Funky natuurwijn

Een natuurwijn kan smaken en ruiken als elke andere wijn die volgens een zeer intensief en gecontroleerd proces in de wijnkelder is vervaardigd. Echter, vaker maakt natuurwijn naam door de aroma’s en smaken die in de meer conventionele wijnen vaak worden uitgelegd als een wijnfout. Zo kan een natuurwijn vluchtige zuren bevatten ((balsamico)azijn, aceton), oxidatief zijn (sherry aroma’s), ciderachtig zijn (gekneusde appels), reductief zijn (rokerig, verbrand rubber, rotte eieren) of ‘Brett’ aroma’s hebben die veroorzaakt zijn door de Brettanomyces gisten en resulteren in de aardse en stalachtige geuren en smaken. In lage concentraties kunnen veel van deze aroma’s extra gelaagdheid en karakter aan de wijn geven, maar bij hoge concentraties worden ze vaak aangemerkt als onprettig en ongewenst. Desalniettemin zijn ook hier liefhebbers voor te vinden en zijn deze ‘wijnfouten’ subjectief.

Door de aanwezigheid van deze typische aroma’s worden natuurwijnen vaak ‘funky’ genoemd, en dat kan zowel op een positieve als een negatieve manier uitgelegd worden. De beste natuurwijnen zijn (ongefilterde) kunstwerken met vele lagen, complexe aroma’s en interessante smaak en geur sensaties. Maar soms moet de wijn wel eerst een paar uur belucht worden voordat de geur van nagellak remover verdwenen is, of moet men een koperen muntje in het glas gooien om de zwavelgeuren te neutraliseren.

Kweekgist vs. ‘wilde gisten’

Natuurwijn wordt gemaakt met de gisten die aanwezig zijn op de druif zelf en spontaan zorgen voor de gisting van het druivensap. Er wordt vervolgens niet ingegrepen in dit proces, de natuur mag zijn gang gaan, en dat kan goed of.. minder goed uitpakken.

Deze zogenaamde ‘wilde’ gisten op de druif verschillen namelijk in grote mate van elkaar en kunnen verschillende effecten hebben op de vinificatie. Een goede natuurwijn kan enkel geproduceerd worden met een zeer gezonde oogst en met optimale condities in zowel de wijngaard als wijnkelder. Het produceren van een natuurwijn is daarom high-risk, high reward. Als het goed gaat dan is het prachtig, maar zitten er onzuiverheden in het sap, duurt de start en het verloop van de gisting te lang, of nemen tijdens de vinificatie de verkeerde gisten de overhand dan kan dit leiden tot te hoge concentraties van bovengenoemde aromas of kan de gisting zelfs vroegtijdig stoppen. De wijn kan dan ondrinkbaar zijn en dat is een risico dat veel wijnboeren niet willen nemen.

Veel wijnboeren houden daarom graag de controle over de het gistingsproces. Dit doen ze door zo snel mogelijk zelf de gisting te starten door het toevoegen van een kweekgist. Dit is een gist die is opgekweekt in het laboratorium en waarvan bekend is dat hij zeer geschikt is voor het maken van wijn. Deze kweekgisten behoren vrijwel altijd tot het geslacht van Sacchoramyces gisten en hebben als eigenschap dat ze een hele zuivere omzetting hebben van het suiker in het sap naar alcohol. Hierdoor produceren ze maar lage concentraties van bijproducten zoals ethylacetaat (lijmgeur), glycerol of azijnzuur. Daarnaast zijn de verschillende gistenstammen uit dit geslacht er op geselecteerd dat ze bepaalde aromaverbindingen die aanwezig zijn in het sap accentueren waardoor deze beter tot uiting komen in de wijn.

Door het in overmaat toevoegen van een Sacchoramyces kweekgist zorgt de wijnboer er voor dat de ‘wilde’ gisten die ook aanwezig zijn geen kans krijgen. De sterke Sacchoramyces gisten leggen beslag op alle suikers en voedingsstoffen en voorkomen daarmee dat de andere gistpopulaties zich kunnen vermenigvuldigen en van invloed kunnen zijn op de wijn.

Bij gisting van natuurwijnen zijn deze zelfde Sacchoramyces gisten ook aanwezig. Ze zijn echter in veel lagere concentraties aanwezig op de druiven dan andere geslachten van gisten en komen hierdoor pas later tijdens de gisting op stoom. Bij natuurwijnen wordt het eerste deel van de gisting, ongeveer tot 4% alcohol, voornamelijk verzorgd door de ‘wilde’ gisten afkomstig uit geslachten van gisten zoals Kloeckera, Candida, Hanseniasora, Metschnikowa, Pichia en Hansenius. De gisting wordt snel gedomineerd door de gisten uit deze geslachten die al veel aanwezig waren op de druif en die goed tegen de hoge suikergehaltes kunnen in het druivensap. Naarmate de gisting vordert en er alcohol in het sap komt krijgen een aantal van deze gisten het moeilijker, om uiteindelijk helemaal te stoppen. Gisten die wel tegen de hogere alcoholpercentages kunnen, zoals de Sacchoramyces gisten, nemen het vervolgens over en voltooien de gisting tot er geen suiker meer aanwezig is.

Doordat bij een natuurwijn op deze manier meerdere gisten hebben bijgedragen aan het gistingsproces is er een breder pallet aan aromaverbindingen geproduceerd die bijdragen aan de complexiteit van de wijn.

Gisteigen enzymen zijn bepalend

Het effect dat een specifieke gist heeft op de aroma’s in de wijn is met name afhankelijk van de enzymen die het produceert. Deze enzymen verzorgen het metabolisme van de gist en breken complexere moleculen in de omgeving van gistcellen af om te dienen als energiebron of voeding voor de gistcel. Bij Saccharomyces gisten zijn de enzymen gericht op een vrij directe omzetting van suikers naar alcohol zonder dat hier veel bijproducten bij gevormd worden. By niet-Saccharomyces gisten worden ook veel andere enzymen geproduceerd die gericht zijn op de omzetting van complexe moleculen anders dan suikers. Hierdoor ontstaat ook een breder spectrum aan bijproducten tijdens de vinificatie. Dit heeft als voordeel dat er meer aromatische complexiteit kan ontstaan in de wijn. Echter, bij te hoge concentraties worden deze aroma’s storend en kunnen ze als een wijnfout aangemerkt worden.

Onderstaande tabel geeft weer welke vluchtige verbindingen (dit zijn aroma verbindingen) geproduceerd worden door welke enzymen, wat deze enzymen daarvoor nodig hebben (substraten) en welk aromatisch effect dit heeft op de wijn.

Bij de natuurlijke gisting van wijn zijn veel niet-Saccharomyces gisten actief. Het is dus vanzelfsprekend dat de concentraties van hogere alcoholen, vluchtige fenolen, zwavelhoudende verbindingen en vluchtige vetzuren hoger zijn dan bij een gisting met een enkele kweekgist.

Lees ook: Op zoek naar gisten voor laag-alcoholische wijn

Natuurwijn light

Uiteraard kunnen (en worden) er schitterende wijnen gemaakt met een enkel type kweekgist. Maar ook wordt breed erkend dat de niet-Saccharomyces gisten kunnen bijdragen aan een complexere wijn. Er zijn de laatste jaren daarom veel onderzoeken die trachten om deze ‘wilde’ gisten te isoleren en hun effecten op de vinificatie te karakteriseren¹. Op deze manier kan een wilde gist, als kweekgist gebruikt worden, en op een gecontroleerde manier toegepast worden tijdens de vinificatie. De interessantste gisten die tot nu toe gevonden zijn en hun karakteristieken staan vermeld in onderstaande tabel.

Tabel aangepast van Borren, 2020 via CC BY 4.0.

Door niet-Sacchoramyces gisten te gebruiken in combinatie met de standaard kweekgist krijgt men een wijn met een intensere smaak en kleur, die voller is en meer complexere aromas bevat^2,3,4. De gisting wordt opgestart met één of een combinatie van deze geisoleerde ‘wilde’ gisten. Vervolgens wordt aan het gistende sap voor een tweede keer gist toegevoegd, maar dit keer een overmaat aan Sacchoramyces kweekgist. Deze Sacchoramyces gist voltooit de gisting en voorkomt dat deze stilvalt en/of dat er te veel van de ongewenste bijproducten ontstaan.

