HOOFDSTUK II: DE ALCOHOLISCHE GISTING Wijnmaken is een oude kunstvorm: Mesopotamië 6000 BC, Egypte 5000 BC, Grieken 2000 BC Romeinen, Europeanen, 16e eeuw de Nieuwe Wereld 1863 Louis Pasteur: kwaliteit /kwantiteit 1860 tot nu: 150 jaar innovaties Vandaag: op maat gemaakte gisten; ± 200 commerciële beschikbaar
II.1 DE STUDIE VAN DE GISTEN Oorsprong en struktuur: Pasteur 1866 voorkomen in de natuur: 80 genera, 600 soorten, 4000 rassen (zie tabel) ééncellige schimmels: cellulose membraan bevat cytoplasma waarin diverse organellen en een celkern omgeven door een kernmembraan Voortplanting: aseksueel: knopvorming, splitsing seksueel: kapselvorming met sporen
Differentiatie en klassificatie: botanische eigenschappen: sporogeen (Saccharomyces), asporogeen (Kloeckera) morfologische eigenschappen: - vorm van de cel zelf (Saccharomyces ellipsoïdeus, Kloeckera apiculata) - groepering: suspensie, vlies/kaam (Saccharomyces cheriensis) biochemische eigenschappen: - vergistbare suikers: glucose, fructose, andere: galactose - rendement: Saccharomyces ellipsoïdeus 17 a 18 gram suiker voor 1° alcohol Kloeckera apiculata 21 à 22 gram suiker voor 1° alcohol - alcohol resistentie: Saccharomyces ellipsoïdeus ; 8° tot 16 ° alcohol Kloeckera apiculata; maximaal 5° alcohol - secundaire produkten - SO2 resistentie klassificatie: genus /geslacht bepaald door botanische eigenschappen
soort bepaald door morfologische en biochemische eigenschappen ras bepaald via DNA analyse
linksboven : ellipsvormig gist, knopvorming rechtsboven : enkele cellen in sporen toestand linksonder : gist met een hoge alcoholresistentie rechtsonder : geapiculeerd gist, splitsing
Metabolisme: samensteling : 75% water 25% droge stof (suikerverbindingen, eiwitverbindingen, vetzuren, mineralen) C-bron: suikers zijn een bron van energie door respiratie of fermentatie aeroob: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 674 cal (1 g gist op 4 g suiker) anaeroob: C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 33 cal (1 g gist op 100 g suiker) N-bron: proteïnen, aminozuren, qauternaire ammoniumzouten (ammoniumfosfaat: 10-20g/hl) Vitaminen: thiamine (vitamine B1; 50mg/hl thiamine.waterstofchloride) Zuurstof: totale behoefte 10-20 mg/l per vergisting
Saccharomyces cerevisiae : licht uitgerekte cel van 8 à 9 µ lengte; hoge alcoholresistentie tot 17°; SO2-resistentie tot 250mg/l; 17 à 18 g suiker. Saccharomyces ellipsoïdeus (Saccharomyces cerevisiae–cerevisiae) Saccharomyces oviformis (Saccharomyces bayanus) is een eivormige variant (ras) met een hogere alcoholresistentie en hogere SO2-resistentie (Saccharomyces cerevisiae–bayanus)
II.2 DE ALCOHOLISCHE GISTING Historiek: 1789 Lavoisier: reversiebele reactie van zuurstof met suiker vormt alcohol en CO2 1815 Gay Lussac: C6H12O6 (180 g)→ 2 CH3CH2OH (92 g)+ 2 CO2 (88 g) 1860 Pasteur: 95% rendement, secundaire producten, gisten, anaeroob 1897 Buchner: isolatie van gisten
Reactie mechanisme: C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 33 cal Intracellulair enzymatisch gestuurd -
de alcoholische gisting is een biochemische reactie waarbij warmte vrijkomt
-
