Projekt 34053/01

Einsatz von Wildhefen zur maloalkoholischen Gärung in der Weinherstellung

Projektdurchführung

Hochschule Heilbronn Fakultät für International Business Labor für Weinmikrobiologie
Max-Planck-Str. 39
74081 Heilbronn

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Moste und Weine werden, soweit dies die jahrgangsabhängigen Säuregehalte notwendig machen, entweder durch eine malolaktische Gärung oder chemisch teilentsäuert. Ziel des Projektes war es die maloalkoholische Gärung mit Hefepilzen der Gattung Schizosaccharomyces als alternativen Prozess zur malolaktischen Gärung mit Milchsäurebakterien oder zur chemischen Entsäuerung mit kohlensaurem Kalk in der Praxis zu etablieren. Durch diesen alternativen biotechnologischen Prozess sollte modelhaft der unmittelbare Nutzen von Biodiversität aufgezeigt und natürliche Ressourcen geschont werden. Die Alleinstellung der handwerklich produzierten Weine in der Vermarktung sollte den weiteren, kostenintensiven Anbau von Reben in Steillagen einer einmaligen Kulturlandschaft sichern. Im Wein sollte durch das alternative Verfahren der Gehalt an potentiell gesundheitsbelastenden biogenen Aminen gesenkt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenVoraussetzung für die Durchführung des Projektes war es ein breites Spektrum von Hefestämmen aller Arten der Gattung Schizosaccharomyces zu gewinnen. Die gezielte Isolierung der Art mit dem höchsten Potential zur Weinherstellung, S. pombe, war durch eine dem Projekt vorausgegangene Entwicklung einer effizienten Isolierungsmethode erstmals möglich. Für das Projekt konnte ein breites Spektrum neuer Hefestämme von vielfältigen Herkünften gewonnen werden.
Die Eignung zur Weinherstellung der Hefestämme wurden zunächst im Labor untersucht. Parameter wie der Äpfelsäureabbau- und das Alkoholbildungsvermögen oder die Produktion von Essigsäure wurden bestimmt. Außerdem wurden von Anfang an die sensorischen Eigenschaften der Versuchsweine mitberücksichtigt.
Die aufgrund der Laborergebnisse ausgesuchten Hefestämme wurden in der Produktion von Pilotchargen eingesetzt. Es wurden weitere Erkenntnisse sowohl über die Praxistauglichkeit der Hefestämme als auch über die notwendige Arbeitsweise mit den für die Weinproduktion neuartigen Hefen gewonnen. Im letzten Schritt wurden selektierte Hefestämme im Produktionsmaßstab eingesetzt.
Anhand von Gesamtgenomdaten aller untersuchter Hefestämme wurde im Nachhinein beurteilt, wie groß der Anteil der untersuchten Hefestämme an der gesamten globalen genetischen Breite der Arten war.


Ergebnisse und Diskussion

Es wurden insgesamt mehrere hundert Hefestämme der Arten S. pombe, S. octosporus, S. japonicus und S. osmophilus gewonnen. Die Art S. osmophilus war vor dem Projekt nicht bekannt und wurde erst im Projekt wissenschaftlich beschrieben.
Die Laborversuche ergaben, dass nur die Stämme der Art S. pombe ein ausreichendes Äpfelsäure- und Zuckergärvermögen für den Einsatz in der Weinbereitung besitzen. Zwar zeigten auch Stämme von S. japonicus teils hohe Gärleistungen, alle Stämme dieser Art produzierten aber so starke Fehltöne, dass die Art für die Weinherstellung nicht in Frage kommt.
In Pilotchargen im Weinkeller konnte gezeigt werden, dass durch den Einsatz von S. pombe auch hohe Äpfelsäuregehalte von 10 g/l innerhalb der ersten 2-5 Tage der Maischegärung vollständig abgebaut werden können. Für den erfolgreichen Einsatz der Art sind andere Bedingungen wie eine höhere Temperatur und eine moderate Schwefelung der Moste notwendig.
Die mit S. pombe produzierten Weine zeigten sich überwiegend sensorisch unauffällige. Der schon in der Literatur beschriebene eigenartige sensorische „pombe-Ton“ konnte in den Weinen entweder nur schwach oder gar nicht wahrgenommen werden.
Im Produktionsmaßstab wurden Weiß- und Rotweine hergestellt und vermarktet. Sie stellten ein Alleinstellungsmerkmal dar, welches das Weingut in der Kundenansprache nutzen konnte. Im Produktionsmaßstab zeigte sich auch, dass unter bestimmten noch nicht geklärten Bedingungen S. pombe Fehltöne in einem Maß verursachen kann, welche sich auch nicht durch übliche Behandlungs- und Schönungsmaßnahmen beseitigen lassen. Das verwerfen ganzer Chargen kann die Konsequenz sein.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse der Arbeiten wurden in folgenden Fachartikeln und Konferenzbeiträgen publiziert.:
, G.-S. Jia, M. Seidel, I. Assali and L.-L. Du (2022). Insights into the ecology of Schizosaccharomyces species in natural and artificial habitats. Antonie van Leeuwenhoek: 1-35.
Brysch-Herzberg, M., A. Tobias, M. Seidel, R. Wittmann, E. Wohlmann, R. Fischer, D. Dlauchy and G. Peter (2019). Schizosaccharomyces osmophilus sp. nov., an osmophilic fission yeast occurring in bee bread of different solitary bee species. FEMS yeast research 19(4): foz038
Brysch-Herzberg, M., R. Wittmann and M. Seidel (2019) Oenological application of the genus Schizosaccharomyces. 46th Annual Conference on Yeasts, Smolenice, Slovakia. (Vortrag und Tagungsband)


Fazit

Im Projekt konnte das hohe Potential der Hefeart S. pombe für die Weinherstellung nachgewiesen werden. Neuartige Weine können hergestellt werden. Der Herstellprozess kann um den Schritt der üblichen malolaktischen Gärung verkürzt werden. Natürliche Ressourcen können geschont werden, in dem die chemische Teilentsäuerung vermieden wird. Die Vermarktung der neuartigen Weine schafft eine hohe Aufmerksamkeit beim Kunden, was mittelfristig den Weinanbau in den für die Kulturlandschaft wichtigen Steillagen Württembergs sichert. Das Projekt zeigt auf, dass die natürliche mikrobiologische Diversität ein unschätzbares Reservoir an genetischen Ressourcen bereitstellt und ganz neue Wege in der Produktion eröffnen kann.
Die Analyse der Genome hunderter Stämme der Gattung Schizosaccharomyces zeigt, dass im Projekt erst ein kleiner Teil der vorhandenen genetischen Diversität der Gattung untersucht wurde.
Bevor die Stämme der Art S. pombe routinemäßig in der Produktion genutzt werden könnten, ist entweder zu klären unter welchen Produktionsbedingungen die Hefe Fehltöne produziert oder es müssen Stämme der Art identifiziert werden, die nicht in der Lage sind die Fehltöne hervorrufenden Stubstanzen zu produzieren.