Wijn is een natuurlijke alcoholische drank die de mensheid al vanaf het begin der tijden vergezelt. Het wordt wel “de nectar van de goden” genoemd, maar het vereist geen wonder, slechts menselijke tussenkomst om te voorkomen dat het verandert in azijn, het oorspronkelijke resultaat van natuurlijk gefermenteerde druiven.
De uiteindelijke wijnkwaliteit wordt bepaald door vele elementen, waaronder de druivensoort en rijpheid, maar het is het wijnbereidingsproces dat de microbiële stofwisseling vormgeeft en de meest diepgaande effecten heeft.
Saccharomyces cerevisiae is de gist die primair verantwoordelijk is voor de alcoholische fermentatie van wijn, dankzij een combinatie van verschillende “enologische” eigenschappen: Snelle en volledige suikerconsumptie, ethanolproductie, transformatie van aromatische voorlopers, evenals zijn tolerantie voor zowel aanvankelijke als uiteindelijke moeilijke omstandigheden.
Het gebruik van een geselecteerde S. cerevisiae startercultuur in de zogenaamde ingeënte fermentatie is een gangbare oenologische praktijk geworden om een snelle en volledige fermentatie te garanderen en het risico van kwaliteitsverslechtering van de wijn te verminderen.
De Rol van Niet-Saccharomyces Gisten
Naast S. cerevisiae worden vele andere gistsoorten gevonden in wijnfermentatie. Hun natuurlijke habitat zijn de bessen of de oppervlakken van de kelderuitrusting voordat ze tijdens het pletten van de druiven in de most terechtkomen.
Ze worden gewoonlijk niet-Saccharomyces gisten genoemd en spelen meerdere rollen tijdens de fermentatie, afhankelijk van hun groeicapaciteit en metabolische activiteit. Veel niet-Saccharomyces gisten kunnen leiden tot ernstige wijnverslechtering en zijn geclassificeerd als bederfgisten:
- Brettanomyces bruxellensis door zijn productie van onaangename aroma’s, zoals ethylfenolen (“paardenzweet” geur);
- Hanseniaspora uvarum door het produceren van hoge niveaus van ethylacetaat en azijnzuur (azijn) voor en tijdens de eerste fermentatiestappen;
- en Zygosaccharomyces bailii, die zich kan vermenigvuldigen in gebottelde wijnen en zichtbare sedimenten of troebelheid kan veroorzaken.
Andere soorten vergezellen de ethanolfermentatie met de productie van honderden secundaire metabolieten zoals organische zuren, hogere alcoholen en esters. Deze kunnen een positieve invloed hebben op het wijnbereidingsproces, de gewenste natuurlijke variabiliteit van wijn behouden, de zogenaamde terroir-expressie, en mondgevoel, aroma en smaakcomplexiteit benadrukken.
Innovatieve Fermentatietechnieken
In pogingen om deze voordelen te benutten, is een innovatief alternatief voor de gebruikelijke fermentatie met alleen S. cerevisiae voorgesteld, dat bekend staat als de gemengde cultuur- of sequentiële fermentatie. De niet-Saccharomyces gisten moeten eerst worden ingeënt en 2-3 dagen later, wanneer de fermentatie 4-8% alcohol heeft bereikt, wordt een Saccharomyces gist toegevoegd.
Op deze manier kunnen niet-Saccharomyces gisten, gekenmerkt door een beperkte suikerconsumptie, bijdragen aan de chemische en sensorische eigenschappen van de wijn aan het begin van de fermentatie, voordat de meer competitieve Saccharomyces gisten de fermentatie voltooien.
Dit schema van een sequentiële inenting bootst na wat er gebeurt in een wilde fermentatie, waarbij de complexiteit van een succesvolle wilde fermentatie wordt gecombineerd met de veiligheid en technische zekerheid van een gecontroleerde, alcoholische fermentatie met geselecteerde stammen.