De karakterisering van de ‘wilde’ gisten om deze vervolgens als kweekgist te kunnen gebruiken zorgt er voor dat de wijnboer er een enorme arsenaal aan gisten bij krijgt om te gebruiken tijdens de vinificatie. De komende jaren zal het gebruik van niet-Sacchoramyces gisten alleen maar toenemen en zorgen voor talloze gistcombinaties. Op deze manier is het zelfs voor de grootste control freaks in de wijnkelder mogelijk om niet-Saccharomyces gisten te gebruiken en toch een beetje een ‘natuurwijn’ te creëren. Uiteraard, als er in dit gecontroleerde proces toch nog een wijnfout optreedt, dan is dit per ongeluk, of intentioneel, maar de gisten kunnen niet meer de schuld krijgen.

Referenties

1. Borren E, Tian B. The Important Contribution of Non-Saccharomyces Yeasts to the Aroma Complexity of Wine: A Review. Foods. 2021;10:13. https://dx.doi.org/10.3390/foods10010013
2. Martin V, Valera MJ, Medina K, Boido E, Carrau F. Oenological Impact of the Hanseniaspora/Kloeckera Yeast Genus on Wines—A Review. Fermentation. 2018;4:76 https://dx.doi.org/10.3390/fermentation4030076
3. Escribano-Viana R, Portu J, Garijo P, López R, Santamaria P, López-Alfaro I, Gutiérrez AR, González-Arenzana, L. Effect of the Sequential Inoculation of Non-Saccharomyces/Saccharomyces on the Anthocyans and Stilbenes Composition of Tempranillo Wines. Frontiers in Microbiology. 2019;10;773 https://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2019.00773
4. Tufariello M, Fragasso M, Pico J, Panighel A, Castellarin SD, Flamini R, Grieco F. Molecules. 2021;26:644 https://doi.org/10.3390/molecules26030644

Het bericht Natuurwijn en de invloed van wilde gisten verscheen eerst op WijnWetenschap.

Het effect van houtrijping op de wijn hangt grotendeels af van het type eiken dat voor de vaten wordt gebruikt, de productiestijl van de kuiper, de leeftijd van de boom, het deel van de stam waaruit de spanten zijn gehaald, het drogen van het hout, de toegepaste toasting van het hout, maar ook de grootte en leeftijd van het vat. De keuze van het vat kan een grote impact kan hebben op de uiteindelijke wijn. Rijping op eiken kan o.a. zorgen voor aroma’s van vanille, eik, kokos, butterscotch, kruidnagel, rook, nootmuskaat, chocolade en koffie. Interessant is dat tijdens de rijping op eikenhout de wijn ook zoeter kan worden, maar dat deze zoetheid niet veroorzaakt wordt door de vluchtige verbindingen – zoals vanilline, β-methyl-γ-octalacton, eugenol, furfural en 2-furanmethanethiol – die verantwoordelijk zijn voor de typische eik aroma’s¹. Maar welke andere verbindingen dragen er dan wel bij aan de zoete smaak?

Triterpenen

De meest voorkomende natuurlijke zoetstoffen zijn de suikers glucose, fructose en sucrose. Tijdens de alcoholische fermentatie worden deze moleculen omgezet in alcohol. Deze suikers kunnen dus niet meer bijdragen aan de zoete perceptie van de wijn. De wijn is vrij van fermenteerbare suikers en is daarmee ‘droog’. Bij het rijpen op eiken komen echter veel moleculen vrij uit het hout in de wijn, onder andere de hierboven genoemde vluchtige verbindingen, maar ook ellagitannines en andere niet-vluchtige verbindingen zoals coumarines en lignanen. Deze verbindingen dragen bij aan de sensorische eigenschappen van de wijn en voegen bijvoorbeeld bitterheid en een drogend mondgevoel toe.

In 2011 zijn twee nieuwe verbindingen, de triterpenen Quercotriterpenoside I en II (QTT I en II), gerapporteerd in het extract van eikenhout. Er werd hierbij opgemerkt dat QTTI zoete eigenschappen had met een waarnemingsdrempel van 590 µg/L in witte wijn². Ter referentie, de sensorische drempelwaarde van glucose is met 4 g/L ongeveer 6700 keer hoger³, wat aangeeft dat QTTI een sterke zoetstof is. Volgens een eerste onderzoek kunnen wijnen die grijpt zijn in eikenhouten vaten een concentratie tot 1.000 µg/L van alle quercotriterpenosiden tezamen hebben. Dit toont aan dat de triterpenen kunnen bijdragen aan de zoete perceptie van de wijn na rijping op eiken.

Vervolgstudies toonden aan dat QTTII ook zoetstof-eigenschappen had en dat er een hele familie van triterpenenmoleculen in eiken aanwezig is die, afhankelijk van hun isomeer en galloyl- en glycoside-zijgroepen, een zoete of bittere smaak hebben^4-6.

Verschillen in eikensoorten

Er zijn drie veelgebruikte eikensoorten voor de vervaardiging van wijnvaten, namelijk de twee soorten Europese eik Quercus robur en Quercus sessilis en de Amerikaanse eikensoort Quercus alba. Elk van deze eikensoorten heeft een iets ander effect op de wijnsmaak. Amerikaans eiken heeft een laag polyfenolgehalte en de hoogste concentratie aan aromatische verbindingen, met name lactonen die resulteren in robuuste wijnen met veel expressie van eik-aroma’s. De twee Europese soorten zijn beter bekend als zomereik en wintereik. Zomereik (Q. robur) heeft een hoog polyfenolgehalte en geeft daarmee veel structuur aan de wijn, maar geeft minder aromatische verbindingen af aan de wijn. Wintereik (Q. sessilis, of ook wel Quercus petraea genoemd) daarentegen heeft een dunnere nerf en heeft daardoor minder polyfenolen, maar is wel rijker aan aromatische verbindingen en wordt zodoende algemeen beschouwd als het beste type eik voor het maken van wijn.

Zomereik en wintereiken zijn te vinden op meerdere geografische locaties in Europa. Frankrijk wordt vaak beschouwd als de beste bron voor eik dat geschikt is voor de productie van vaten, maar vaten worden ook gemaakt van eikenhout geproduceerd in b.v. Hongarije, Roemenië, Rusland, Polen en Kroatië. In het algemeen beschouwen kuipers de geografische oorsprong van de eik als de belangrijkste en vinden ze de eikensoort ondergeschikt⁷. Maar is dit altijd gerechtvaardigd? Interessant is namelijk dat de hoeveelheid triterpenen in de eik niet afhankelijk is van de geografische herkomst, maar van het type eik.

Triterpenen in zomereik en wintereik

Wanneer triterpenen worden gekwantificeerd in zomereik en wintereik, is er een duidelijk verschil waar te nemen. Zomereik geeft meer bittere triterpenen af ​​en wintereik is rijker aan zoete triterpenen. Een onderzoeksgroep bij INRAE, Bordeaux heeft de hoeveelheid van vier soorten triterpenen bepaald in 46 eikenmonsters (27 wintereiken en 19 zomereik) afkomstig uit acht verschillende Franse bossen⁶. De gemiddelde concentraties van de drie zoet smakende triterpenen (QTTI, QTTII en QTTIII) waren hoger in wintereik, terwijl de bittere triterpeen (Glu-AB) een hogere gemiddelde concentratie had in zomereik (zie figuur). Deze verhouding tussen zoete en bittere triterpenen werd elke keer opgemerkt in zomer- en wintereiken uit hetzelfde bos. Dit toont aan dat de soort eik belangrijker is dan de geografische locatie van het bos voor de triterpeensamenstelling van het hout. Niettemin was de variatie tussen de monsters (uit alle bossen) van dezelfde eikensoort groot, d.w.z. de hoogste concentraties van de zoete triterpenen gemeten in zomereik waren hoger dan de laagste concentraties gemeten in de monsters van de wintereiken.