glucose wordt het snelst vergist, de vergisting van fructose verloopt trager; in beide gevallen wordt er fructose-difosfaat gevormd
Effect van aëratie op verschillende momenten tijdens de alcoholische gisting
-
aërobe fase of turbulente fase : - vermenigvuldiging van de gisten onder invloed van zuurstof die opgelost is in de most; eventueel wordt luchtzuurstof toegevoegd aan de most = aeratie - per per gram gist die gegenereerd wordt, verdwijnt er 4 gram suiker - er ontstaat CO2 met schuimvorming - weinig vorming van alcoholvorming - er komt 637 cal warmte vrij, dus koelen indien nodig
-
anaërobe fase of stille fase: - vorming van alcohol - suikers worden afgebroken tot CO2 en alcohol - tragere ontwikkeling van de gistcellen (1 g gist per 100 g suiker die verdwijnt) - er ontstaan warmte: 33 cal per mol suiker
Secundaire producten bij de vergisting van suikers: Glycerol: CH2OH-CHOH-CH2OH - vorming hoofdzakelijk tijdens de glycero-pyruvine gisting - 6 tot 10 g/l in wijn afhankelijk van het type gist, suikergehalte, SO2-gehalte, sanitaire toestand oogst, gistingstemperatuur - smaakt zoet en draagt bij tot de viscositeit (mondgevoel) Aceetaldehyde (ethanal) CH3-CHO - vorming door decarboxylatie van pyruvinezuur CH3-CO-COOH → CH3-CHO + CO2 - 20 tot 60 mg/l in wijn tot zelfs 300mg/l (Jura-wijnen, Sherry) - reageert met SO2 tot een stabiele verbinding - vluchtige, ijle geur; gemaderiseerd Azijnzuur CH3-COOH - door condensatie van 2 moleculen ethanal: 2 CH3-CHO + H2O → CH3-COOH + CH3-CH2-OH - 0.2 tot 0.3 g/l in wijn - uitgedrukt in g/l H2SO4: maximaal 0.88 g/l voor wit en rosé (18 meq/l) ; maximaal 0.98 g/l voor rood (20 meq/l)
- belangrijkste component van de vluchtige zuren in wijn; bij te hoge dosis azijngeur, azijnsteek
Barnsteenzuur COOH- CH2- CH2-COOH - steeds in lage dosis 0.6 tot 1.5 g/l in wijn Andere: - melkzuur, citroenzuur, mierenzuur, fumaarzuur, propionzuur - diacetyl (botergeur, notengeur), acetoïne (amandelgeur)
Secundaire producten afkomstig van N-verbindingen: Hoofdzakelijk hogere alcoholen worden gevormd door de-aminatie en decarboxylatie van aminozuren. Deze zijn zeer aangenaam van geur (# C > 10) en essentiële componenten van de geur van wijn. (CH3)2-CH-CH2-CHNH2-COOH + H2O → (CH3)2-CH-CH2-CH2OH + NH3 + CO2 (Leucine) isoamylalcohol
Esters afkomstig van parallelle enzymatische reactie (biochemische esters): - door reactie van een zuur met een alcohol: bv. Ethylacetaat ontstaat uit azijnzuur en ethanol waarneembaar bij lage dosis (0.15 – 0.20 g/l); de geur van lijm ”Velpon”; CH3-COOH + CH3CH2-OH → CH3-COO-CH2CH3 - vluchtige esters met fruitgeur: banaan, appel, perzik - minder vluchtige esters: noten, boter
II.3 INVLOED VAN FYSISCHE EN CHEMISCHE AGENTIA II.3.1 INVLOED VAN FYSISCHE FACTOREN Inwerkend op de gisten: - temperatuur: in most actief vanaf 10 °C tot 45 °C; maximum bij 30° C sporen blijven levensvatbaar van –200 °C tot 120 °C - druk: verhindert CO2 uitwisseling (bewaarmethode druivensap bij 8 atmosfeer) - UV-licht: bactericide werking -IR –licht: opwarming Inwerkend op de gisting: - temperatuur: wet Van’t Hoff: voor elk stijging met 10°C verdubbelt de snelheid tussen 20°C en 30°C verwerken de gisten per 1 °C , 10% meer suiker.
