A biológiai almasavbomlás alapjai és szerepe a borkészítésben Dr. Magyar Ildikó Szent István Egyetem Borászati Tanszék
Tejsavbaktériumok
Gram pozitív, spórátlan baktériumok Levegőt nem igényelnek, de elviselik – aerotoleráns anaerobok Alakjuk gömb (kokkusz) vagy pálca Nagyon tápanyagigényesek Savtűrésük mérsékelt – pH 3,5 alatt csak egy-két faj szaporodik A kénessavra nagyon érzékenyek
1
A bor tejsavbaktériumai
Gram pozitiv, aeroltoleráns anaerob kokkuszok vagy pálcák
Lactobacillus sp., Pediococcus sp.
Oenococcus oeni (Leuconostoc oenos)
Oenococcus oeni
2
PENTOSES
GLUCOSE
FRUCTOSE
+ mannitos erjedés
Heterfermentatív tejsavas erjedés
Homofermentatív tejsavas erjedés ATP
NAD
NADH2
ADP Fructose-6-P
Glucose-6-P
X
6-P-gluconate
Ribulose 5-P
CO2 Xylulose-5-P
Fructose-1-6-P2
Dioxy-acaton-P
Glycerol-aldehyde-P
NAD
Glycerol-aldehyde-P
Acetil-P
FRUCTOSE
NAD
NADH2
NADH2 acetaldehyde
ACETIC ACID
Glycerol acid-1,3-P2 Glycerol acid-1,3-P2 NADH2
Pyruvate NADH2
NAD
Pyruvate NADH2
ETHANOL
MANNITOL
NAD NAD
DL/D/L
LACTATE
DL/D
LACTATE
Savtartalom csökkenése
almasav
tejsav
szén-dioxid
aromaanyagok
3
A malolaktikus fermentáció célja
A savharmónia javítása –
titrálható savtartalom csökken, pH emelkedik
Aromaösszetétel módosítása – –
tejsav, tejsavas észterek, diacetil képződése elsődleges aromaanyagok csökkenése
A mikrobiológiai stabiltás biztosítása a palackban
Az almasav lebontás mechanizmusa HO HO C C O
H
H
NAD+
HO HO C C
C C H
L-almasav 134 g
O
OH Mn2+ O
H
H C H CO2 H
L-tejsav + szén-dioxid 90 g
44 g
Malolaktikus enzim - csak tejsavbaktériumokban Az almasavból képződő tejsav mindig L-konfigurációjú!
4
Az almasav és tejsav tartalom alakulása az MLF során (Oenococcus oeni starterkultúra, Egri Zweigelt bor) Kontr.-almasav Kontr.-tejsav
ESP5-almasav ESP -tejsav
2,5 2
g/l
1,5 1 0,5 0 0
5
10
15
20
25
Idő (nap)
Kf.-F30 T. sav (g/l)
pH
A pH változása az MLF során
3,7 3,6 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1
8 7 6 5 4 0
2
4
6
8
10
12
14
idő (nap)
Kékfrankos F33 T sav (g/l)
T.sav (g/l)
T. sav (g/l)
9
pH
9
4
8
3,8
7
3,6
6
3,4
5
3,2
4
3 0
2
4
6
8
10
12
14
idő (nap)
5
A malolaktikus fermentáció célja
A savharmónia javítása –
titrálható savtartalom csökken, pH emelkedik
Aromaösszetétel módosítása – –
tejsav, tejsavas észterek, diacetil elsődleges aromaanyagok csökkenése
A mikrobiológiai stabiltás biztosítása a palackban
Hexózok (glükóz, fruktóz) lebontása: tejsavas erjedés
Homofermentatív fajok: – –
a cukorból csak tejsavat képeznek Pediococcus damnosus, Lactobacillus plantarum
Heterofermentatív fajok: – – –
végtermékek: tejsav, szén-dioxid, etanol (ecetsav, mannit) Lactobacillus hilgardii, L. brevis, L. fructivorans, Oenococcus oeni
6
Egyéb komponensek lebontása (Oenococcus oeni)
Végtermék piroszőlősav, ecetsav, CO2
Komponens citromsav
piroszőlősav ecetsav, acetoin, diacetil vajas jelleg
pentózok szorbinsav
tejsav, ecetsav 2-etoxihexa-3,5-dién
muskátli íz!