Concentratie (links) en chemische structuren (rechts) van triterpenen in eikenhout.
Aangepast van Marchal, 2020 via CC BY 4.0

Selectie van eiken

Als je een kurkdroge wijn in gedachten hebt, wil je niet per ongeluk eiken vaten gebruiken die zoetstoffen in je wijn afgeven. Daarnaast, als een te hoge concentratie van bitters een potentieel probleem is in de wijn, dan kan rijping op vaten gemaakt van zomereik een onverstandige beslissing zijn.

Kennis over het vrijkomen van triterpenen uit eik en hun sensorische eigenschappen op de wijn zou het voor wijnmakers mogelijk maken om de keuze voor het gebruikte type eiken nauwkeuriger aan te passen aan hun gewenste wijnstijl. Echter, recentelijk zijn er nog meer zoet smakende triterpenen ontdekt⁵, en een verdere sensorische karakterisering van deze moleculen is nodig om een ​​vollediger beeld te krijgen van het effect van de rijping op eiken op de uiteindelijke wijn. Het zou interessant zijn als toekomstig onderzoek zou kunnen vaststellen wat de werkelijke concentraties van deze individuele triterpenen in op eiken gerijpte wijn zijn, wat hun sensorische drempels zijn, en in welk tempo ze aan de wijn worden vrijgegeven. De natuurlijke variatie van de samenstelling van het eikenhout (binnen dezelfde soort) is groot, niet alleen voor triterpenen, maar ook voor de andere extraheerbare verbindingen zoals ellagitannines en lactonen^6,8. Deze variabiliteit maakt het moeilijk om het exacte effect van het eiken op de wijn te voorspellen. Het zou enorm helpen als vaten zijn gemaakt van eikenhout met vergelijkbare eigenschappen – b.v. duigen die allemaal weinig zoete triterpenen bevatten – of gemaakt zijn van een enkele boom en vergezeld gaan van een analyse die de concentraties van triterpenen, ellagitannines, lactonen en andere aromatische verbindingen van het hout laat zien. Desalniettemin voegt de ontdekking van zoete (en bittere) triterpenen een andere variabele toe aan het toch al ingewikkelde selectieproces voor het juiste eikenhouten vat.

Opmerking: de meeste van deze onderzoeken naar triterpenen werden gefinancierd en / of ondersteund door tonnellerie Seguin-Moreau

References:
1. Marchal A, Pons A, Lavigne V, Dubourdieu D. Contribution of oak wood ageing to the sweet perception of dry wines. Australian Journal of Grape and Wine Research. 2013;19(1):11-19. https://doi.org/10.1111/ajgw.12013
2. Ponou BK, Teponno RB, Ricciutelli M, Quassinti  L, Bramucci M, et al. Phytochemistry. 2010;71:2108–2115.
3. Ribé reau-Gayon P, Glories Y, Maujean A, Dubourdieu D.. Handbook of Enology Vol. 2. The Chemistry of Wine Stabilization and Treatments; Handbook of Enology; John Wiley & Sons, Ltd, 2012; Vol. 2.
4. Marchal A, Génin E, Waffo-Téguo P, et al. Development of an analytical methodology using Fourier transform mass spectrometry to discover new structural analogs of wine natural sweeteners. Anal Chim Acta. 2015;853:425‐434. https://doi.org/10.1016/j.aca.2014.10.039
5. Gammacurta M, Waffo-Teguo P, Winstel D, et al. Triterpenoids from Quercus petraea: Identification in Wines and Spirits and Sensory Assessment. J Nat Prod. 2019;82(2):265‐275. https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.8b00682 
6. Marchal A, Waffo-Téguo P, Gammacurta M, Prida A, Dubourdieu D. Origins of the sweetness derived from the aging of dry wines: the role of oak triterpenoids. 2020 https://doi.org/10.20870/IVES-TR.2020.3286
7. Understanding wine technology. David Bird. Third edition. 2019. ISBN 978-0-9535802-2-4
8. Mosedale JR, Puech J-L, Feuillat F. The influence on wine flavor of the oak species and natural variation of heartwood components. 1999;50:503-512.

Het bericht Zoetere wijn door rijping op eikenhout verscheen eerst op WijnWetenschap.

Verandering van klimaat, consumentenvoorkeur of zelfs accijnsbelastingen zijn allemaal redenen om wijn met minder alcohol te produceren. Het is echter moeilijker dan het lijkt om laag-alcoholische wijn te produceren zonder restsuiker en mét een aromatisch profiel dat voldoet aan de eisen van een kwaliteitswijn. Het gebruik van gisten die minder alcohol produceren lijkt voor de hand te liggen, maar zijn ze wel de oplossing?

Het beheersen van de hoeveelheid alcohol in de wijn begint al in de wijngaard. De hoeveelheid suiker in de druiven kan namelijk verminderd worden door het bladoppervlak per tros te verminderen, het rendement te verhogen, of aanpassingen te doen in het type onderstok, het druivenras, de ligging van de wijngaard of de waterhuishouding¹. Bevat de most na deze aanpassingen nog steeds te veel suiker dan zijn er een aantal (moderne) keldertechnieken die gebruikt kunnen worden. De simpelste manier is om wijn te blenden met wijn met een lager alcoholpercentage, of met water (!). Daarnaast kan het glucosegehalte in de most verlaagd worden door filtratie, of door toevoeging van het enzyme glucose oxidase. Deze laatste zet glucose om naar gluconzuur zodat het niet meer omgezet kan worden in alcohol maar heeft hier wel oxidatieve condities voor nodig². Als laatste kan ook nog omgekeerde osmose toegepast worden op de uiteindelijke wijn om het (gedeeltelijk) te dealcoholiseren. Deze keldertechnieken zijn echter niet altijd toegestaan, en kunnen daarnaast ook een grote invloed hebben op de sensorische eigenschappen van de wijn. Onderzoek naar de productie van laag-alcoholische wijn richt zich dan ook vaak op de bron van de alcoholproductie, de gisten.

De komende paragrafen geven een overzicht van hoe de moleculaire omzetting van suiker naar alcohol plaatsvindt in de gisten, en welke experimentele wegen er bewandeld worden om met behulp van gisten de hoeveelheid alcohol in de wijn te beperken.

De omzetting van glucose door gisten

Het koolstofmetabolisme

In de most nemen gisten suiker (glucose) op dat vervolgens in de gistcel door verschillende metabolische stappen wordt omgezet naar alcohol (zie Figuur 1). Glucose en alcohol (ethanol) zijn koolstofverbindingen, ze bestaan uit een koolstofstructuur, waaraan zuurstof- en waterstofatomen gebonden zijn. In de gistcel wordt glucose allereerst omgezet naar pyruvaat. Dit proces wordt de ‘glycolyse’ genoemd. Pyruvaat dient vervolgens als grondstof voor de citroenzuurcyclus in de mitochondrieën – de energiecentrales van de cel. De afbraak en omzetting van koolstofverbindingen zoals glucose en pyruvaat in de cel wordt het koolstofmetabolisme genoemd. De glycolyse en de citroenzuurcyclus vormen samen een groot deel van het koolstofmetabolisme van de gistcel en produceren de energierijke verbindingen ATP en NADH. Deze verbindingen zijn de “brandstof” van de cel en zijn noodzakelijk voor het verlopen van veel metabole processen waardoor de gistcel kan groeien en zich kan vermenigvuldingen. Wanneer er geen aanvoer van glucose meer is – bijvoorbeeld omdat alle glucose in de most is opgebruikt – dan vallen de processen in de gistcel stil en zal deze uiteindelijk dood gaan.

FIGUUR 1. Het koolstofmetabolisme in de gistcel. Glucose wordt via de glycolyse omgezet in pyruvaat. Pyruvaat dient vervolgens als grondstof voor de citroenzuurcyclus waarin de energierijke verbindingen ATP en NADH geproduceerd worden, of kan worden omgezet naar melkzuur of aceetaldehyde. De belangrijkste (bij)producten van het koolstofmetabolisme zijn weergegeven in turquoise. Eiwitten in de cel zorgen er voor dat de omzetting van het ene naar het andere reactieproduct kan plaatsvinden. In het blauw zijn de eiwitten weergegeven die in verschillende onderzoeken genetisch zijn gemodificeerd om de gist minder alcohol te laten produceren. (Figuur op basis van referenties 4-6).

