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Einfluss der Versorgung mit hefeverwertbarem Stickstoff auf das Aroma des Weines

von Jens Rüdiger (Autor) Andreas Frickel (Autor)

Seminararbeit 2013 31 Seiten

Chemie - Lebensmittelchemie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Einleitung

2 Hefeverwertbarer Stickstoff und deren Begrifflichkeiten

3 Einflussfaktoren auf den hefeverwertbaren Stickstoff

4 Hefenährstoffe

5 Schwefelverbindungen
5.1 Schwefelhaltige Verbindungen und ihr negativer Beitrag zum Wein
5.2 Schwefelhaltige Verbindungen und ihr positiver Beitrag zum Weinaroma

6 Untypischer Alterungston (UTA)

7 Einfluss der Stickstoffversorgung auf die Bildung von Ester
und höheren Alkoholen

8 Diskussion

9 Literaturverzeichnis

10 Anhang
10.1 Schematische Darstellung der wichtigsten Stickstoffquellen und
Verbräuche aus dem Weinberg bis zum Wein
10.2 Einflüsse der Traubenverarbeitung auf den Gehalt des
hefeverwertbaren Stickstoff

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Durchschnittlicher Aminosäurebedarf von Saccharomyces cerevisiae

Abb. 2: Mögliche Ursachen einer Verminderung der hefeverwertbaren
Nährstoffe im Most

Abb. 3: Ferm-N-Wert und hefeverwertbarer Aminisäurestickstoffgehalt
verschiedener Rebsorten, Freiburg-Baden

Abb. 4: Schwefelwasserstoffwechsel der Hefe

Abb. 5: Schematische Darstellung der Gewinnung von 3MH

Abb. 6 Einfluss der Stickstoffquelle und deren Konzentration auf die
Freisetzung von 3MH und 3MHA

Abb. 7 Effekt des Zusatzes von DAP auf die Umsatzausbeute und den späteren Gehalt von 3MH und 3MHA in Mosten aus dem Languedoc und Gers

Abb. 8: Konzentration von AAP in Abhängigkeit der Stickstoffdüngung

Abb. 9: Bildung von flüchtigen Aromastoffen in Abhänigkeit der Konzentration
an hefeverwertbarem Stickstoff

Abb. 10: Sensorische Eigenschaften eines Chardonnay-Weines in Abhängigkeit an hefeverwertbarem Stickstoff

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Bedarf an hefeverwertbarem Stickstoff bei unterschiedlichen
Zuckergehalten

Tab. 2: Negative schwefelhaltige Aromastoffe im Wein

Tab. 3: Bildung von H2S und dessen Gehalte in Anhängigkeit der Zeit

Tab. 4: Positive schwefelhaltige Aromastoffe im Wein

1 Einleitung

Stickstoff (N) ist essenziell für den Stoffwechsel und die Vermehrung von Hefen. Durch N wird die Proteinsynthese der Hefe sowie die Zuckeraufnahme in die Zelle möglich. Somit ist Stickstoff ein unerlässlicher Nährstoff für die alkoholische Gärung des Mostes, den biologischen Säureabbau im Wein und der zweiten Gärung in Form der Versektung. Die Höhe der Stickstoffverfügbarkeit im Most hat somit einen direkten Einfluss auf die Gärung und die damit einhergehende Aromenbildung. Ein zu geringer Gehalt an hefeverwertbarem Stickstoff kann zu Gärproblemen mit der Folge von restsüßen Weinen führen. Zudem entscheidet die Höhe an hefeverwertbarem Stickstoff über erwünschte und unerwünschte flüchtige Gärungsprodukte (z.B. Ester und höhere Alkohole) sowie über die Konzentration an SO2-Bindungspartner. Ist der Gehalt an hefeverwertbarem Stickstoff zu gering, kann dies zur Bildung des nach faulen Eiern riechenden Schwefelwasserstoffs (H2S) führen. Aus H2S bildet die Hefe eine Vielzahl anderer schwefelhaltigen Aromastoffe wie z.B. die Thioessigsäureester. Daraus können durch langsame Hydrolyse, während der Lagerung, Mercaptane freigesetzt werden. Diese führen wiederum zu erneuten unerwünschten böchserartigen Fehlaromen im Wein (LÖHNERTZ und RAUHUT, 1997a). Der Gehalt an hefeverwertbarem Stickstoff und eine ausreichende Stickstoffversorgung im Most und Trauben ist damit ausschlaggebend für eine qualitätsorientierte Weinbereitung.

