Beeinflussung der analytischen und sensorischen Qualität von Weißwein in Abhängigkeit der Mostzusammensetzung unter besonderer Berücksichtigung schwefelhaltiger Komponenten

Abstract

Der Klimawandel, der seit einigen Jahrzehnten beobachtet werden kann, hat einen direkten Einfluss auf die Weinbereitung. Neben einer Erhöhung der Durchschnittstemperatur ist damit zu rechnen, dass die zunehmende Variabilität von Wetterereignissen das größte Problem für die Kultivierung von landwirtschaftlichen Produkten darstellen wird. Im Fall des Weinbaus kommt es zunehmend zu heterogenen Reifezuständen der Weintrauben und heterogenen Mostqualitäten als Folge von Trockenheit oder starken Niederschlagsereignissen. Das Weinbaugebiet Rheingau, das auf dem 50. Breitengrad liegt und klimatisch als Cool Climate Region einzustufen ist, ist bereits heute mit jährlich veränderten Bedingungen hinsichtlich Trockenstress, mikrobiellem Befall der Trauben und Nährstoffversorgung der Moste konfrontiert. Entsprechend dieser Heterogenität sind Oenologen zukünftig immer mehr aufgerufen unterschiedliche Strategien zur Optimierung der alkoholischen Gärung einzuleiten, um dauerhaft die höchst mögliche Weinqualität zu produzieren. Die vorliegende Arbeit umfasst zwei Teile. Der Teil 1 beschäftigt sich mit dem Thema der Beeinflussung der Aromabildung durch Reinzuchthefen und Hefenährstoffe im Verlauf der Gärung. Der Teil 2 behandelt flüchtige und nicht-flüchtige schwefelhaltige Komponenten, die als Folge einer unterschiedlichen Mostzusammensetzung von der Hefe im Laufe der alkoholischen Gärung gebildet werden. Beide Themenbereiche werden durch eine Kombination aus verschiedenen Versuchsanstellungen beleuchtet. Im Teil 1 konnte deutlich gezeigt werden, dass Hefenährstoffe einen starken Einfluss auf die Gärleistung, die Hefezellzahl und die Aromabildung haben. Die klassische Zugabe aus Diammoniumhydrogenphosphat (DAHP), Hefezellwänden und Thiamin zeigte dabei die gleiche hohe Gärförderung wie eine neu zusammengesetzte komplexe Kombination aus Einzelnährstoffen, die teilweise nicht laut Verordnung (EG) 606/2009 zugelassen ist. Grundsätzlich konnte gezeigt werden, dass eine effektive Nährstoffgabe eine Reduzierung der höheren Alkohole, eine Erhöhung diverser Ethylester und eine Reduzierung der Fettsäureethylester bewirkt. Das bekannte 2-Phenylethanol, das als sensorisches Attribut an Rosen erinnert lag bei N-haltigen Varianten deutlich reduziert vor. Die Varianten konnten anhand der Stärke der Beeinflussung in Gruppen eingeteilt werden und deutlich zwischen Nährstoffvarianten ohne nennenswerten Einfluss und Nährstoffvarianten mit hohem Einfluss unterschieden werden. Die von der Hefe bevorzugt aufgenommenen Aminosäuren waren Glutamin, Threonin und Serin. In einigen Varianten wurde Prolin im Jungwein in höheren Konzentrationen gefunden, als im Most. Im Rahmen einer Hauptkomponentenanalyse (PCA) der Aromastoffe konnte die Gruppierung, die sich in den verschiedenen anderen Ergebnissen bereits abzeichnete, bestätigt werden. Im Teil 1 wurde außerdem in einem Vergleich von 35 kommerziellen Reinzuchthefestämmen demonstriert, wie variationsreich die Vergärung mit Reinzuchthefe sein kann. Die verwendeten Hefestämme unterschieden sich sehr stark in ihrer Bildung von Sulfiten (Streuung von 3 bis 57 mg L-1 Gesamt-SO2) und SO2-Bindungspartnern, wobei eine positive Korrelation zwischen der Bildung von SO2 und Acetaldehyd gefunden werden konnte. Hohe Unterschiede gab es auch bei der Bildung von Aromastoffen. Mittels einer Clusteranalyse konnten anhand der Aromastoffe vier verschiedene Gruppen identifiziert und charakterisiert werden. Im Teil 2 konnte ein direkter Zusammenhang zwischen der Anwesenheit im Gärmedium sowohl von Netzschwefel, als auch von Glutathion (GSH) und der Bildung von Schwefelwasserstoff (H2S), und darüber hinaus von Ethylmercaptan (EtSH), Thioessigsäure-S-methylester (MeSAc) und Thioessigsäure-S-ethylester (EtSAc) gezeigt werden. Außerdem wurde deutlich, dass die SO2-Bildung auch von der Rebsorte mit ihrer spezifischen Mostzusammensetzung abhängt. Sulfat, das natürlicherweise im Most enthalten ist, kann z.B. als Vorstufe von der Hefe aufgenommen und stammspezifisch in SO2 umgewandelt werden. Wenn GSH einem stickstoffunterversorgten Most zudosiert wird, kann es von der Hefe als N-Quelle genutzt werden und dabei erhöhte Mengen an unerwünschten flüchtigen S-haltigen Verbindungen bilden. Die Bildung von Schwefelwasserstoff (H2S) unter bestimmten Bedingungen konnte anhand verschiedener Feldversuche auf ihre Praxisrelevanz getestet werden. Ein Versuch behandelte dabei die Ursache der Netzschwefelrückstände, die Ergebnisse erlaubten aber keinen Rückschluss auf relevante Restmengen an Netzschwefel im Most. Stickstoffarmut im Most konnten jedoch in einem Versuch als Ursache für die Bildung von niedrig-siedenden Schwefelverbindungen unter