De bijproducten

Het koolstofmetabolisme produceert verschillende bijproducten die ontstaan als ‘afvalproducten’ bij de omzetting van glucose (en pyruvaat) naar energie (zie Figuur 1). Wetenschappers hebben zich lang afgevraagd waarom gisten deze producten zoals ethanol, azijnzuur, en glycerol produceren en dit niet verder afbreken naar het minder energetische CO₂. Er is recent een theorie ontwikkeld door Groningse wetenschappers die stelt dat het waarschijnlijk is om het metabolisme van de cel te ‘ontlasten’. Bij een overmaat aan glucose gaat het koolstofmetabolisme van de gistcel namelijk als een razende aan de slag om dit om te zetten in energie. Er is echter een maximum aan wat de cel aan kan. Wanneer dit maximum bereikt is, dan wordt glucose – om overbelasting van de cel te voorkomen – snel omgezet naar andere bijproducten, ook al hebben deze producten nog energetische waarde³.

Saccharomyces cervisiae gisten zijn van nature goed in de omzetting van glucose met alcohol als hoofdzakelijk ‘afvalproduct’ van het koolstofmetabolisme. Ze zijn daarom uitermate geschikt voor een zuivere alcoholische fermentatie, en produceren weinig bijproducten zoals glycerol, melkzuur, azijnzuur, acetoin en 2,3-butanediol die een nadelig sensorisch effect op de wijn kunnen hebben (zie Tabel 1). Voor de productie van laag-alcoholische wijn zijn echter gisten nodig die minder efficiënt alcohol produceren, maar wel al het glucose in de most opgebruiken (anders kunnen er alleen zoete wijnen gemaakt worden). Gisten met deze aanpassing van het koolstofmetabolisme moeten echter nog steeds voldoende energierijke verbindingen produceren voor het in stand houden van de gistcel, en de alternatieve eindproducten moeten de kwaliteit van de wijn niet negatief beïnvloeden^5,9. Vooral dit laatste is een enorme uitdaging.

Het vinden van de juiste gist voor laag-alcoholische wijn

Genetische modificatie van gisten

Door (enzymatische) stappen in het koolstofmetabolisme sneller of juist langzamer te laten werken kan de productie van de verschillende bijproducten worden veranderd. Veel metabole stappen worden gereguleerd door eiwitten. Door de hoeveelheid van deze eiwitten te verhogen of juist te verlagen kan de snelheid van de reactiestappen aangepast worden. Bij een hogere productie van de eiwitten zal de reactiestap sneller verlopen, en bij een verminderde productie juist lager. Met behulp van genetische technieken kan het stuk dna – het gen – dat codeert voor een eiwit worden aangepast, waardoor er meer of minder van dit eiwit geproduceerd wordt in de gistcel. Bij een ‘overexpressie’ van het gen wordt het eiwit meer geproduceerd, en bij een ‘deletie’ wordt het eiwit minder geproduceerd. Ook kan het gen worden aangepast waardoor het eiwit een verbeterde, of juist verminderde functie krijgt. In Tabel 2 is een overzicht gegeven van de eiwitten waarvan de productie of functie in de gistcel is aangepast met behulp van genetische modificatie. Deze eiwitten zijn ook weergegeven in Figuur 1 bij de reactiestap die ze reguleren in het koolstofmetabolisme. Het doel bij al deze onderzoeken was het afbuigen van het koolstofmetabolisme, weg van de productie van alcohol, en richting de productie van andere bijproducten. Veel van deze genetische modificaties waren niet succesvol voor de productie van gisten voor laag-alcoholische wijn. Dit komt omdat ze bijvoorbeeld de groei van de gistcellen remden, een te klein effect op het alcoholpercentage hadden, of te veel ongewenste bijproducten zoals aceetaldehyde, azijnzuur of acetoin produceerden.

Bijna succesvol

De omschakeling van het koolstofmetabolisme richting de productie van glycerol lijkt de meest beloftevolle methode om de gisten aan te passen. Afhankelijk van de concentratie zijn de effecten van glycerol op de wijn acceptabel en soms zelfs gunstig. De verhoogde productie van de eiwitten GPD1 en GPD2 zorgen voor een verhoogde productie van glycerol (tot 548% hoger) en voor een maximale verlaging van het alcoholpercentage met 3.6% ^REF5. De wijn bevat naast verhoogde glycerol levels echter ook hoge concentraties aceetaldehyde en acetoin die de wijnsmaak negatief beïnvloedden¹⁰. Om dit tegen te gaan is een nieuwe gist gemaakt waarin ook het enzyme ALD6 is uitgeschakeld om de metabolische route richting aceetaldehyde en azijnzuur te verminderen. Deze aanpassing zorgt voor een verlaging van de productie van azijnzuur, maar nog steeds is de hoeveelheid aceetaldehyde in de wijn te hoog. De wijnen hebben hierdoor ongewenste aroma’s van “gekneusde appels” ^10-12. Om ook hier weer voor te compenseren is het gen BDH1 tot overexpressie gebracht. Op deze manier wordt het teveel aan aceetaldehyde omgezet naar acetoin en vervolgens naar het neutrale 2,3-butanediol. Deze gisten, met aangepast GPD1, ALD6 en BDH1 produceren acceptable hoeveelheden aceetaldehyde, azijnzuur, acetoin en 2,3-butanediol, maar helaas ook minder glycerol en meer alcohol dan voor de BDH1-aanpassing. Waarschijnlijk komt dit doordat deze aanpassingen een te groot effect hebben op de energiebalans van de cel. Hierdoor is er te weinig NADH beschikbaar is voor alle reactiestappen in het koolstofmetabolisme die afhankelijk zijn van NADH^10,13.

Lees nu meer over de CRISPR technologie in de wijngaard

De genetische modificatie van wijngisten heeft al met al veel inzicht gebracht in ontwikkeling van gisten voor laag-alcoholische wijn. Helaas lopen alle huidige onderzoeken dood doordat de gemodificeerde gisten die een lage alcoholproductie hebben ook te veel ongewenste bijproducten produceren. Daarnaast is het gebruik van genetisch gemodificatie niet geaccepteerd voor commerciële wijnproductie. Het is mogelijk dat de CRISPR technologie hier nog uitkomst kan bieden en het mogelijk maakt om aangepaste gisten te gebruiken. Maar nog steeds moet ook dan een laag-alcoholproducerende gist ontwikkeld worden die de wijn niet sensorisch benadeelt. De opgedane kennis kan echter wel gebruikt worden voor de ontwikkeling van gisten zonder het gebruik van genetische modificatie.

Evolutie in het laboratorium

Gisten zijn snel delende organismen en kunnen zich daardoor snel evolutionair aanpassen aan nieuwe omstandigheden. Van dit principe kan gebruik gemaakt worden om nieuwe Saccharomyces gisten te kweken die bijvoorbeeld meer glycerol produceren en daardoor ook minder alcohol. Een van de manieren waarop dit gedaan wordt, is door zout toe te voegen aan het groeimedium van de gisten waardoor er osmotische stress ontstaat. Dit betekent dat de gisten door de hogere zoutconcentratie in het medium harder moeten werken om het zout buiten de cel te houden. Glycerol helpt de gistcel om het zout buiten te houden, en is daarom een natuurlijk middel om de osmotische stress te verlagen. Gisten met een hoge glycerolproductie zijn daarom beter bestand tegen osmotische stress en beter in staat om te overleven in een zout groeimedium. Door deze gisten honderden (!) generaties lang te laten groeien onder steeds zoutere en dus stressvollere omstandigheden wordt een evolutionaire druk uitgeoefend op de gisten. Van elke generatie gisten overleven enkel de gisten met de grootste weerbaarheid tegen deze osmotische stress, en dus de gisten met een aangepast koolstofmetabolisme dat meer glycerol produceert. Het is op deze manier gelukt om gisten te ontwikkelen die 41% meer glycerol produceren en zorgen voor een verlaging van het alcoholpercentage met 1.3% ^9,14.

