Archive for October, 2010

Tokrat objavljam nekoliko daljŇ°i in mogońće malenkost zahtevnejŇ°i ńćlanek o mleńćnokislinski fermentaciji. Gre za kompleksen proces v katerem sodelujejo Ň°tevilni mikroorganizmi, ki pretvarjajo Ň°tevilne snovi. SkuŇ°al sem se omejiti le na najpomembnejŇ°e stvari, mestoma pa so opisani tudi nekateri bolj zapleteni procesi, ki naj prispevajo k boljŇ°emu razumevanju pojava mleńćnokislinske fermentacije.

Mleńćnokislinska fermentacija je pretvorba jabolńćne kisline v mleńćno. Ne gre za pravo fermentacijo, pańć pa za encimatsko pretvorbo, ki poteka v celicah mleńćnokislinskih bakterij. Navadno sledi alkoholni fermentaciji, a lahko poteka tudi hkrati z njo. Vodijo jo predvsem bakterije Oenococcus oeni. Ta vrsta je odporna na pH-je niŇĺje od 3,5 (kakrŇ°ni se pogosto pojavljajo v mladem vinu severnih pridelovalnih obmońćij), alkoholne stopnje viŇ°je od 10 % in vsebnost prostega SO2 do 50 mg/l. Poleg O. oeni se v vinu pojavljajo Ň°e drugi rodovi, recimo Lactobacillus, Leuconostoc in Pediococcus, Ň°e posebej kadar je pH vina viŇ°ji od 3,5.

Mleńćnokislinske bakterije prispevajo k zniŇĺanju kislosti vin v severnih pridelovalnih obmońćjih, prispevajo k okusu in kompleksnosti vinske arome ter izboljŇ°ujejo mikrobioloŇ°ko stabilnost vina.

Nekontrolirana mleńćnokislinska fermentacija lahko privede do raznih napak in bolezni vina, na primer poviŇ°anih hlapnih kislin, hlapnih fenolov, miŇ°evine ter produkcije toksińćnih snovi, kot so biogeni amini in etil karbamat.

MLEńĆNOKISLINSKE BAKTERIJE

MK bakterije so naravno prisotne na koŇĺicah grozdnih jagod. Pojavljajo se tudi v sodih, cisternah in ostali opremi, ki jo uporabljamo v procesu vinifikacije.

MK bakterije v vinu pripadajo dvema druŇĺinama:

–¬† Lactobacillaceae -> rod Lactobacillus
–¬† Streptococcaceae -> rodova Oenococcus in Pediococcus

Po nańćinu metabolizma sladkorjev, jih delimo med homofermenterje, ki pretvarjajo glukozo v mleńćno kislino in heterofermenterje, ki glukozo pretvorijo v mleńćno kislino, 2,3-butandiol, etanol, ocetno kislino in CO2.

KRATEK OPIS POSAMEZNIH RODOV MLEńĆNOKISLINSKIH BAKTERIJ

LACTOBACILLUS

So mikroaerofili, rastejo v okoljih z nizkimi koncentracijami kisika, sicer so fakultativni anaerobi (lahko Ňĺivijo in se razmnoŇĺujejo brez prisotnosti kisika). Za razvoj potrebujejo okolje bogato s hranili, ki vsebuje presnovljive sladkorje. Glede na metabolizem sladkorjev se delijo na striktne heterofermenterje (L. brevis, L.hilgardii) in fakultativne heterofermenterje (L. casei, L. plantarum).

PEDIOCOCCUS

So fakultativni anaerobi. Potrebujejo bogat medij s presnovljivim sladkorjem. Optimalna temperatura za rast je 25 ‚Äď 30¬įC. Dobro uspevajo pri visokem pH 6. So homofermenterji.

OENOCOCCUS (Oenococcus oeni ‚Äď po stari sistematiki Leuconostoc oeni)

So fakultativni acidofilni anaerobi. Razvijajo se pri pH 4,8. Idealna temperatura za rast je med 18 ‚Äď 30¬įC. Potrebujejo s hranili bogat medij. Alkoholne stopnje nad 10 % ne onemogońćajo njihovega razvoja. So heterofermenterji, poleg tega pa so edini rod mleńćnokislinskih bakterij, ki pretvarja jabolńćno kislino v mleńćno kislino in CO2, ob prisotnosti presnovljivega sladkorja.

