DR/2004Forschungsanstalt Geisenheim
Einflüsse der Mikrobiologie
- Weinqualität und Hefeeinsatz -
Prof. Dr. Doris RauhutFachgebiet Mikrobiologie und Biochemie
Forschungsanstalt Geisenheim
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110 Jahre Hefereinzuchtstation in Geisenheim
Julius Wortmann
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Alkoholische GärungGlucose/Fructose Ethanol Kohlendioxid
C6H12O6 2 C2H5 OH + 2 CO2
Saccharomyces cerevisiae
„echte Weinhefe“
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Saccharomyces cerevisiae
Kloeckera/ Hanseniaspora
15 ° C
Zeit
Zellzahl
Saccharomyces cerevisiae
Kloeckera/ Hanseniaspora
Zeit
Zellzahl
Saccharomyces cerevisiae
Kloeckera/ Hanseniaspora
20 ° C
Zeit
Zellzahl
Saccharomyces cerevisiae
Kloeckera/ Hanseniaspora
Zeit
Zellzahl
Entwicklung der Hefepopulation wEntwicklung der Hefepopulation wäährend derhrend derGGäärungrung
Spontangärung Reinhefe-Gärung
50-90 % auf Trauben
0,3 - 2,3 % auf Trauben
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Morio-Muskat
Most
Wein
Bildung von Aromastoffen während der Gärung
Lit.: Rapp 1988
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Injektor
GC-Ofen
Detektor (FID)
Nase/Schnüffeldetektor
Trägergas
GC-Trennsäule
Gaschromatographische Bestimmung derAromastoffe des Weines
Lit.: Rapp 1988
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15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
500000
550000
Time-->
Abundance
TIC: GHM-14.D
Gaschromatographische Bestimmung der Aromastoffe - qualitativ und quantitativ -
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VerVeräänderung im Gehalt einiger Acetate bei dernderung im Gehalt einiger Acetate bei derFlaschenlagerung (Rebsorte Riesling)Flaschenlagerung (Rebsorte Riesling)
0
50
100
150
200
250
300
350
1 2 3 4 5 6 7 8
Lagezeit [Jahr]
rela
tiv
e P
ea
kh
öh
e
iso-Amylacetat 2-Phenyl-ethylacetat
Lit. Rapp 1992, modifiziert
Verlust des Gäraromas im Wein
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Stress-Faktoren fStress-Faktoren füür Weinhefen wr Weinhefen wäährendhrendder alkoholischen Gder alkoholischen Gäärungrung
Rückstände vonPflanzenschutzmitteln
ungenügendeReaktivierung der
Trockenhefe
Sulfit
NNäährstoffmangelhrstoffmangel((N-VerbdgN-Verbdg., Vitamine,., Vitamine,ungesungesäätttt. Fetts. Fettsääuren)uren) Sauerstoff-Mangel
Ethanol
niedrige Temperaturen (< 15°C)
hohe Temperaturen(>26 °C)
Nährstoff-zehrende Begleitflora (wilde Hefen, Bakterien) und deren
Hemmstoffe
Überschuss an CO2
Osmotischer Stress
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Einfluss der Bewässerung auf die Gäraktivität
Lit.: Werwitzke, Rauhut, Löhnertz, Schultz 2003
Fermentation time [days]
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
S [
/L] 0
10
20
30
40
50150
200
250MP 96 irrigated
MP 96
Fermentation time [days]
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
Tota
l yeast c
ells
0
20x106
40x106
60x106
80x106
100x106
120x106
140x106
Dead c
ells
[%]
0 %
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 %
MP 96 irrigated
MP 96
Zucker
[g/L
]
bewässertbewässert