Saccharomyces cerevisiae gistcellen onder de elektronenmicroscoop
Aangepast van Mogana Das Murtey & Patchamuthu Ramasamy via CC BY-SA 3.0

Bovenstaande methode duurt lang en is zeer bewerkelijk. Er zijn daarom mutagene technieken ontwikkeld die de evolutie van gistcellen versnellen. Het is met deze technieken mogelijk om binnen enkele gistgeneraties een geschikte gist met de gewenste eigenschappen te ontwikkelen. Gistpopulaties kunnen bijvoorbeeld behandeld worden met UV-straling, alkylerende of deaminerende middelen waardoor er kleine mutaties ontstaan in het dna van de gistcellen. Het dna van deze gisten is veranderd, maar ze worden – omdat een mutagene techniek niet zorgt voor een gerichte aanpassing van het dna – niet als genetisch gemodificeerde organismen gezien. De gisten uit de gistpopulatie krijgen door de behandeling allemaal andere mutaties in hun dna. Het is nu de kunst om uit deze gemuteerde gistpopulatie de gisten te zoeken die mutaties hebben gekregen waardoor ze minder alcohol produceren, maar bijvoorbeeld meer glycerol. Net als hierboven kan dit gedaan worden door het zoutgehalte in het groeimedium van de gisten te verhogen. Vervolgens kan uit de overlevende gistcellen een nieuwe giststam gekweekt worden waarbij de gehele gistpopulatie de alcoholverlagende mutatie bevat. Erbslöh Geisenheim AG bezit het patent (nummer WO 2016/128296 AI) om op deze manier gisten te ontwikkelen die een lagere hoeveelheid alcohol produceren. Momenteel heeft Erbslöh onder het merk Oenoferm een gist op de markt gebracht dat minder alcohol produceert (tot 1% minder) en meer glycerol. Er worden echter ook hele specifieke voorschriften bij gegeven voor de vinificatie, en er wordt gewaarschuwd dat er een verhoging van de hoeveelheid vluchtige zuren kan plaatsvinden¹⁵.

Het gebruik van ‘wilde’ gisten

Waarom al die moeite doen als er ook een heel arsenaal aan ‘wilde’ gisten is die van nature al minder alcohol produceren? Ze hebben in tegenstelling tot de Saccharomyces cerevisiae gisten een koolstofmetabolisme dat resulteert in minder alcoholproductie, maar daarentegen vaak wel een hogere productie van azijnzuur, aceetaldehyde en andere ongewenste bijproducten. Desalniettemin kunnen deze bijproducten bij lage concentraties de wijn meer complexiteit geven en dus van positieve invloed zijn. Het nadeel is echter dat deze ‘wilde’ gisten over het algemeen niet bestand zijn tegen alcoholpercentages boven de 5-7% ¹⁶ waardoor ze niet alle suikers in de most kunnen omzetten. Om toch laag-alcoholische wijn te maken met behulp van deze wilde gisten kunnen ze sequentieel of samen geïnoculeerd worden met een klassieke Saccharomyces wijngist die de fermentatie afmaakt^16,17.

LEES NU OOK: Snellere gistrijping door sonificatie

Er zijn verschillende giststammen geïdentificeerd van onder andere de gistsoorten Saccharomyces uvarum, Saccharomyces kudriavzevii, Candida membranaefaciens, Hanseniaspora uvarum, Lachancea thermotolerans, Metschnikowia pulcherrima, Pichia kudriavzevii, Pichia kluyverii, Torulaspora delbrueckii, en Zygosaccharomyces bailii die zorgen voor een verminderde alcoholproductie^6,16,18-21. In de meeste gevallen zorgden deze gisten voor een verlaging van het alcoholpercentage van de wijn met minder dan 1%. Enkel met de gisten M.pulcherrima en de P. kluyveri is het gelukt het alcoholpercentage te verlagen met meer dan 3% ²¹. In alle gevallen (tenminste wanneer er ook een sensorische analyse was uitgevoerd) was er een verhoging van ongewenste bijproducten waarneembaar die de wijn zuurder, bitterder of minder fruitig maakten of zorgden voor ongewenste aroma’s van azijn en oxidatie. Daarnaast zijn deze gisten vaak in het lab met behulp van een suikeroplossing getest en nog maar in een enkel geval op industriële schaal met echt druivensap. Tevens is het mogelijk dat door een schaalvergroting van het lab naar de grote wijntanks in de wijnkelder de gisten zich anders gaan gedragen. Er is dus nog veel onderzoek nodig naar gisten die op ook op industriële schaal in staat zijn om laag-alcoholische wijn te produceren en sensorisch geen nadelig effecten hebben.

De toekomst van laag-alcoholische wijn

De totstandkoming van gisten voor de productie van laag-alcoholische wijn is nog enorm in ontwikkeling. Nog geen van de gebruikte methoden hebben geleid tot een wijngist die zorgt voor de productie van een wijn met spectaculair lagere alcoholpercentages. In het beste geval is het mogelijk om het alcoholpercentage met een paar procent te verlagen, maar hiervoor moet altijd een prijs worden betaald. De huidige onderzoeken laten zien dat een (forse) verlaging van de hoeveelheid alcohol (ongeacht de gebruikte methode) een negatieve invloed heeft op de kwaliteit van de wijn.
De veelgebruikte Saccharomyces cerevisae wijngisten hebben als groot voordeel dat hun koolstofmetabolisme is gericht op een vrij zuivere omzetting van glucose naar alcohol. Aanpassingen in dit koolstofmetabolisme zorgen voor de vorming van bijproducten die een nadelige invloed hebben op de kwaliteit van de wijn. Het is dan ook zeer de vraag of het überhaupt mogelijk is om een (combinatie van) gist(en) te ontwikkelen waarmee een volledige alcoholische fermentatie uitgevoerd kan worden, het alcoholpercentage bijvoorbeeld onder de 5% blijft, en waarvan de sensorische invloeden op de wijn acceptabel zijn. Om een écht laag-alcoholische wijn te produceren moet er daarom – wat betreft de kwaliteit – voorlopig wat water bij de wijn worden gedaan.

