A mikroorganizmusok szerepe a borászatban
Alkoholos erjedés
Almasavbontás
Borkezelések
Borbetegségek kialakulása
Az alkoholos erjedés legfontosabb hatásai
Must
Bor
.
Etanol (11%), Cukor<2g/l
cukor Anaerobiózis
élesztők
pH: 3,0 - 3,8
Almasav Borkősav
Almasav = Borkősav
Aminosav, NH4, vitaminok
A.sav, NH4, viitam. + Aromaanyagok
Az almasavbontás hatásai
Etanol (11%), Cukor<2g/l
Etanol (11%),
pH: 3,0 - 3,8 Almasav Borkősav A.sav, NH4, viitaminok + Aromaanyagok
Tejsavbaktérium
pH: 0,1 - 0,2 Borkősav = Almasav Tejsav A.sav, NH4, viitamin + Aromaanyagok
Az érlelés alatti változások
Etanol (11%), Cukor<2g/l pH: 3,0 – 4,0 Almasav, tejsav Borkősav A.sav, NH4, viitam. + + Aromaanyagok
További mikrobiológiai átalakulások Élesztők, tejsavbakt., ecetsavbakt.
Szorbinsav Szűrések Hőkezelések
Élesztőgomba (Saccharomyces cerevisiae)
A borokban jelen lévő tejsavbaktériumok Oenococcus oeni
Lactobacillus sp.
Az élesztők tápanyagszükséglete TÁPANYAG
FUNKCIÓ
HIÁNY A MUSTBAN ELŐFORDUL-E?
• Szénforrás (glükóz)
• N (NH4, aminosavak) • Lipidek telített zsírsavak telítetlen zsírsavak szterolvegyületek
energia, sejtfal, tartalék tápanyag
nem
Fehérje-szintézis
igen nem
Membránok felépítése
• Vitaminok tiamin biotin nikotinsav pantoténsav mio-inozitol
igen igen
Enzim alapanyagok lipid-anyagcsere
nem
Az élesztősejtszám zárt rendszerben
Állandósuló fázis Log élősejtszám
Sejtpusztulás fázisa Exponenciális fázis
Lag fázis
Idő
Az erjedést gátló tényezők • alkohol •SO2 • Növényvédőszer maradványok •Túl magas cukorkoncentráció • Alacsony (magas) hőmérséklet •Szorbinsav •Rövid szénláncú zsírsavak
A kénessav állapota a pH függvényében
A kénessav hatása az élesztősejtben
Tiamin-lebontás Fehérje,DNS szintézist módosítja
A szorbinsav (kálium-szorbát)
Szorbinsav (2,4 headiénsav) Legális dózis: 200 mg/l
268 mg/l káliumszorbát
A tejsavbaktériumok lebonthatják
2-eoxi-hexa-3,5 dién
Muskátliíz
A hőkezelés hatása az élesztő sejtszámra
Kezelés időtartama
D: tizedelési idő Nt: maradék sejtszám N0: kezdeti sejtszám
Élesztők, baktériumok: D érték 65 oC-on 1 perc alatt Pasztőrözés: 80-90 oC-on 10-20 másodpercig
A hőmérséklet hatása a tizedelési időre
A rövid szénláncú zsírsavak hatása az élesztőre
sejtfal plazmammembrán
Periplazmatikus tér mitokondrium
Sejtmag a kromoszómákkal plazmid Mitkokondriális DNS
Riboszómák
Endoplazmatikus retikulum
Az élesztők szaporodása
• •
Az ivaros szaporodás ritka az erjedés alatt
Ivartalan szaporodás: sarjadzás (egy vagy két sarjadzási pólus sejtenként •
Hasadással (bizonyos fajok)
A szőlőn található mikroorganizmusok
Oxidatív élesztők (Rhodotula) Penészgombák Ecetsavbaktériumok Tejsavbaktériumok
Vadélesztők (Kloeckera, Candida) Saccharomyces cerevisiae
A különböző fajok az erjedés során
Szőlő
must, erjedés eleje erjedés > 4% alk
Borok érlelése, tárolása
Sejtszám (db/cm3)
Az élesztőfajok változása az erjesztés során
Saccharomyces
Nem Saccharomyces
Erjedés napjai
Élesztőfajok FAJÉLESZTŐK Saccharomyces cerevisiae (általános fajélesztő)
• •
•
Saccharomyces bayanus (magas cukortartalmú mustokhoz) VADÉLESZTŐK Schizosaccharomyces (borhibák + almasav •
alkohol átalakítás)
Zigosaccharomyces (borhibák-kénessav és alkoholtűrő) • •
Brettanomyces (borhiba: etil-fenol képzés) Candida, Pichia, Hansenula fajok: virágélesztők
A vadélesztők alkohol- és kénessavtűrése rosszabb!
A spontán erjesztés vagy beoltás? • -
Előny Technikailag egyszerű Időnként „komplexebb” borok Sok élesztőtörzs jelenléte? Kis pincészeteknél az erjedés megakadása kisebb problémát jelent
Hátrány - Erjedési hibák gyakoribbak - Egy ismeretlen tulajdonságú -élesztő szaporodik el -erjedés megakadása
A szénhidrát anyagcsere az erjedés során
1 glükóz + 2 ADP
2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 24 kcal
glükóz
piruvát
Termin. ox.