Ondanks de talrijke rapporten over hun positieve bijdrage aan aroma- en smaakdiversiteit, hebben slechts een handvol niet-Saccharomyces soorten de markt bereikt en worden ze nu breed toegepast voor wijnproductie:
- Torulaspora delbrueckii
- Metschnikowia pulcherrima
- Lachancea thermotolerans
- Schizosaccharomyces pombe
- Pichia kluyveri
Laten we elk van deze soorten nader bekijken:
Torulaspora delbrueckii
T. delbrueckii verbetert de fermentatieparameters zoals wijncomplexiteit en aromatisch spectrum dankzij specifieke fruitige esters (ß-fenylethanol, bloemige tonen), terwijl zijn krachtige ß-lyase activiteit de variëteitskenmerken (terpenen en thiolen) versterkt. Ook het mondgevoel wordt positief beïnvloed door een hogere afgifte van mannoproteïnen.
Op basis van deze eigenschappen is de stam bijzonder geschikt voor Chardonnay, Chenin Blanc, Sauvignon Blanc, Pinot Noir, Merlot en Cabernet Franc. Maar het springt eruit voor de fermentatie van Sauvignon Blanc.
De eerste commerciële T. delbrueckii stammen die op de actieve droge gistmarkt verschenen zijn Prelude (Chr. Hansen), Biodiva (Lallemand), Zymaflore® Alpha (Laffort), Vinifer NS TD (Agrovin), Levulia Torula (AEB) en EnartisFerm QTau (Enartis).
Metschnikowia pulcherrima
Bioprotectie is een van de nieuwe alternatieve methoden om het gebruik van zwavel te verminderen, een grote uitdaging voor de wijnindustrie. Deze methode houdt in dat micro-organismen aan druivenmost worden toegevoegd voordat de fermentatie begint om de inheemse bederfelijke populaties van schimmels en bacteriën te beperken.
M. pulcherrima kan worden gebruikt als een van deze biologische bestrijdingsmiddelen dankzij zijn vermogen om een natuurlijke verbinding te produceren, namelijk pulcherrimine. Dit onoplosbare rode pigment heeft antimicrobiële activiteit, bindt en onttrekt ijzer in het medium door neerslagvorming.
De Metschnikowia pulcherrima stam wordt na het plukken op de druiven ingeënt, waardoor de groei van bederfelijke microbiota effectief wordt beperkt en de most wordt beschermd tegen zuurstof, gevolgd door S. cerevisiae wanneer het wijnbereidingsproces klaar is om te beginnen.
M. pulcherrima kan ook helpen met een andere uitdaging voor druiven die in warmere klimaten worden geteeld; de ongewenst hoge ethanolniveaus in wijnen. Uitgestelde sequentiële inoculatie van S. cerevisiae, waarbij M. pulcherrima enkele dagen fermenteert, heeft een veelbelovende vermindering van de uiteindelijke ethanolconcentratie met 0,7-1,6% en een hoge extracellulaire enzymproductie laten zien.
De commercieel beschikbare stammen zijn Primaflora en Levulia pulcherrima (AEB), Flavia en Gaia* (Lallemand), Zymaflore® Egide (Laffort), Excellence B-Nature (Lamothe-Abiet), en AWRI Obsession (Maurivin). *Metschnikowia frutticola
Lachancea thermotolerans
Door klimaatverandering verloopt de rijping van druiven sneller en wordt druivenmost gekenmerkt door een hoger suikergehalte, een hogere pH en een lagere zuurgraad, als de druiven niet perfect op tijd worden geoogst. Als gevolg hiervan bevatten wijnen vaak te hoge ethanolniveaus maar missen ze zuurgraad. Wijnmakers kunnen deze tekortkomingen herstellen door externe toevoegingen, maar dit gaat ten koste van de kwaliteit.
Om de nadelige effecten van deze ingrepen op de wijn te verminderen, kan een gist met verzurende en lager-ethanol opleverende potentie worden gebruikt: L. thermotolerans. Zijn kenmerk is de productie van L-melkzuur (van 1,8 tot 12 g/L) uit suikers, naast de alcoholische fermentatie, dankzij het enzym melkzuurdehydrogenase (LDH). Sequentiële fermentatie resulteert in 0,3-0,5 pH-eenheden lager, hogere TA (titreerbare zuurgraad) en ongeveer 0,6-1% v/v lagere ethanolconcentraties.
Commercieel beschikbare Lachancea thermotolerans zijn Laktia (Lallemand), Concerto (Chr. Hansen), Octave (Chr. Hansen), EnartisFerm QK (Enartis), Excellence X’Fresh (Lamothe-Abiet), en LEVULIA Alcomeno (AEB).