2 Hefeverwertbarer Stickstoff und deren Begrifflichkeiten

In der Weinbereitung gibt es unterschiedliche Begrifflichkeiten zum Stickstoffgehalt in Traube und Most. Doch nicht alle können für die Beurteilung des für die Hefen umsetzbaren Stickstoffes herangezogen werden. Der Gesamtstickstoffgehalt ist keine aussagekräftige Größe, da Stickstoffgrößen miterfasst werden, die bereits in Eiweiße eingebaut sind und so nicht von der Weinhefe genutzt werden können. Darüber hinaus ist in heißen und trockenen Jahren dieser Eiweißgehalt erhöht. Das täuscht eine gute Stickstoffversorgung vor. Nitrat (NO3-) kann, im Gegensatz zur Rebe, von den meisten Hefen, wie auch Saccharomyces cerevisiae, nicht verwertet werden. Stickstoff ist ein Bestandteil von Aminosäuren und in organischen Basen enthalten (DITTRICH und GROSSMANN, 2005). Der für die Hefe verwertbare Stickstoff besteht im Wesentlichen aus dem anorganischen Ammoniumstickstoff (NH4+) und organischen Stickstoff in Form der Aminosäuren. Sie sind Bausteine für die Proteinsynthese und das daraus folgende Zellwachstum (UNTERFRAUNER et al., 2008). Mengenmäßig stellen Glutamine, Arginin, Prolin, Serin und Threonin den größten Teil der Aminosäuren im Most (HENSCHKE und JIRANEK, 1993). Der durchschnittliche Bedarf an Aminosäuren für die Gärung beträgt 1000 mg/l (DITTRICH und GROSSMANN, 2005). Aminosäuren wie Prolin können von der Hefe unter normalen aeroben Gärbedingungen nicht verstoffwechselt werden (Rauhut und Löhnertz, 1997). Zudem ist der Bedarf und die Höhe der einzelnen Aminosäuren abhängig von den unterschiedlichen Hefestämmen, da sie von ihnen in unterschiedlichem Umfang verstoffwechselt werden (RAUHUT, 1996). Abb. 1 zeigt den durchschnittlichen Aminosäurebedarf von Saccharomyces cerevisiae.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1 : Durchschnittlicher Aminosäurebedarf von Saccharomyces cerevisiae

(RAUHUT und LÖHNERTZ, 1995 veröffentlicht in: HÜHN, 2003)

Unter hefeverwertbarem Stickstoff wird die Summe von Ammonium und Aminosäuren (ohne Prolin und Hydroxyprolin) verstanden. Nicht verwertet werden können Peptide mit etwas höherem Molekulargewicht, biogene Amine und Proteine (UNTERFRAUNER et al., 2008).

In der Literatur finden sich unterschiedliche Bezeichnungen und Abkürzungen für hefeverwertbaren oder hefeverfügbaren Stickstoff. Folgend sind die gängigsten Titulierungen aufgeführt:

Beim FAN - Wert handelt es sich um die alpha-Aminogruppen oder primären Aminosäuren. Prolin, eine sekundäre Aminosäure, und Proteine werden hierbei ausgeschlossen (UGLIANO et al., 2007). Zur Vergärung eines Mostes mit 200 g/l Zucker - das entspricht etwa 86° Oechsle - sind etwa 400 mg/l FAN erforderlich (DITTRICH und GROSSMANN, 2005). Zusammen mit Ammoniumstickstoff wird der hefeverwertbare Stickstoff YAN (Yeast assimilabel nitrogen) gebildet. (UGLIANO et al., 2007). Beim NOPA-Wert wird genutzt, dass die alpha-Aminogruppen der Aminosäuren mit dem Reagenz orto-Phthaldialdehyd (OPA) und N-Acetyl-Cystein eine Verbindung eingehen (NOPA). Diese Verbindung kann photometrisch bei einer Wellenlänge von 335 nm gemessen werden (DUKES und BUTZKE, 1998). Der Ferm-N-Wert ist eine dimensionslose Kennzahl für den hefeverwertbaren Aminosäuregehalt im Most. In Verbindung mit dem freien Ammoniumgehalt ist eine Beurteilung der Stickstoffversorgung möglich (MEINL, o.J.).

3 Einflussfaktoren auf den hefeverwertbaren Stickstoff

Ausschlaggebend für die Stickstoffversorgung des Mostes ist eine ausreichende Konzentration von Stickstoff in der Traube. Abb. 2 verdeutlicht, dass die Grundlagen für eine ausreichende Hefeernährung bereits im Weinberg gelegt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2 : Mögliche Ursachen einer Verminderung der hefeverwertbaren Nährstoffe im Most.