Gärdauer [Tage] Gärdauer [Tage]H
efe
ze
llen
/ m
l
Tote
Zelle
n [%
]
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Substanz rKohlenstoff-Quel
SubstanzMenge pro Stickstoff-Quelle
Zusammensetzung eines kZusammensetzung eines küünstlichen Mostes*nstlichen Mostes*
*nach *nach JiranekJiranek, , LangridgeLangridge und und HenschkeHenschke, 1990, 1990
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Bedarf an HefenBedarf an Hefenäährstoffenhrstoffen Analysen im MostAnalysen im Most
Salze (ohne N)
Spurenelemente
Vitamine
Stickstoff-haltige
Verbindungen
nein
nein
nein
teilweise(Formolzahl, FAN-Wert,
ferm-N-Wert)
ja
ja
ja
für Hefen nahezuohne Bedeutung
Mostgewicht
Mostsäure
pH-Wert
NNäährstoffbedarf und Mostanalytikhrstoffbedarf und Mostanalytik
DR/2004Forschungsanstalt Geisenheim
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Geh
alt
[m
g/L
]
Hefestämme
Müller-Thurgau´96
4-ABA
Thr
Leu/Phen/Ileu
Gln
Arg
Einfluss von Gärsalz auf den Gehalt an Aminosäurenam Gärende bei verschiedenen Hefestämmen
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Stickstoff -
Cystein
Methionin
O-AcetylhomoserinSO2-
3SO2-
3
SO2-3
SO2-3
SO2-
4
S
Aminosäuren
Ammonium SO2
SO2-4
SO2-4S
S2-S S 2-2-Pool
Sulfat
Sulfit
StickstoffPool
Biosynthese von S-haltigen Aminosäurenin der Hefezelle
OAH
C-Quelle
Ref.: Jiranek und Henschke 1991, verändert
elementarer Schwefel
HH22SS S-KomponentenS-Komponenten
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S-SubstanzS-Substanz GeruchsschwellenwertGeruchsschwellenwert Sensorischer EindruckSensorischer Eindruck
[[ g/l]g/l]
Schwefelwasserstoff (HSchwefelwasserstoff (H22S) 10-80S) 10-80 faule Eierfaule Eier
Dimethylsulfid (DMS)Dimethylsulfid (DMS) 25-60 25-60 Spargel, Korn, MelasseSpargel, Korn, Melasse
MethanthiolMethanthiol ( (MeSHMeSH) 2-10) 2-10 faule Eier oder faule Eier oder KohlKohl
EthanthiolEthanthiol ( (EtSHEtSH)) 1,11,1 Gummi, ZwiebelGummi, Zwiebel
DimethyldisulfidDimethyldisulfid (DMDS) (DMDS) 2929 gekochter Kohl, gekochter Kohl, zwiebelartigzwiebelartig
DiethyldisulfidDiethyldisulfid (DEDS) (DEDS) 4,34,3 verbrannter Gummi, verbrannter Gummi, KnoblauchKnoblauch
ThioessigsThioessigsääure-S-methylesterure-S-methylester 300300 kkääseartigseartig
((MeSAcMeSAc)) 10-40 10-40
ThioessigsThioessigsääure-S-ethylesterure-S-ethylester 4040 schwefelartig, verbranntschwefelartig, verbrannt
((EtSAcEtSAc)) 10-30 10-30
3-(Methylthio)-1-propanol3-(Methylthio)-1-propanol 20002000 gekochte Kartoffelngekochte Kartoffeln
( (MethionolMethionol))
2-Methyl-3-furanthiol (FSH)2-Methyl-3-furanthiol (FSH) 0,4 0,4 Fleisch, HefeextraktFleisch, Hefeextrakt
Ref.: Goniak und Noble 1987, Rapp et al. 1985, Keck 1989, Soltoft 1988, Fors 1983, Meilgaard 1981, Bernath 1997
S-Komponeten - Geruchsschwellenwerte
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Chromatogramm eines Weines
ohne BöckserChromatogramm eines Weines
mit Böckser
Böckser -S-Komponenten in Weinen mit und ohne Fehlton
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A B C D E F G H I J K L M N O P Q0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Hefestamm
rel.