RAZVOJ MLEńĆNOKISLINSKIH BAKTERIJ MED VINIFIKACIJO

Med trgatvijo kvasovke in bakterije naselijo vinsko klet. MK bakterije so na jagodnih koŇĺicah in v moŇ°tu zastopane v zelo majhnem Ň°tevilu. Pojavljajo se predvsem vrste L. plantarum, L.casei, L. mesenteroides in O. oeni. V prvih dneh fermentacije se prińćnejo razmnoŇĺevati, a njihovo Ň°tevilo ostaja majhno, okoli 10^4 celic/mL. V nadaljevanju fermentacije to Ň°tevilo Ň°e upade na 10^2 celic/mL, zaradi obńćutljivosti na alkohol in nizek pH. Po tej fazi se zańćnejo intenzivno razmnoŇĺevati, njihovo Ň°tevilo doseŇĺe 10^6 do 10^8 celic/mL. V tej fazi poteka mleńćnokislinska fermentacija, ki se konńća, ko bakterije doseŇĺejo stacionarno fazo (se prenehajo razmnoŇĺevati).

Glavne bakterije v procesu mleńćnokislinske fermentacije so O. oeni. Njihov razvoj je naraven, vendar ga lahko pospeŇ°imo z dvigom temperature na 20 ‚Äď 25¬įC ob nizki vsebnosti SO2 (manj kot 15 ‚Äď 20 mg/hl prostega SO2). Po konńćani mleńćnokislinski fermentaciji zańćnejo delovati bakterije iz rodov Lactobacillus in Pediococcus.

DEJAVNIKI MLEńĆNOKISLINSKE FERMENTACIJE

Omejujońći dejavniki mleńćnokislinske fermentacije so v prvi vrsti pomanjkanje hranil, ki je v vinu pogosto, poleg tega na razmnoŇĺevanje bakterij vplivajo Ň°e:

– temperatura ‚Äď visoke, nizke temperature oteŇĺujejo MK fermentacijo
– pH ‚Äď nizek pH pod 3,0 oz. 3,2 ob prisotnosti alkohola prepreńćuje razvoj¬†MK bakterij
– visoki alkoholi in visoke stopnje prostega SO2 lahko ubijejo bakterije

Do zastoja oz. upońćasnjene MK fermentacije lahko pride zaradi:

– neugodnih pogojev v vinu
– teŇĺav pri razmnoŇĺevanju MK bakterij, ki ne doseŇĺejo dovolj velike populacije za nemoteno mleńćnokislinsko fermentacijo

V nekaterih primerih je potrebno veńć tednov, ali celo mesecev, da populacija bakterij doseŇĺe zadostno Ň°tevilo celic za razgradnjo jabolńćne kisline v rdeńćih vinih. Zato se danes vse pogosteje uporabljajo selekcionirane kulture mleńćnokislinskih bakterij.

POMEMBNI METABOLNI PROCESI PRI MLEńĆNOKISLINSKI FERMENTACIJI

NajpomembnejŇ°i in zaŇĺelen proces MK fermentacije je pretvorba jabolńćne kisline v mleńćno kislino in CO2. Vendar ta proces ne zagotovi vseh potrebnih snovi in energije, ki jih MK bakterije potrebujejo za razmnoŇĺevanje. Zato te potrebe pokrijejo s pomońćjo Ň°tevilnih drugih metabolnih poti, v katerih konzumirajo sladkorje, vinsko kislino, glicerol, nekatere aminokisline, itd.

METABOLIZEM OGLJIKOVIH HIDRATOV (SLADKORJEV)

Sladkorji so glavni vir energije za rast bakterij. Najpogosteje MK bakterije konzumirajo glukozo in trehalozo. Metabolizem sladkorjev je odvisen od vrste bakterij, zato nekateri heterofermenterji znatno prispevajo k zviŇ°anju hlapnih kislin v vinu (tvorba ocetne kisline). V do konca povretem vinu ostanejo le nefermentirani sladkorji, ki zagotavljajo potrebno energijo za razmnoŇĺevanje MK bakterij.