Bekijk alle diensten van WijnWetenschap

Referenties
1. Novello V, de Palma L. Viticultural strategy to reduce alcohol levels in wine, International Symposium: Alcohol level reduction in wine – Oenoviti international Network, 2013;3-8
2. Malherbe DF, du Toit M, Cordero Otero RR, van Rensburg P, Pretorius IS. Expression of the Aspergillus niger glucose oxidase gene in Saccharomyces cerevisiae and its potential applications in wine production. Applied microbiology and biotechnology. 2003;61(5-6):502-11.
3. Niebel B, Leupold S, Heinemann, M. An upper limit on Gibbs energy dissipation governs cellular metabolism. Nature metabolism. 2019;1:125-132.
4. Tilloy V, Cadiere A, Ehsani M, Dequin S. Reducing alcohol levels in wines through rational and evolutionary engineering of Saccharomyces cerevisiae. International journal of food microbiology. 2015;213:49-58.
5. Goold HD, Kroukamp H, Williams TC, Paulsen IT, Varela C, Pretorius IS. Yeast’s balancing act between ethanol and glycerol production in low-alcohol wines. Microbial biotechnology. 2017;10(2):264-78.
6. Varela J, Varela C. Microbiological strategies to produce beer and wine with reduced ethanol concentration. Current opinion in biotechnology. 2019;56:88-96.
7. Romano P, Brandolini V, Ansaloni C, Menziani E. The production of 2,3-butanediol as a differentiating character in wine yeasts. World journal of microbiology and biotechnology. 1998;14(5)649-653
8. Byrne S, Howell G. Acetaldehyde: How to limit its formation during fermentation. Australian Grapegrower & Winemaker. 2017;Feb,68-69.
9. Ozturk B, Anli E. Different techniques for reducing alcohol levels in wine: A review. BIO Web of Conferences. 37th World Congress of Vine and Wine and 12th General Assembly of the OIV (Part 1). 2014(3):02012
10. Varela C, Kutyna DR, Solomon MR, Black CA, Borneman A, Henschke PA, et al. Evaluation of gene modification strategies for the development of low-alcohol-wine yeasts. Applied and environmental microbiology. 2012;78(17):6068-77.
11. Eglinton JM, Heinrich AJ, Pollnitz AP, Langridge P, Henschke PA, de Barros Lopes M. Decreasing acetic acid accumulation by a glycerol overproducing strain of Saccharomyces cerevisiae by deleting the ALD6 aldehyde dehydrogenase gene. Yeast (Chichester, England). 2002;19(4):295-301.
12. Cambon B, Monteil V, Remize F, Camarasa C, Dequin S. Effects of GPD1 overexpression in Saccharomyces cerevisiae commercial wine yeast strains lacking ALD6 genes. Applied and environmental microbiology. 2006;72(7):4688-94.
13. Ehsani M, Fernandez MR, Biosca JA, Julien A, Dequin S. Engineering of 2,3-butanediol dehydrogenase to reduce acetoin formation by glycerol-overproducing, low-alcohol Saccharomyces cerevisiae. Applied and environmental microbiology. 2009;75(10):3196-205.
14. Tilloy V, Ortiz-Julien A, Dequin S. Reduction of ethanol yield and improvement of glycerol formation by adaptive evolution of the wine yeast Saccharomyces cerevisiae under hyperosmotic conditions. Applied and environmental microbiology. 2014;80(8):2623-32.
15. https://erbsloeh.com/fileadmin/user_upload/pdf/Wine/technical_data_sheet/GB/oenoferm_la_hog_f3-technical_data_sheet-english-erbsloeh.pdf (Geraadpleegd op 11 augustus 2019).
16. Ciani M, Morales P, Comitini F, Tronchoni J, Canonico L, Curiel JA, et al. Non-conventional Yeast Species for Lowering Ethanol Content of Wines. Frontiers in microbiology. 2016;7:642.
17. Varela C, Dry PR, Kutyna DR, Francis IL, Henschke PA, Curtin CD, Chambers PJ. Strategies for reducing alcohol concentration in wine. Australian Journal of Grape and Wine Research 2015;21: 670–679.
18. Contreras A, Hidalgo C, Schmidt S, Henschke PA, Curtin C, Varela C. The application of non-Saccharomyces yeast in fermentations with limited aeration as a strategy for the production of wine with reduced alcohol content. International journal of food microbiology. 2015;205:7-15.
19. Querol A, Perez-Torrado R, Alonso-Del-Real J, Minebois R, Stribny J, Oliveira BM, et al. New Trends in the Uses of Yeasts in Oenology. Advances in food and nutrition research. 2018;85:177-210.
20. Maturano YP, Mestre MV, Kuchen B, Toro ME, Mercado LA, Vazquez F, et al. Optimization of fermentation-relevant factors: A strategy to reduce ethanol in red wine by sequential culture of native yeasts. International journal of Food Microbiology. 2019;289:40-8.
21. Rocker J, Strub S, Ebert K, Grossmann M. Usage of different aerobic non-Saccharomyces yeasts and experimental conditions as a tool for reducing the potential ethanol content in wines. European food research and technology 2016;242:2051-2070.

Het bericht Op zoek naar gisten voor laag-alcoholische wijn verscheen eerst op WijnWetenschap.

Eiwitten worden geproduceerd in de druif gedurende het rijpingsproces, en als reactie op ziektes en verwondingen¹. Deze eiwitten komen in de wijn terecht en zijn slecht oplosbaar waardoor ze een ongewenste vertroebeling – een eiwitsluier – kunnen veroorzaken. In rode wijn blijven deze eiwitten opgelost omdat ze binden aan de aanwezige tannines. In witte wijn zijn deze tannines er niet en vormt de eiwitsluier een probleem. Bentoniet is een van de meest gebruikte producten om de eiwitten uit de wijn te verwijderen en een eiwitsluier te voorkomen. Helaas kleven er ook een aantal nadelen aan het gebruik van bentoniet.

In de komende paragrafen zal ingegaan worden op de (chemische) werking van bentoniet, de verschillende soorten bentoniet, de optimale omstandigheden voor de werking van bentoniet, en het optimale moment van gebruik tijdens de vinificatie. Als laatste bespreek ik de (toekomstige) alternatieven voor bentoniet.

VULKANISCHE KLEI

Bentoniet is een klei dat is ontstaan uit vulkanisch as dat miljoenen jaren geleden is neergedaald op het land. Het is in 1898 door Wilbur C. Knight vernoemd naar zijn vindplaats, de Benton formatie in Wyoming, USA. Bentoniet is een mengsel van mineralen dat voor het grootste gedeelte bestaat uit het mineraal montmorilloniet, aangevuld met mineralen zoals plagioklaas, biotiet, kwarts, gips en calciet, en sporen van zware metalen. Tegenwoordig wordt bentoniet op vele plaatsen ter wereld gedolven en is de samenstelling van het bentoniet telkens net iets anders².

Figuur 1. Berg met witte lagen bentonietklei in het Theodore Roosevelt National Park, North Dakota, USA.
Chris Light via CC BY-SA 4.0

DE WERKING VAN BENTONIET MONTMORILLONIET

De werkzame functie van bentoniet is toe te schrijven aan het mineraal montmorilloniet. Montmorilloniet heeft de chemische formule (Na,Ca)_0.33(Al,Mg)₂(Si₄O₁₀)(OH)₂·nH₂O en is een  2:1 klei. Dit betekent dat de kristalstructuur van montmorilloniet is opgebouwd uit twee lagen siliciumatomen (Si) gebonden aan zuurstof (O), waartussen zich één laag aluminiumatomen (Al) bevindt die ook gebonden zijn aan zuurstof. Deze montmorillonietlagen zijn 1 nanometer dik, kunnen tot ongeveer 1000 nanometer breed worden, en liggen op hun beurt ook weer op elkaar gestapeld³ (Figuur 2).

Figuur 2. De moleculaire structuur van montmorilloniet. Elk montmorillonietdeeltje bestaat uit twee lagen van siliciumatomen gebonden aan zuurstof met daartussen een laag van aluminiumatomen gebonden aan zuurstof.

De silicium- en aluminiumatomen in het montmorilloniet hebben een positieve lading die wordt opgeheven door de negatieve lading van de zuurstofatomen. Alleen in het meest ideale geval bestaan de lagen van het montmorilloniet uit enkel silicium en aluminium. Vaak zijn ze deels vervangen door ijzer- en magnesiumatomen met een kleinere lading. Hierdoor zijn er minder positieve ladingen in de structuur en ontstaat er een negatieve lading aan het oppervlak van het montmorilloniet. Dit ladingsverschil moet worden opgeheven, en daarom binden de montmorillonietlagen kationen – dit zijn deeltjes met een positieve lading – zoals natrium (Na⁺), magnesium (Mg²⁺) en calcium (Ca²⁺) ^REF4 (Figuur 3).

Figuur 3. De negatieve oppervlaktelading van het montmorilloniet waaraan kationen binden.

Hoe meer silicium- en aluminiumatomen er zijn vervangen in de montmorillonietstructuur, hoe groter de negatieve lading van het oppervlak wordt, en hoe meer kationen er tussen de lagen worden gebonden. Deze kationen kunnen in een oplossing (zoals water of wijn) uitgewisseld worden tegen andere positief geladen moleculen, zoals positief geladen eiwitten. Het montmorilloniet adsorbeert de positieve eiwitten en de kationen komen in de wijn terecht^{5, 6} (Figuur 4). Een grotere negatieve oppervlaktelading zorgt voor een grotere kationuitwisselingscapaciteit – er zijn meer positief geladen deeltjes gebonden die uitgewisseld kunnen worden – en daardoor een betere adsorptie van eiwitten.

Figuur 4. De absorptie van water tussen de lagen en de adsorptie van eiwitten op de montmorillonietlagen.