Erjedés
Etanol, CO2
Az élesztők glükóz és fruktózfogyasztása
fruktóz
glükóz
Erjedési melléktermékek képződése 1. Glicerin (4-15 g/l)
G-6-P
glükóz
A magas kénessavszint növeli a glicerin mennyiségét!!!
F-6-P F-1,6P Dihiroxi-Ac-
Glic.ald
Glicerin-3-p
glicerin
Glic. Sav Glic. Sav Glic. sav
ecetsav etanol
P-enol-piruvát Acetaldehid
Piruvát
Erjedési melléktermékek képződése 2. Ecetsav (0,3-0,8g/l) • 0,8 g/l felett kellemetlen • Az élesztőtörzstől függ a mennyisége • A jelenléte fontos a lipid-anyagcserében •Túltisztított mustokban a mennyisége növekszik • A nagyobb cukortartalmú mustok esetén növekszik a mennyisége 3. Borostyánkősav (200-300 mg/l) 4. Tejsav <100 mg/l 5. Glikogén (poliszacharid) 6. trehalóz/diszacharid
Alkoholkihozatal az erjedés során
1 glükóz
2 etanol + 2 CO2
A glükóz kb. 93 %-ból képződik etanol 1-6 g/l (átlagosan 3 g/l) a biomasszára 4-9 g/l (átlagosan 7 g/l) a glicerinképzésre 2 g/l pedig a különböző melléktermékekre fordítódik
Tényleges alkoholkihozatal: 16,8 g cukor
1 v/v% alkohol
Teljes erjedésben való cukor-adagolással a cukorkihozatal javul
A N anyagcsere •
•
•
•
Az élesztők nem tudják felhasználni a fehérjék és peptidek N tartalmát Kizárólag az aminosavak és a szabad NH4 ionok számítanak N forrásnak Az aminosavak közül a prolin nem vesz részt az élesztő metabolizmusában A N hiány a leggyakoribb oka az erjedés megakadásának
A must N-összetétele N-forrás Ásványi N
%-os arány 3-10 %
Aminosavak 25-30 % Peptidek
25-30%
Fehérjék
3-10%
Nukleinsav, vitamin, egyéb
Mikromennyiségb en
Nassz. (mg/l)
A mustok asszimilálható N-tartalma
Az erjedési idő és az asszimilálható N összefüggése
N- hiány esetén adagolható tápanyagok
• diammónium-foszfát (NH4)2HPO4 • diammónium-szulfát (NH4)2SO4 • 300 mg/l mennyiségben használható fel (63 mg/l tiszta N hatóanyag) • A legjobb az erjedés elején adagolni (50 % cukor-fogyás után hatástalan!!!) • Túl nagy mértékű adagolásával az erjedési hőmérséklet és a karbamid-képzés nő
Észterképződés és lipid-anyagcsere
Erjeszthető cukrok
piruvát acetaldehid
etanol
Acetoin diacetil α-hidroxisavak
acetolakát
Acetil-KoA
Lipidek, zsírsavak
Szulfátok szulfitek
α-ketosavak
aminosavak
Aldehidek Többértékű alkoholok
Észterek
Szterol-vegyületek
Ergoszterol (az élesztő képzi)
Szitoszterol ( mustban található)
Az erjedési hőmérséklet hatása •
10-35 oC között lehetséges
• •
Fehérborerjesztés: max 20 oC-on Vörösborerjesztés: 25-30 oC-on
•
A nagyobb hőmérsékleten gyorsabb az erjedés
•
Irányított erjesztés: legjobb a CO2 fogyás alapján irányítani
Az erjedési hőmérséklet hatása
A musttisztítás hatása az erjedésre Minél tisztább mustot erjesztünk, annál tovább tart az erjedés: •
A must lipidtartalma csökken
•
A sejtek alkoholtűrése romlik
•
A rövid szénláncú zsírsavak mennyisége nő
•
A védőkolloidok mennyisége csökken: az élesztősejtek érzékenyebbek a toxikus anyagokra
•
Az illósavak mennyisége nő
•
A kéntartalmú vegyületek mennyisége csökken
•
A vegetális ízeket adó C6 aromaanyagok mennyisége csökken
A fehérborkészítés lépései
Pektinbontó enzim
préselés
must Zavaros must
Erjedés vége Fejtés szűrés
ülepítés 18 óra-20 oC
borkezelések
Alkoholos erjesztés 16-20 oC
Az üledék kémiai összetétele
Az összetevő mennyisége • Összes cukor • Nitrogén • Hamutartalom • Pektintartalom • Lipidtartalom
Zavaros must
ülepítés 18 óra -12 oC
Az üledék gazdag: • oleinsavban (C18) • linolénsavban (C18) • palmitinsavban (C16)
Az erjedés időtartama (nap)
A musttisztítás hatása az erjedés időtartamára
Zavarosság (NTU)