METABOLIZEM ORGANSKIH KISLIN

PRETVORBA JABOLńĆNE KISLINE

Je glavna reakcija mleńćnokislinske fermentacije. Kemijsko gre za dekarboksilacijo L-jabolńćne kisline v L-mleńćno kislino, pod vplivom malolaktińćnega encima. V procesu se zniŇĺajo skupne kisline vina, poviŇ°a se pH. Vino postane po okusu mehkejŇ°e, prijetnejŇ°e, saj je jabolńćna kislina kisla in trpka. Trajanje tega procesa je odvisno od razpoloŇĺljive kolińćine jabolńćne kisline in velikosti populacije bakterij.

PRETVORBA CITRONSKE KISLINE

Vinska in jabolńćna kislina sta v skupni kislosti vina zastopani v najveńćji kolińćini (nekaj gramov/l), citronske kisline je bistveno manj, le 200 ‚Äď 300 mg/l. MK bakterije jo pretvarjajo v ocetno kislino in diacetil ter nekatere druge acetonske snovi, katere vplivajo na aromo vina. Diacetil v nizkih koncentracijah (do 5 mg/l) prispeva h kompeksnosti arome vina (vonj po karameli, orehih), v koncentraciji nad 5 mg/l pa postane neprijeten, vino dobi vonj po maslu. Tvorba diacetila je odvisna od bakterijskega seva, pH, kontakta s kvasnimi ovojnicami in vsebnosti SO2. Vino redko prizadene do te mere, da bi postalo neuŇĺitno.

METABOLIZEM FENOLOV

Raziskovalci najveńć pozornosti namenjajo pretvorbi freulińćne in kumarne kisline v hlapne fenole (4-etilguaiakol in 4-etilfenol), ki povzrońćajo napake in bolezni vina, ńće se pojavijo v vinu v dolońćeni kolińćini. Povzrońćajo naslednje organoleptińćne zaznave:

–¬†¬†4-etilguaiakol v koncentraciji nad 600 mg/L: vonj po slanini, zańćimbah, dimu
–¬† 4-etilfenol v konc. nad 140 mg/L: vonj po hlevu, zdravilih, miŇ°evina

Obe snovi lahko proizvajajo tudi kvasovke vrste Brettanomyces.

METABOLIZEM AMINOKISLIN

ŇĹveplo vsebujońće AK (cistein, metionin) se pretvarjajo v H2S (bekser), metantiol, dimetil disulfid, 3-(metildisulfidfanil) propan-1-ol, 3-(metildisulfanil) propionska kislina. Te snovi v veńćji meri tvorijo bakterije vrste O. oeni, manj bakterije iz rodu Lactobacillus. Povzrońćajo vonje po gnilobi, fekalijah, kuhanem zelju‚Ķ

VPLIV MLEńĆNOKISLINSKE FERMENTACIJE NA ORGANOLEPTIńĆNE LASTNOSTI VINA

MK fermentacija naj bi v vinu poveńćevala sadne in maslene arome in zmanjŇ°evala vonj po zelenjavi in zelenju. Poleg teh se pojavljajo Ň°e Ň°tevilne druge arome, po cvetju, vaniliji, lesu, medu‚Ķ Tvorba posamezne arome je odvisna od vrste oziroma seva bakterij. MK fermentacija povzrońći razpad nekaterih barvil (antocianov), kar se kaŇĺe v zmanjŇ°anju intenzivnosti modre barve. Tvorijo se tudi polisaharidi, ki vinu dajejo Ň°irino in telo. ńĆe polimerizirajo s tanini iz grozdnih jagod ali lesa, se zmanjŇ°a grobost in trpkost vina, posledińćno nastanejo bolj kompleksni okusi.

UPORABA SELEKCIONIRANIH BAKTERIJSKIH KULTUR (STARTER KULTURE)

Uporaba selekcioniranih bakterijskih sevov, katere dodamo vinu, v katerem Ňĺelimo sproŇĺiti mleńćnokislinsko fermentacijo prinaŇ°a nekatere prednosti pred spontano MK fermentacijo. Pridobimo boljŇ°i nadzor nad zańćetkom in potekom MK fermentacije, poleg tega imamo nadzor nad sevom bakterij, ki vodijo proces. Navadno gre za meŇ°anice 2 ‚Äď 3 sevov bakterij O. oeni. Ti prepreńćujejo razvoj rodov Lactobacillus in Pediococcus, kateri lahko tvorijo velike kolińćine ocetne kisline in biogene amine.