KAARTENHUIS

De pH van de vloeistof, de most of de wijn waarin het montmorilloniet gebruikt wordt, bepaalt hoe de montmorillonietlagen zich opstapelen. Naast de negatieve oppervlaktelading heeft montmorilloniet ook een positieve lading aan de randen. Deze positieve lading wordt sterker bij een lagere pH. De positief geladen randen worden aangetrokken tot de negatieve oppervlakteladingen van andere montmorillonietlagen en gaan een interactie aan. Het montmorilloniet ligt dan niet enkel netjes gestapeld, maar vormen een kaartenhuis-structuur^7-9 (Figuur 5). Eiwitten kunnen binnen deze poreuze structuur gemakkelijker bij de beschikbare adsorptieplaatsen. De kaartenhuis-structuur draagt daardoor bij aan de adsorptie van eiwitten uit de vloeistof¹⁰.

Figuur 5. Een structuurverandering van de montmorillonietlagen bij lage pH naar een “kaartenhuis” door de positieve lading aan de randen.

NATRIUM- vs. CALCIUMMONTMORILLONIET

De naamgeving van het type montmorilloniet – en ook bentoniet – is afhankelijk van het kation dat het meeste aanwezig is tussen de montmorillonietlagen. Montmorilloniet met voornamelijk Na⁺ ionen wordt natriummontmorilloniet genoemd en calciummontmorilloniet heeft vooral Ca²⁺ gebonden¹¹.

De mate waarin het montmorilloniet water absorbeert en eiwitten kan adsorberen is afhankelijk van het type kation tussen de lagen, en van de pH van de vloeistof. In de praktijk zijn er twee type montmorilloniet (en bentoniet) die gebruikt worden; natriummontmorilloniet en calciummontmorilloniet. Na⁺ lost gemakkelijk op in water en zorgt er daardoor voor dat natriummontmorilloniet gemakkelijk water absorbeert (zie ook Figuur 6) en veel kationen kan uitwisselen. Ca²⁺ lost minder gemakkelijk op en blijft beter ‘plakken’ tussen de montmorillonietlagen. Hierdoor blijft het montmorilloniet compacter en wordt er minder water geabsorbeerd tussen de lagen. Wel zorgt Ca²⁺ er, in vergelijk met Na⁺, voor dat de randen van het montmorilloniet een grotere positieve lading hebben waardoor er gemakkelijker een kaartenhuis-structuur ontstaat. Desalniettemin adsorbeert natriummontmorilloniet eiwitten een stuk efficiënter dan calciummontmorilloniet^{5, 12}.

De verhouding van de kationen in de montmorillonietstructuur is dus zeer bepalend voor de ab- en adsorberende werking bij het klaren van de wijn. Waar Na⁺ met name zorgt voor een hoge kationuitwisseling en het opzwellen van het montmorilloniet, zorgt Ca²⁺ er voor dat het montmorilloniet compacter blijft en een gunstige 3D-structuur aanneemt.

Figuur 6. Bentonietkorrels voor in de kattenbak. Meestal 100% natriumbentoniet omdat dit het meest absorberend is. F Ceragioli via CC0.

VERONTREINIGING

Ondanks dat natriumbentoniet het beste eiwitten adsorbeert, wordt er tijdens de vinificatie bijna altijd calciumbentoniet of een mengsel van natrium- en calciumbentoniet gebruikt. Het gebruik van natriumbentoniet heeft namelijk als nadeel dat het zorgt voor een groter volumeverlies én er komen grote hoeveelheden natrium in de wijn⁷. Hoge inname van natrium wordt in verband gebracht met cardiovasculaire ziektes¹³, en het gebruik van “puur” natriumbentoniet in de wijn is daarom verboden in onder andere Duitsland¹⁴. Daarnaast zijn er ook internationale richtlijnen opgesteld voor de maximale hoeveelheid aan uitwisselbare kationen zoals Na⁺ en Ca²⁺ die in de wijn mogen komen¹¹. Ca²⁺ is een stuk veiliger, maar kan bij te hoge concentraties wel zorgen voor de uitval van wijnsteen¹⁵.

Door het gebruik van bentoniet komt er naast natrium en calcium een waslijst aan andere elementen zoals Li, Be, Na, Mg, Al, Ca, Sc, V, Mn, Fe, Co, Ni, Ga, Ge, As, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Cd, Sn, Sb, Ba, W, Tl, Bi, en W in de wijn¹⁶. Om grote verontreinigingen te voorkomen schrijft de Internationale Oenologische Codex voor dat enkel bentoniet bestaande uit minstens 80% montmorilloniet gebruikt dient te worden¹¹. In de praktijk is het echter vaak lastig om de precieze samenstelling van het bentoniet te achterhalen. Hierdoor kan het bentoniet bestaan uit een laag percentage montmorilloniet, kan het onduidelijk zijn wat de verhouding calcium- en natriummontmorilloniet is, kan de uitwisselingscapaciteit van kationen beperkt zijn, en kunnen er verontreinigingen van zware metalen in zitten. Het is daarom belangrijk om niet alleen zo min mogelijk bentoniet te gebruiken, maar ook bentoniet van een zo zuiver mogelijke kwaliteit.

OPTIMAAL VOOR BENTONIET

Om zo min mogelijk bentoniet te gebruiken moet het gebruikt worden onder omstandigheden waarop het zo efficiënt mogelijk werkt. De optimale werking van bentoniet is afhankelijk van de pH, de temperatuur en het alcoholpercentage van de most/wijn. De pH is de belangrijkste variabele voor de adsorptie van eiwitten. Deze bepaalt namelijk niet alleen de lading van het bentoniet (montmorilloniet, zie hierboven), maar ook de ionisatie van de eiwitten¹⁷. Bij een lage pH zijn meer eiwitten positief geladen (hun iso-elektrisch punt ligt hoger) en zullen ze binden aan het negatief geladen oppervlak van het montmorilloniet. Een te hoge pH van de most / wijn kan er voor zorgen dat niet alle eiwitten een positieve lading krijgen en daardoor niet binden aan het montmorilloniet. Er blijft dan nog steeds een eiwitsluier in de wijn aanwezig. Om het bentoniet beter te laten werken kan in dit geval de most worden aangezuurd, of kan het bentoniet worden gebruikt voor de gisting wanneer de pH nog wel laag genoeg is. De minimale pH die noodzakelijk is om alle eiwitten door bentoniet te laten binden is per druivensoort verschillend¹⁸. Dit komt doordat de samenstelling van de eiwitten verschilt per druivensoort¹⁹ en per jaar beïnvloed wordt door de klimatologische omstandigheden in de wijngaard²⁰.

Naast de pH zorgen zowel een hogere temperatuur als een hoger alcoholpercentage – met name bij >10% – voor een verbeterde adsorptie van de eiwitten^{5, 21}. Alcohol nestelt zich net als water tussen de lagen van het montmorilloniet en maakt de ruimte tussen de lagen een stukje groter waardoor de eiwitten makkelijker de dieper liggende uitwisselbare kationen kunnen bereiken⁵. Een hoger alcoholpercentage zorgt zodoende voor een betere adsorptie van grote eiwitten, maar heeft geen effect op de eiwitten die sowieso al geadsorbeerd worden^{17, 21}.

Met de optimale condities voor het gebruik van bentoniet in gedachten zou men bentoniet dus het liefst gebruiken in een most/wijn stadium waarin de pH laag is, en de temperatuur en het alcoholpercentage hoog zijn. Tijdens de alcoholische gisting stijgt de pH, maar zijn de temperatuur en het alcoholpercentage hoger. De optimale conditie is dus altijd een afweging van deze drie factoren.

OPTIMAAL VOOR DE WIJN

Bentoniet zorgt voor een verlies van kleurstoffen en aroma’s in de wijn doordat deze worden geadsorbeerd door montmorilloniet, of binden aan de eiwitten die door bentoniet uit de wijn worden gehaald^{4, 22} (Figuur 7). Om dit verlies te beperken is het wenselijk om bentoniet zo min mogelijk en zo efficiënt mogelijk te gebruiken. Om de hoeveelheid benodigd bentoniet te bepalen kan een hittetest of een bentotest gebruikt worden. Het is echter lastiger om te bepalen wat het beste moment tijdens de vinificatie is om bentoniet te gebruiken. Het moment van toevoegen (voor, tijdens of na de gisting) is niet alleen van belang voor de efficiëntie van bentoniet (zie bovenstaande paragraaf), maar kan ook een verschillend effect hebben op het verlies van aroma’s en kleurstoffen. Daarnaast bindt bentoniet ook stikstofverbindingen waardoor het effect heeft op de hoeveelheid aanwezige gistvoeding²³.