(Eigene Erstellung in Anlehnung an RAUHUT, 2004)

Nach LÖHNERTZ und RAUHUT (1997a) nimmt die Rebe im Laufe der Vegetation 50 bis
80 kg N/ha als Nitrat auf. Von diesem aufgenommenen Stickstoff werden 25-30 kg/ha in die Traube verlagert, der Rest in Blätter und Rebe und verbleibt somit im Weinberg. Unter Berücksichtigung der Auswaschung, gasförmigen Verlusten und Aufnahme von Konkurrenzpflanzen, sollten Düngergaben von 30 bis 60 Kg N/ha ausgebracht werden. Einen elementaren Einfluss auf die Stickstoffverfügbarkeit hat der Wasserhaushalt, weil der Stickstoff im Boden ohne ausreichenden Wassergehalt im Boden nicht transportiert werden kann. Jahresniederschlag und Bodenpflegesystem sind damit als Faktoren ausschlaggebend für die Einlagerung in die Traube. Die Weinbergsbegrünung steht in direkter Wasser- und Stickstoffkonkurrenz zur Rebe. Die entscheidende Größe bei der Konzentration von Stickstoff in der Traube ist jedoch der Lesezeitpunkt. Ist die Aminosäurekonzentration zu Beginn der Reifephase noch gering, nimmt sie im Verlauf der Reife stetig zu. Die größte Konzentration wird in der Phase der Vollreife erreicht. Zusätzliche negative Einflussfaktoren auf die Aminosäuregehalte sind das Alter der Reben, die Entblätterung der Traubenzone sowie steigende Standweiten der Rebstöcke. Auch Krankheiten führen zu einem negativen Effekt: Im Vergleich zu gesundem Lesegut wurden bei einem Befall von Botrytis Reduzierungen von 50 bis 80 Prozent festgestellt. Auch hohe Erträge können eine Abnahme nach sich ziehen, da sie zu einem Verdünnungseffekt der Aminosäuren führen. Grundsätzlich zeigen sich Unterschiede in Form der Verfügbarkeit von Aminosäurestickstoff zwischen einzelnen Rebsorten (Abb. 3). Hierbei müssen jedoch die vorangegangenen Faktoren sowie Extraktions- und Pressverfahren berücksichtigt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3 : Ferm-N-Wert und hefeverwertbarer Aminosäurestickstoffgehalt verschiedener

Rebsorten, Freiburg-Baden

(SPONHOLZ, HÜHN und GROSSMANN, 2001)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die nächste Möglichkeit zur Beeinflussung des hefeverwertbaren Stickstoffs ist die Arbeit im Keller. Mostklärung, Traubenverarbeitung und der Wahl des Hefestammes kommen dabei eine besonderen Bedeutung zu: Zum einen kann eine zu starke Mostvorklärung mit Hilfe von Bentonit und anderen Klärstoffen - neben unerwünschtem Eiweiß und Bitterstoffen - auch Aminosäuren ausfällen (GROSSMANN, 2010). Zum Zweiten wird durch eine Maischeerhitzung bei der Verarbeitung der Trauben - im Gegensatz zur konventionellen Pressung - der größte Umfang an hefeverwertbarem Stickstoff freigesetzt. Die geringsten Gehalte finden sich bei der Ganztraubenpressung, die meist bei der Sektgrundweinherstellung Anwendung findet. In der Kombination mit früh geernteten Trauben kann dies besonders bei der Versektung zu Gärproblemen führen (SPONHOLZ, HÜHN und GROSSMANN, 2001). Zu diesen beiden Aspekten kommt der direkte Einfluss der verwendeten Hefestämme auf die Verstoffwechselung der Aminosäuren hinzu, da der Bedarf von verschiedenen Aminosäuren von Hefestamm zu Hefestamm variiert (RAUHUT, 1996). Bei hohen Gärtemperaturen ist der Verbrauch an hefeverwertbarem Stickstoff beschleunigt - im Gegensatz zu niedrigen Temperaturen mit geringerer Hefevermehrung (LOPEZ et al., 1996). Tab. 1 zeigt, dass zudem der Zuckergehalt des Mostes beim Stickstoffbedarf berücksichtigt werden muss (KÖHLER, GESSNER und HERRMANN, 2008).

Tab. 1 : Bedarf an hefeverwertbarem Stickstoff bei unterschiedlichen Zuckergehalten

(KÖHLER, GESSNER und HERRMANN, 2008)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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Details

Seiten
31
Jahr
2013
ISBN (eBook)
9783656440123
ISBN (Buch)
9783656440369
Dateigröße
1 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v215288
Institution / Hochschule
Hochschule Geisenheim University
Note
1,0
Schlagworte
einfluss versorgung stickstoff aroma weines

Autoren

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