Schizosaccharomyces pombe
Schizosaccharomyces gisten kunnen worden gebruikt om de tegenovergestelde problemen op te lossen die in de wijnindustrie worden aangetroffen: Hoog appelzuurgehalte. S. pombe gist is een goed alternatief voor chemische ontzuring of malolactische fermentatie wanneer de omstandigheden te zwaar zijn voor de bacteriën.
De gist wordt aan het sap toegevoegd aan het begin van de alcoholische fermentatie en dankzij zijn malaatdehydrogenase-activiteit, zet het appelzuur om in ethanol en CO2 (malo-alcoholische fermentatie) naast de alcoholische fermentatie.
Hoewel Schizosaccharomyces in staat is de fermentatie op zichzelf te voltooien en de wijnkwaliteit te verbeteren, heeft een sequentiële inenting van S. cerevisiae de voorkeur. De enige commercieel beschikbare stam van Schizosaccharomyces pombe is de ingekapselde gist PROMALIC (Proenol).
Pichia kluyveri
P. kluyveri valt vooral op door zijn bijdrage aan het aroma en mondgevoel van wijn. Het metabolisme verhoogt vluchtige moleculen zoals esters en variëteits- of cultivar thiolen, die krachtige fruitige tonen hebben, beschreven als passievrucht en tropisch in witte wijnen, terwijl in rode wijnen deze worden waargenomen als rode vruchten en zwarte bessen aroma.
Omdat P. kluyveri niet in staat is fructose te fermenteren, wordt aanbevolen om deze te combineren met een fructofiele S. cerevisiae om trage fermentatie te voorkomen. P. kluyveri is bijzonder geschikt voor witte en rosé wijnen, en FROOTZEN (Chr. Hansen) is de enige beschikbare stam in de vorm van actieve bevroren gist.
Conclusie
Traditioneel werden niet-Saccharomyces gisten in veel wijnkringen als verontreinigingen beschouwd, maar deze classificatie is de afgelopen jaren herzien. Niet alleen blijken bepaalde soorten een waardevol hulpmiddel te zijn om de wijnkwaliteit te optimaliseren, ze kunnen ook een onderscheidend tintje aan wijnen geven in vergelijking met fermentatie met alleen S. cerevisiae.
Hoewel deze stammen van nature voorkomen, kan gecontroleerde en sequentiële inoculatie de eigenschappen maximaliseren. Deze gisten hebben ook een groot potentieel om de effecten van klimaatverandering op de wijnkwaliteit te verzachten. Niet-Saccharomyces zullen wijnmakers in de komende jaren steeds meer helpen om hun productie te onderscheiden van die van anderen met toegenomen creatieve mogelijkheden.
Bronnen
- Benito, S. (2018). De impact van Torulaspora delbrueckii gist in wijnbereiding. Toegepaste Microbiologie en Biotechnologie.
- Benito, S. (2019). De impact van Schizosaccharomyces op wijnbereiding. Toegepaste Microbiologie en Biotechnologie.
- Hranilovic, A., et al. (2017). Chemische en sensorische profilering van Shiraz-wijnen gefermenteerd met commerciële niet-Saccharomyces inocula. Australisch Tijdschrift voor Druiven- en Wijnonderzoek.
- Hranilovic, A., et al. (2020). Wijnen met een lager alcoholgehalte geproduceerd door Metschnikowia pulcherrima en Saccharomyces cerevisiae co-fermentaties: Het effect van de timing van sequentiële inoculatie. Internationaal Tijdschrift voor Voedselmicrobiologie.
- Hranilovic, A., et al. (2021). Impact van Lachancea thermotolerans op de chemische samenstelling en sensorische profielen van Merlot-wijnen. Voedselchemie.
- Simonin, Scott, et al. (2020). Bioprotectie als alternatief voor sulfieten: impact op de chemische en microbiële eigenschappen van rode wijnen. Frontiers in Microbiologie.
- Vejarano, Ricardo, en Angie Gil-Calderón (2021). Commercieel beschikbare niet-Saccharomyces gisten voor wijnbereiding: Huidige markt, voordelen ten opzichte van Saccharomyces, biocompatibiliteit en veiligheid. Fermentatie.