–
A citromsav lebontása a malolaktikus fermentáció során (Oenococcus oeni) Diacetil szint megőrzése: gyors lefejtés, kénezés az MLF után SO2
citromsav ecetsav piroszőlősav O2
kémiai oxidáció
alfa-acetotejsav
diacetil
1-5 mg/l
acetoin
Diacetil szint csökkentése:
2,3-butándiol
seprőntartás, késleltetett kénezés
Nielsen and Richelieu (2000)
7
Különböző savcsökkentési eljárások hatása Chardonnay újbor érzékszervi tulajdonságaira Fajtajelleg
5
Összbenyomás
Idegen íz/illat
MLF-jelleg
0
Íz-zamat minőség
Csípős tónus
Kontroll Spontán CH35 CaCO3
CH 35
Savasság Teltség
(Horváth, 2001)
Oenococcus oeni starterkultúrák hatása Chardonnay újbor érzékszervi tulajdonságaira
Fajtajelleg
5
Összbenyomás
Idegen íz/illat
MLF-jelleg
0
Íz-zamat minőség
Csípős tónus
Savasság
Spontán Starter1 CH35 Starter3 Starter4
Teltség
(Horváth, 2001)
8
O. oeni starterkultúrás MLF összehasonlítása erjedő mustban, valamint kierjedt újborban (Chardonnay) Starter száraz borban
Starter erjedő mustban
Fajtajelleg
5
Összbenyomás
Idegen íz/illat
MLF-jelleg
0
Íz-zamat minőség
Csípős tónus
Savasság Teltség
(Horváth, 2001)
Chardonnay borok érzékszervi profilja Oenococcus oeni, valamint L. plantarum starterkultúrákkal végzett MLF után CH35 V.Plantarum
Fajtajelleg
5
Összbenyomás
Idegen íz/illat
MLF-jelleg
0
Íz-zamat minőség
Csípős tónus
Savasság Teltség
(Horváth, 2001)
9
A malolaktikus fermentáció célja
A savharmónia javítása –
titrálható savtartalom csökken, pH emelkedik
Aromaösszetétel módosítása – –
tejsav, tejsavas észterek, diacetil elsődleges aromaanyagok csökkenése
A mikrobiológiai stabiltás biztosítása a palackban
Az MLF hatása a bor mikrobiológiai stabiltására
A palackban nem idulhat be az almasavbomlás Az MLF jelentős pH emelkedést pH>3,5 eredményezhet! Káros tejsavbaktériumok szaporodásának kockázata nő (Lactobacillus, Pediococcus ) egéríz tejsavas
illósodás (pentózok lebontása) nyúlósodás glicerinerjedés, keseredés, borkősav lebomlás
Egyéb mikrobák tevékenységének kockázata nő ecetsavbaktériumok,
virágélesztők
10
A pH-érték változása vörösborokban a malolaktikus fermentáció során MLF előtt
MLF után
4 3,8
pH
3,6 3,4 3,2 3 Kékfr
Kékfr
Merlot
Cabernet
Cabernet
Cabernet
bortételek
A malolaktikus fermentáció irányitása Dr. Magyar Ildikó Szent István Egyetem Borászati Tanszék
11
A malolaktikus fermentáció optimális körülményei
Baktérium faj –
Oenococcus oeni
Technológiai fázis – – –
az alkoholos erjedéssel párhuzamosan (csak starterkultúrás beoltás esetén) must/törkölyös must az erjedés végén finomseprős újbor
Borösszetétel – – –
Lactobacillus plantarum
SO2 pH etanol
0 mg/l (max. 50 mg/l összes) >3.1 10 - 12 % (max 14 %)
Hőmérséklet: 18 - 20 oC
Oenococcus oeni
12
Mikor alkalmazzuk a starterkultúrás beoltást az MLF indukálásához?