Vergisting van most bij verschillende temperaturen na 2 dagen na 4 dagen na 7 dagen na 15 dagen
20° C
25° C
30° C
35°C
0 22 95 145
36 107 167 176
60 123 172 176
75 127 145 148
De most had 178g/l reducerende suikers De tabel geeft de vergiste suiker aan op verschillende tijdsstippen (in g/l)
Eerste wet: de vergisting verloopt vlugger bij hogere temperaturen
Vergisting van most bij verschillende temperaturen Temperatuur 20° 25° 30°
Most 1 96 89 86
Most 2 105 98 78
35°
69
68
Maximum van de gistpopulatie bij vergisting met ruime verluchting (106 / cm3)
Tweede wet: de gistpopulatie is hoger bij lage temperatuur Vergisting van most bij verschillende temperaturen, (suikerrijke Sauternes-most) Temperatuur 10° 15° 20° 25° 30° 35°
Begin vergisting na 8 dagen 6 dagen 4 dagen 3 dagen 36 uur 24 uur
Alcoholgehalte 16,2° 15,8° 15,2° 14,5° 10,2° 6,0°
Eerste wet: de gisting start sneller bij hogere temperatuur Tweede wet: de gisting is efficiënter bij lagere temperatuur
II.3.2 INVLOED VAN CHEMISCHE AGENTIA Inwerkend op de gisten: - de most: suikers (inhibitor vanaf 250 – 300 g/l; < 75% water), tannine (inhibitor vanaf 5 g/l) fungiciden, botryticine - de wijnmaker: zuurstof versnelt de vergisting; antiseptische werking van SO2 (max. 200 mg/l) en sorbinezuur (max 200 mg/l) gistvoeding: ammoniumfosfaat, vitamine B1 - gegenereerd door de gisten zelf: alcohol, “killerfactor” Inwerkend op de gisting: - versnellend: suiker (min. 20 g/l), ethanal (lage dosis), pyruvinezuur, sterolen en vetzuren met lange ketens afkomstig uit de schil - vertragend: ethanal (hoge dosis), CO2, vetzuren C8 en C10 gevormd tijdens de gisting.
Het effect van gistvoedingszout of ammoniumfosfaat (20 g per hl) op het verloop van de alcoholische gisting
II.4 DE SPONTANE OF "INDIGENE" GISTING
Gistsoorten die voorkomen bij de vinificatie Brettanomyces intermedius Candida intermedia, krusei, parapsilosis, rugosa, sake, saloni, vini, zeylanoïdes Hanseniaspora osmophila, uvarum, valbyensis Hansenula anomala, subpelliculosa Kloeckera apiculata, africana, corticis, javanica Kluyveromyces veronae Metschnikowia pulcherrina Pichia fermentans, membranaefaciens, vini Saccharomyces aceti, bailii, bayanus, capensis, chevalieri, coreanus, delbrueckii, ellipsoideus, exiguus, fermentati, florentinus, globosus, heterogenicus, insconspicuus, italicus, oviformis, prostoserdovii, rosei, rouxii, uvarum Saccharmomycodes ludwigii Schizosaccharmomyces pombe, malidevorans Torulaspora rosei Torulopsis stellata
KLOECKERA, HANSENIASPORA, CANDIDA
- vertegenwoordigen 50% tot 75% van de gisten aanwezig op druiven - vormen 3 à 4 % alcohol - hebben geen negatieve invloed tijdens een "macération préfermentaire à froid"
SACCHAROMYCES, SCHIZOSACCHARMOMYCES, TORULASPORA, BRETTANOMYCES
- zijn in mindere mate aanwezig bij de start van de alcoholische gisting - worden actief vooral boven de 2 % à 4 % alcohol
Percentages van de verschillende klonen in most en wijn verschillen van streek tot streek en van jaar tot jaar afhankelijk van volgende parameters : - temperatuur, regenval en andere klimatologische invloeden - bodem, bemesting, irrigatie - canapé handling - gebruik van fungiciden - insecten - oogstmateriaal, transporttijd - keldermateriaal
Research Inter-Rhône jaargangen 2000 en 2001
Spontane (indigene) gisting - traag, risicovol (niet volledig, off-flavors) - meer glycerol en poly-olen dus voller en ronder in de mond - trage start; zuurstof kan met anthocyanen en polyfenolen reageren tot stabielere kleurcomponenten
Geïnduceerde (door inoculatie) gisting - vooraf SO2 toedienen om de natuurlijke flora te onderdrukken Het effect van indigene gisten, Saccharomyces en niet-Saccharomyces, op geïnoculeerde culturen werd reeds aangetoond ! - snel, volledig en betrouwbaar, constante kwaliteit, - reproduceerbare (typische ?) organoleptische eigenschappen.