Praxisbedingungen bestätigt werden. Zusätzlich zeigte sich ein positiver Zusammenhang zwischen Netzschwefelapplikationen im Weinberg und der Bildung von SO2 im Laufe der Gärung, dieser Zusammenhang wurde in der Literatur bisher nicht beschrieben. Global climate change can be observed for decades now and it can be stated that it has a direct influence on viticulture and winemaking. Besides the increase of the average temperature, the greatest challenge for cultivating agricultural products will be the increased variability in weather events. In the case of viticulture this might result in heterogeneous states of ripeness and in the consequence heterogeneous qualities of must as a consequence of either long dryness periods or strong rainfalls. Rheingau grape growing region is located on the 50th parallel and can be allocated to Cool Climate Viticulture . But during the last years it was confronted to significant yearly changes in regard to dryness, microbial infections and the nutritional level of the grape must. As a consequence to heterogeneous conditions oenologists will be challenged more and more to adopt winemaking strategies in order to optimize alcoholic fermentation and continuously produce high quality wines. This thesis includes two parts. Part 1 is about the influence of different yeast strains and different yeast nutrition on aroma formation in the course of alcoholic fermentation. Part 2 deals with volatile and non-volatile sulphur containing compounds produced by yeast as a consequence of different must composition during alcoholic fermentation. Both topics were investigated by a combination of different trials. In part 1 it could be shown, that yeast nutrients have a strong impact on fermentation performance, yeast growth and aroma formation. The classical additions of DAHP, yeast cell walls and thiamine showed the same effect as a designed combination of various single compounds, which are not yet allowed by Regulation (EC) 606/2009. Basically it could be demonstrated that an effective nutrient addition can reduce the concentration of higher alcohols, decrease the concentration of various ethyl esters and reduce the concentration of fatty acid esters, significantly. The well-known 2-phenylethanol, which is supposed to remind the smell of roses, was reduced by N-containing nutrient additions. The variants could be grouped according to the strength of their impact, distinguishing clearly between nutrient additions with low and strong impact. The preferred amino acids assimilated by the fermenting yeast were glutamate, threonine and serine. Some variants showed an increase in proline concentration in the young wine compared to the concentration in the must. Performing a Principal Component Analysis (PCA) on the produced aroma compounds, the specific grouping of variants, which was established according to former results could be confirmed. Part 1 included also a comparison of 35 commercial yeast strains demonstrating how various the application of selected yeast strains can be. The applied yeast strains showed huge differences in their formation of sulfites (range from 3 to 57 mg L-1 total SO2) and SO2-binding compounds, whereas there was a positive correlation between the formation of SO2 and acetaldehyde found in these samples. Major differences could also be found in the formation of aroma compounds using cluster analysis. Four different groups could be created and characterized. In part 2 it could be concluded that there was a direct relation between the presence of wettable sulfur (S) and glutathione (GSH) in the must and the formation of hydrogen sulfide (H2S), ethanethiol (EtSH), thioacetic acid -S- methyl ester (MeSAc) and thioacetic acid -S- ethyl ester (EtSAc). In addition to that it was shown that the formation of SO2 depends on the grape variety or the specific composition of the must. Sulfate was assimilated by yeast, resulting in the formation of SO2. This observation was strongly strain dependant. If glutathion is added as exogenous substance, it could disturb the natural balance between nitrogen and GSH concentration, resulting in the formation of sulphur off-flavours. The formation of hydrogen sulfide (H2S) under certain conditions could be tested in field trails for practical relevance. One trial investigated the aspect of sulfur residues in the must. The results showed that relevant residues of wettable sulfur, causing an unpleasant reduced S off-flavour, could not be found. Whereas nitrogen starvation in the must could be confirmed in another trial as the reason for increased amounts of low volatile sulfur compounds during fermentation. Additionally, a positive correlation between the amount of applied wettable sulphur in the vineyard and the formation of SO2 by yeast in the course of fermentation could be found. This aspect is not described in recent according literature.