Hagyományos nézet – – –
Az erjedés legvégén (10-15 g/l cukortartalom alatt) Kierjedés után az erjesztőtartályban vagy a finomseprős újborban Előnyök: nincs kockázata a cukor lebontásának (kevesebb tejsav, illósav) élesztők autolízise tápanyagokat juttat a borba
Újabb javaslatok (starterkultúra forgalmazók)
Az erjedés során / végső szakaszában Az élesztős beoltással együtt (ko-inokuláció) – Előnyök: Alacsonyabb vagy nulla alkohol tartalom – gyors MLF Hőmérséklet szabályozás jobban megoldható Cukorbontás kockázata? Érzékszervi minőségre gyakorolt hatás? – –
13
Az almasav tartalom változása T2
T1
Malic acid
1,8 1,6 1,4 Control
g/l
1,2
ALPHA - T1
1
BETA - T1
0,8
ALPHA - T2
0,6
BETA - T2
0,4 0,2 0 0
10
20
30
40
Time (days)
Alpha T1-T2 a - T1
Overall impression
Color Intensity 6 5
Brownish Hue
4
Persistance/Aftertaste
Az időzítés (T1/T2) összehasonlítása
a - T2
Fruity/varietal aroma
3 2 1
Buttery/Nutty
Lactic/butiric aroma
Beta: T1 kissé kedvezőbb
0
Body
Off-odours
Fruity/varietal taste
Alpha: T2 kissé kedvezőbb
Beta T1-T2
Off-taste Acidity
Astringence
b - T1
Overall impression Persistance/Aftertaste
Buttery/Nutty
b - T2
Color Intensity 6 Brownish Hue 5 4 Fruity/varietal aroma 3 2 1 Lactic/butiric aroma 0
Body
Off-odours
Fruity/varietal taste
Off-taste Acidity
Astringence
14
Az almasavbomlás menete nagyüzemi méretben, optimális körülmények között (Guld, 2002) Onococcus oeni starter beoltásafőerjedésben, tápsó adagolással Cab.S. -F43 pH 3,62
Cab.S.-F35 pH 3,38
Cab.S.-F31 pH 3,55
almasav (g/l)
4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0
5
10
napok száma
Az almasavbomlás menete nagyüzemi méretben, optimális körülmények között (Guld, 2002) Oenococcus oeni starter beoltása főerjedésben, tápsó adagolással Kékfrankos-1
almasav (g/l)
pH 3,14
Kékfrankos-2 pH 3,34
Merlot pH 3,55
4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0
2
4
6
8
10
12
14
napok száma
15
almasav felhasználás (%)
A pH hatása Oenococcus oeni törzsek almasavfelhasználására vörösborban (kénezés nélkül)
100 80 60 40 3,53 3,32 pH 3,15 2,95
20
TM*
ESP2
BG16
BS11
OSU*
ESP5
E121
BS41
0
A kéndioxid hatása Oenococcus oeni starterkultúrák almasavfelhasználására vörösborban 38 napos erjesztés során (pH 3,15)
80 60 40 0 30 SO2 60 (mg/l)
20
OSU*
BS41
BS11
ESP5
E121
0 MT01*
almasav felhasználás (%)
100
16
A pH és a kéndioxid tartalom kombinált hatása az almasavbomlás időtartamára (nap)
A pH és a kéndioxid tartalom kombinált hatása az almasavbomlás időtartamára (nap)
17
Oenococcus oeni starterkultúrák Zweigelt újborban pH 3,3 SO2 0/28 mg/l
almasav CON T ROL OSU BSHV41
tejsav
VIN IFLORA E121
EQ-MT O1 ESP5 2,5
2,5
L-lactic acid
L-malic acid
2
2 1,5 1 0,5
1,5
1
0,5
0
0
0
10
20
30
0
5
10
15
20
25
Time (days)
Time (days)
2016.10.26.
Chardonnay bor savtartalmának változása O.oeni starterkultúrák hatására (Horváth 2001) Kezdeti almasav: 3,9 g/l, pH. 3,2
T.sav (g/l)
10
Spontán Starter1 CH35 Starter3 Starter4
9 8 7 6 0
10
20
30
idő (nap)
18
A savtartalom változása Chardonnay must erjedése során Viniflora plantarum hatására CS2 élesztő
V.Plantarum + CS2
Titr. sav (g/l)
12 11 10 9 8 0
2
4 élesztő
6
8
10 12 14 16 18
idő (nap) (Horváth, 2001)
A sikertelen MLF valószínű okai (optimális pH, SO2 és hőmérséklet esetén) Tápanyaghiány Gátlóanyagok jelenléte
– – –
élesztős metabolitok: kén-dioxid, közepes szénláncú zsírsavak, …….? növényvédőszer maradványok? bakteriocinek (pl. nizin)?
Bakteriofágok
19
Lacic acid bacteria (LAB) of wines Genera
Pediococcus
typical species shape of cells damnosus cocci (cerevisiae)
fermentation lactate from glucose homolactic DL
Lactobacillus plantarum casei
rod rod
homolactic heterolactic
DL L(+)
Lactobacillus hilgardii brevis cellobiosus fructivorans Leuconostoc oenos =Oenococcus oeni
rod rod rod rod cocci (ovoid)
heterolactic heterolactic heterolactic heterolactic heterolactic
DL DL DL DL D(-)
tejsavbaktériumok
ecetsavbaktériumok
20