II.5 REINGISTCULTUREN 1890: Müller-Thugau, Duitsland : eerste toepassing reingistcultuur 1965: eerste 2 commerciële gistsoorten: primaire rol = efficiënte omzetting vandaag: hogere eisen: aromaticiteit, typiciteit druiven variëteit, aangepast aan wijnbouw- en kelderpraktijken
II.5.1 Geselecteerde gisten
Identificatie via: - chromatografie (vetzuren) - electroforese: eiwitten, DNA fingerprint, Chromosomen fingerprint - "genetic tagging"
I
II.5.2 Hybridisatie of Breeding (kweken) - Hybride gisten
bv . alcohol reductie: Saccharomyces cerevisiae is te weinig specifiek: 16,5 tot 17 g/l voor 1° alcohol,
dus maximaal 0.5 ° verschil. Nodig zijn 1 à 2 ° alcohol verlaging
II.5.3 Genetisch gemanipuleerde gisten (GMO)
II.5.4 Commercieel beschikbare gisten "Anchor" Zuid-Afrika: www.anchorwineyeast.com: hybride wijngisten (cerevisiae x bayanus) brengt als eerste een hybride reingist op de markt in 193 "Lallemand" Canada: www.lallemand.com: geselecteerde gisten "Uvaferm", Enoferm", Lalvin"
"Maurivin" Australië: www.maurivinyeast.com : geselecteerde en hybride gisten "Next Generation"
"Erbsloh" Duitsland: www.erbsloeh.com: geselecteerde gisten "Oenoferm"
"Laffort" Bordeaux: www.laffort.com: geselcteerde en hybride gisten "Actiflore, "Zymaflore"
Martin Vialatte Champagne: www.martinvialatte.com: geselecteerde gisten "Vitilevure" Vitilevure Sauvignon : versterking van de typische Sauvignon Blanc aroma’s : cassis en exotisch fruit Vitilevure Chardonnay : versterking van de finesse en de komplexiteit van het aroma Vitilevure 58W3 : versterking van florale en kruidige aroma’s (elzas-type) Vitilevure MO5 : versterking van komplexiteit en mondvolume (elevage sur lie)
II.6 HEROPSTARTEN VAN EEN STILGEVALLEN ALCOHOLISCHE GISTING Oorzaak: - gebrek aan nutriënten: N2, O2, vitaminen, mineralen - inhibitie van de groei of het metabolisme van de gist: vetzuren, ethanol, temperatuur, secundaire producten Hoe voorkomen: - tal van commerciële producten beschikbaar - goede rehydratatie van de gist Stilvallen blijft mogelijk door: - vroegtijdige contaminatie met ongewenste micro-organismen - foute of falen van de thermoregulatie - te sterke klaring van de most - foute evaluatie van het alcoholgehalte
Protocol voor het heropstarten van 1000 liter wijn: 1) behandeling van de wijn: - T < 20 °C - sulfitering met 2 tot 6 g/hl afhankelijk van de analyse - toevoegen van schors van dode gistcellen om het milieu te ontgiften (200 g voor witte en rosé wijnen; 400 g voor rode wijnen) - oversteken na 48 à 72 uur 2) rehydratatie van de reingist voor het heropstarten - gebruik een gist met hoge alcoholresistentie - richtlijnen rehydratatie zie producent (temperatuur van het water 35°C - 43 ° C ; verhouding hoeveelheden 1:10)
3) bereiding van de initiële giststarter (totaal = ± 17 liter) - gerehydrateerde gist - 9 liter water op kamertemperatuur - 6 liter wijn - 1500 g suiker