Starter kulture na trŇĺiŇ°ńću najpogosteje najdemo kot liofilizirane pripravke, pri rehidraciji katerih moramo biti previdni, da povrnemo bakterijskim celicam vitalnost, potrebno za preŇĺivetje v vinu. VnaŇ°amo jih najpogosteje ob koncu alkoholne fermentacije.

Selekcionirane kulture mleńćnokislinskih bakterij lahko kupite v podjetju Enomarket Kojsko d.o.o.

NAPAKE IN BOLEZNI ZARADI DELOVANJA MLEńĆNOKISLINSKIH BAKTERIJ

Veńć vrst MK bakterij lahko povzrońći resne napake in bolezni vina, saj so zmoŇĺne razgradnje snovi, ki povzrońćijo v vinu nezaŇĺelene organoleptińćne zaznave, recimo poviŇ°ane hlapne kisline (ocetni cik), manitni cik, grenkobo (akroleinski cik), miŇ°evino, degradacijo vinske kisline, poveńćano produkcijo diacetila, maslenokislinski cik, vleńćljivost vina, itd. Te zaznave povzrońćajo nekatere vrste Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus in Pediococcus.

Ko se upońćasni ali zaustavi alkoholna fermentacija, nastanejo ugodni pogoji za razvoj teh bakterij. Prihaja do:

–¬† pretvorbe sladkorjev v ocetno kislino in D-mleńćno kislino ‚Äď mleńćnokislinski cik
–¬† razpada glicerola na akrolein, ki se veŇĺe na fenole ‚Äď grenkoba
–¬† encimske pretvorbe fruktoze v manitol ‚Äď manitni cik
–¬†¬†razgradnje vinske kisline v ocetno, mleńćno in sukcinsko kislino
–¬†¬†tvorbe hlapnih fenolov ‚Äď vonji po Ňĺivali, hlevu, urinu‚Ķ
–¬†¬†produkcije dekstranov ali glukanov ‚Äď vleńćljivost vina
–¬† pretvorbe ornitina in lizina v 2-acetil-1-pirolen, 2-acetiltetrahidropiridin in 2-etiltetrahidropiridin ‚Äď miŇ°evina. Te snovi niso hlapne pri nizkih pH-jih vina, vendar postanejo v ustih, kjer je pH nevtralen in povzrońćijo vonj/okus po miŇ°jem urinu. MiŇ°evino povzrońćajo tudi kvasovke rodu Brettanomyces.

TOKSIKOLO҆KI PROBLEMI V VINU

V metabolizmu aminokislin lahko prihaja do tvorbe biogenih aminov in prekurzorjev etil karbamata v vinu, snovi ki so za ńćloveka toksińćne.

– biogeni amini ‚Äď so naravno prisotni v hrani in pijańći (histamin, tiramin, putrescin) in ob zauŇĺitju vplivajo na Ňĺivńćni in vaskularni sistem
–¬†¬†etil karbamat ‚Äď heterofermenterji lahko razgradijo arginin na citrulin, ki je prekurzor etil karbamata. Do pretvorb prihaja v vinih z visoko vsebnostjo aminokisline arginin. To lahko prepreńćimo z uporabo selekcioniranih sevov O. oeni.

Natanńćneje o napakah in boleznih vina, ki lahko nastanejo kot posledica delovanja mleńćnokislinskih bakterij pa v enem od prihodnjih ńćlankov.

VIRI

MORENO-ARRIBAS M. Victoria, POLO Carmen; Wine Chemistry and Biochemistry; Springer Science, 2009; p. 27 – 57;
҆IKOVEC Slavica, Vinarstvo ‚Äď od grozdja do vina; Kmeńćki glas; 1993

Kontakt
Calotropis theme by itx

Videos, Slideshows and Podcasts by Cincopa Wordpress Plugin