ( BLAUES DREIECK ) enthält durch Supplementierung mit Ammoniumchlorid (Torrea und Henschke 2004) in S-J. Bell und P.A. Henschke (2005) Australian Journal of Grape and Wine Research 11, 242-295; und hier reproduziert mit Genehmigung der Australian Society of Viticulture and Oenology. 

 

 

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Referenzen 

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2. Bisson, L.F. ‘Stuck and sluggish fermentations’ in Am. J.  Enol. & Vit., 150, 1999, pp 1 - 13. 

3. Coulter, A., Henschke, P.A., Simos, C.A., Pretorius, Isak. (2008). When the heat is on, yeast fermentation runs out of puff. Australian and New Zealand Wine Industry Journal. 23. 26-30. 

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9. Nguyen, HV, Lepingle, A, Gaillardin, C 2000 Molecular typing demonstrates homogeneity of Saccharomyces uvarum strains and reveals the existence of hybrids between S. uvarum and S. cerevisiae including the S. bayanus type strain CBS 380. Syst Appl. Microbiol. 23: 71–85. 

10. Snyman, P. The glucose:fructose ratio of wine grapes in wineland.co.za. 2006. 

11. Vaughan-Martini A, Martini A 2011 Chapter 61 - Saccharomyces Meyen ex Reess (1870). In: The Yeasts (Fifth Edition).  pp. 733–746.} 

Veröffentlicht am 16/03/2023
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