Pea
kfl
äch
e Synthetisches Medium
Abb.: Einfluss des Hefestammes auf die Bildung flüchtiger S-Substanzen in einem synthetischen Medium
Einfluss des Hefestammes auf die Bildung von S-Substanzen
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0/0 kg N/ha/a 0/0 kg N/ha/a+ 0,3 g/L DAHP
90/0 kg N/ha/a 90/0 kg N/ha/a+ 0,3 g/L DAHP
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1S. 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
MeSAcMeSAc
[rel
ativ
e P
eak
fläc
he]
-1995 Riesling, Rheingau-
Einfluss von Stickstoff-DEinfluss von Stickstoff-Düüngung, Gngung, Gäärsalz undrsalz undHefestHefestäämmen auf den Gehalt an mmen auf den Gehalt an ThioesternThioestern
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Thioessigsäure-S-methylester
H3C-CS-CH3
OH3C-C
OH
O+ HS-CH3
Essigsäure Methanthiol
Thioessigsäure-S-ethylester
H3C-CS-CH2-CH3
OH3C-C
OH
O+ HS-CH2-CH3
Essigsäure Ethanthiol
Schwellenwert: > 40 g/L Schwellenwert: > 2 g/L
Schwellenwert: > 30 g/L Schwellenwert: > 1 g/L
Entstehung von Fehlaromen während der Lagerung
Hydrolyse der Thioessigsäurester
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Einfluss von GEinfluss von Gäärhilfsstoffen auf die Bildungrhilfsstoffen auf die Bildungvon flvon flüüchtigen S-Substanzenchtigen S-Substanzen
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Biologischer Säureabbau – MalolaktischeGärung
Milchsäurebakterien
Oenococcus oeni
Lit.: Dittrich, 1993
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Diacetyl – Geruchsschwellenwert ~ 1mg/L
mit biologischem Säureabbau
ohne biologischem Säureabbau
Veränderung des Aromas durch BiologischenSäureabbau (Malolaktische Gärung)
Lit.: Henick-Kling et al. 1998
DR/2004Forschungsanstalt Geisenheim
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
ausreichende N-
Ve r so rgung
geringe N-
Ve r so rgung
Lalvin EC 1118
Alpha Trennung von der Hefe
Alpha Hefekontakt
SK2 Trennung von der Hefe
SK2 Hefekontakt
Einfluss des Hefestammes und der NEinfluss des Hefestammes und der Näährstoffversorgung imhrstoffversorgung imMost auf die Dauer der Most auf die Dauer der malolaktischenmalolaktischen G Gäärungrung
Ref.: Gawron-Scibek 2003
2003 Riesling Most
ausreichende N-Versorgung: Ferm-N-Wert: 32 geringe N-Versorgung: Ferm-N-Wert: 22
2003 Riesling Weine
Ferm-N-Wert < 3
ausreichende N-Versorgung im Most
geringe N-Versorgung im Most
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Einfluss des Hefestammes und der NEinfluss des Hefestammes und der Näährstoffversorgung imhrstoffversorgung imMost auf die Dauer der Most auf die Dauer der malolaktischenmalolaktischen G Gäärungrung
Ref.: Gawron-Scibek 2003
2003 Riesling Most
ausreichende N-Versorgung: Ferm-N-Wert: 32 geringe N-Versorgung: Ferm-N-Wert: 22
2003 Riesling Weine
Ferm-N-Wert < 3
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
ausreichende N-
Ve r so rgung
geringe N-
Ve r so rgung
Lalvin CY 3079
Alpha Trennung von der Hefe
Alpha Hefekontakt
SK2 Trennung von der Hefe
SK2 Hefekontakt
ausreichende N-Versorgung im Most
geringe N-Versorgung im Most
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Brettanomyces/Dekkera - Fehlaroma
Sensorische Beschreibung des Fehlaromas:Medizinalton, Lederton, speckig-animalisch,
an Pferdeschweiß erinnernd
Holzfasslagerung - Barrique
4-Ethylphenol > 0,07 mg/L
4-Ethylguajakol
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Kommerziell erhKommerziell erhäältliche Hefestltliche Hefestäämmemme
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„Geisenheimer Hefe-Finder“
ab 2004
Elektronisches Suchsystem ermittelt nach vorheriger Angabe
weinbaulicher und kellertechnischer Parameter für die Gärung
geeignete Hefestämme
Internet-Adresse
http://www.forschungsanstalt-geisenheim.de/
ÜÜbersicht zu Eigenschaften und Anforderungenbersicht zu Eigenschaften und Anforderungenvon Trockenhefenvon Trockenhefen
MG/2003
DR/2004Forschungsanstalt Geisenheim
Aktuelle ForschungstAktuelle Forschungstäätigkeitentigkeiten
Interaktion zwischen Hefestämmen
Interaktion zwischen Hefen und Bakterien
• 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
Einfluss unterschiedlicher Stressfaktoren auf
Mikroorganismen und die Bildung von Metaboliten
Aromastoffe
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Vielen Dank fVielen Dank füür Ihre Aufmerksamkeitr Ihre Aufmerksamkeit
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