- 12 g gistvoeding - bij 20 °C - 25 °C gedurende 24 h 4) successieve acclimatisatie stap 1: toe te voegen aan de giststarter (totaal = ± 45 l) -
15 liter wijn 9 liter water 3 kg suiker 24 g gistvoeding 20 °C - 25 °C aanhouden gedurende 24 h
stap 2: toe te voegen aan volume stap 1 (totaal = ± 100 l) -
46 liter wijn 6 liter water 3 kg suiker 50 g gistvoeding 20 °C - 25 °C aanhouden gedurende 24 h
stap 3: facultatief bij zeer moeilijk wijnen toe te voegen aan volume stap 2 (totaal = ± 200 liter) - 100 liter wijn - 20 °C - 25 °C aanhouden gedurende 24 h
5) volume stap 2 (of stap 3) toevoegen aan het resterende volume wijn - totaal volume = ± 1033 liter - 20°C aanhouden
APPENDIX I DE IDEALE WIJNGIST Gistings eigenschappen Snelle start van de gisting Hoge efficiëntie van vergisting Hoge ethanol tolerantie Hoge osmose tolerantie Laag temperatuur optimum Matige biomassa productie
Smaak en geur karakteristieken
Technologische eigenschappen Hoge genetische stabiliteit Hoge sulfiet tolerantie Lage sulfiet bindende activiteit Weinig schuimvorming Snelle flocculatie Compact sediment Weerstand bij uitdroging "Killer" eigenschappen Genetisch gemarkeerd Proteolytische acitiviteit Lage stikstof behoefte
Metabolische eigenschappen
Lage sulfide/DMS/thiol productie Lage productie van vluchtig zuur
Lage sulfiet vorming Lage biogenese van amine
Lage productie van hogere alcoholen
Lage ethyl-carbamaat (ureum) vorming
Hoge glycerol productie
Vorming van pectinase (betere klaring)
Lage productie van H2S
Vorming van glucanase (smaak)
Lage esterase activiteit Verhoogde autolyse
APPENDIX II CO- INOCULATIE Toepassing van 2 verschillende reingisten op eenzelfde most: - Saccharomyces + Saccharomyces - Saccharomyces + non-Saccahromyces
Co-inoculatie: - sterkste gist is dominant ? - wetenschappelijk onderzoek naar bepalende parameters Voordelen: - meer geur en smaak complexiteit en intensiteit (cfr. indigene gisten) - verhoogde zekerheid, minder risico bv. aromatische gisten kunnen ofwel aromatische precursoren "vrijzetten" of aromatische precursoren "omzetten" . Zelden zijn deze 2 eigenschappen in één enkele gist aanwezig.
Saccharomyces cerevisae + Saccharomyces uvarum Saccharomyces uvarum: - noordelijk gelegen wijngaarden - laatgeoogste druiven: Vendanges Tardive, Auslese, Sauternes, Amarone Eigenschappen: - vergist bij lagere temperaturen: 6° C tot 10°C - weinig vluchtig zuur - veel fermentatie aroma's ( phenyl-2-ethanol = rozengeur) - lage alcohol resistentie - vormt systematisch appelzuur en barnsteenzuur gezamenlijk inoculatie in gelijke hoeveelheden = 106 cellen/ml start bij 14 ° C gedurende 72 h: uvarum nadien verhoging tot 18 °C: cerevisiae
Saccharomyces cerevisae + Torulaspora delbrueckii Torulaspora debrueckii: - ontwikkelt zich aanvankelijk bij de start van een indigene gisting Eigenschappen: - ageert tegen contaminerende gisten zoals Brettanomyces - consumeert vluchtige zuren - induceert aromatische complexiteit en intensiteit.
Sequentiële inseminatie