Figuur 7. Verlies van aroma’s en kleurstoffen (paarse zeshoeken) doordat ze binden aan het montmorilloniet en aan de eiwitten.

Bentoniet werkt het efficiëntst in het midden en tegen het einde van de alcoholische gisting, én heeft dan ook het minste effect op de aroma’s van de wijn²⁴. Het lijkt er dus op dat wanneer bentoniet efficiënt werkt er ook minder schade toegebracht wordt aan het aromaprofiel van de wijn. Verder wordt het gebruik van bentoniet na de gisting en vlak voor het bottelen afgeraden²⁵. De wijn kan dan namelijk nog maar moeilijk herstellen van het verlies aan aroma’s en kleurstoffen en raakt in onbalans.

De hoeveelheid onderzoek dat verricht is naar het moment van bentonietgebruik en het effect op het aromaprofiel van de wijn is beperkt. Al geeft bovenstaande studie een mooie indicatie, het onderzoek is enkel uitgevoerd bij stille Spaanse Albarino wijnen. Het is waarschijnlijk dat het ideale moment om bentoniet te gebruiken verschilt per druivensoort en per wijntype. Elke druif en type wijn (mousserend, wit, orange) heeft tenslotte een unieke samenstelling van aroma’s én van (onopgeloste) eiwitten.

DE (TOEKOMSTIGE) ALTERNATIEVEN

De nadelen van bentonietgebruik bij de vinificatie – volume- en aromaverlies – worden breed erkend, en er wordt daarom volop gezocht naar betere alternatieven. Zo wordt er bijvoorbeeld onderzoek gedaan naar genetisch gemodificeerde gisten die meer mannoproteïnen produceren²⁶, naar enzymen zoals proctase die gericht de eiwitten afbreken die verantwoordelijk zijn voor de eiwitsluier²⁷, en wordt er volop geëxperimenteerd met vervangende filterstoffen zoals de polysaccharide chitosan²⁸ en poreuze nanodeeltjes^{29, 30}. Genetisch gemodificeerde gisten zijn echter vaak (nog) niet gewenst, en proctase heeft om effectief te zijn een flash-pasteurisatie nodig (een snelle verhitting naar 70 ℃). Afgezien van de effecten die dit heeft op de wijn is er voor zo’n korte snelle verhitting ook kostbare apparatuur nodig. Gelukkig zien de resultaten met chitosan en met name van de poreuze nanodeeltjes er veelbelovend uit. Deze nanodeeltjes zijn net als montmorilloniet opgebouwd uit silicium- en aluminiumatomen en vormen een poreuze structuur waar eiwitten in kunnen binden. In vergelijk met bentoniet hebben ze echter een veel kleiner effect op het aromaprofiel van de wijn²⁹. Maar, totdat dit goed is uitgezocht én goedgekeurd is voor gebruik in (Europese) wijnen, zal bentoniet – ondanks de nadelen die eraan kleven – de standaard blijven voor het verwijderen van eiwitten uit de wijn.

REFERENTIES
1. Sarry JE, Sommerer N, Sauvage FX, Bergoin A, Rossignol M, Ablbagnac G, et al. Grape berry biochemistry revisited upon proteomic analysis of the mesocarp. Proteomics. 2004;4:201-15.
2. Hosterman JW, Patterson SH. Bentonite and Fuller’s earth resources of the United States. US Geological Survey Professional Paper 1522 United States Government Printing Office, Washington DC, USA. 1992:1-45.
3. Kelessidis VC. Yield Stress of Bentonite Dispersions. Rheology: Open Access. 2017;1(1):1-12.
4. Lambri M, Dordoni R, Silva A, de Faveri DM. Effect of Bentonite Fining on Odor-Active Compounds in Two Different White Wine Styles. American Journal of Enology and Viticulture. 2010;61(2):225-33.
5. Blade WH, Boulton R. Adsorption of Protein by Bentonite in a Model Wine Solution. American Journal of Enology and Viticulture. 1988;39(3):193-9.
6. Lambri M, Dordoni R, Giribaldi M, Violetta MR, Giuffrida MG. Heat-unstable protein removal by different bentonite labels in white wines. LWT – Food Science and Technology. 2012;46(2):460-7.
7. Zoecklein B. Bentonite Fining of Juice and Wine. Department of Horticulture Virginia Polytechnic Institute & State University. 1988; Publication 463-014.
8.   Benna M, Kbir-Ariguib N, Magnin A, Bergaya F. Effect of pH on Rheological Properties of Purified Sodium Bentonite Suspensions. Journal of colloid and interface science. 1999;218(2):442-55.
9.   Shamsuddin RM, Verbeek CJR, Lay MC. Settling of Bentonite Particles in Gelatin Solutions for Stickwater Treatment. Procedia Engineering. 2016.
10. Dordoni R, Colangelo D, Giribaldi M, Giuffrida MG, De Faveri DM, Lambri M. Effect of Bentonite Characteristics on Wine Proteins, Polyphenols, and Metals under Different pH Conditions. American Journal of Enology and Viticulture. 2015.
11. Organisation Internationale de la Vigne et du Vin. International Oenological Codex. Paris, France. 2018.
12. Segad M, Jonsson B, Akesson T, Cabane B. Ca/Na montmorillonite: structure, forces and swelling properties. Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids. 2010;26(8):5782-90.
13. Voedingscentrum. Zout en natrium 2018 [16-11-2018]. Beschikbaar op: https://www.voedingscentrum.nl/encyclopedie/zout-en-natrium.aspx.
14. Marbé-Sans D. Taschenbuch der Kellerwirtschaft. 2018.
15. Clark JP, Fugelsang KC, Gump BH. Factors Affecting Induced Calcium Tartrate Precipitation from Wine. American Journal of Enology and Viticulture. 1988;39:155-61.
16. Catarino S, Madeira M, Monteiro F, Rocha F, Curvelo-Garcia AS, de Sousa RB. Effect of bentonite characteristics on the elemental composition of wine. Journal of agricultural and food chemistry. 2008;56(1):158-65.
17. Xifang S, Chun L, Zhansheng W, Xiaolin X, Ling R, Hongsheng Z. Adsorption of Protein from Model Wine Solution by Different Bentonites. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2007;15(5):632-8.
18. Anelli G. The Proteins of Musts. American Journal of Enology and Viticulture. 1977;28:200-3.
19. Hayasaka Y, Baldock G, Pocock K, Waters E, Pretorius I, Høj P. Varietal differentiation of grape juices by protein fingerprinting. AWRI Report. 2003;18(3):27-31.
20. Sommer S, Wegmann-Herr P, Fischer U. Correlating the need for bentonite fining in wine with anomalous weather patterns. Journal of Wine Research. 2015;26(1):29-39.
21. Achaerandio I, Pachova V, Güell C, López F. Protein adsorption by bentonite in a white wine model solution: effect of protein molecular weight and ethanol concentration. American Journal of Enology and Viticulture. 2001;52:122-6.
22. Vincenzi S, Panighel A, Gazzola D, Flamini R, Curioni A. Study of combined effect of proteins and bentonite fining on the wine aroma loss. Journal of agricultural and food chemistry. 2015;63(8):2314-20.
23. Burin VM, Caliari V, Bordignon-Luiz MT. Nitrogen compounds in must and volatile profile of white wine: Influence of clarification process before alcoholic fermentation. Food chemistry. 2016;202:417-25.
24. Lira E, Rodriguez-Bencomo JJ, Salazar FN, Orriols I, Fornos D, Lopez F. Impact of bentonite additions during vinification on protein stability and volatile compounds of Albarino wines. Journal of agricultural and food chemistry. 2015;63(11):3004-11.
25. Binder G. Bentoniteinsatz. Abteilung Weinbau & Oenology (Gruppe Oenologie), Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinpfalz, Neustadt an der Weinstraße. 2013.
26. Gonzalez-Ramos D, Quiros M, Gonzalez R. Three different targets for the genetic modification of wine yeast strains resulting in improved effectiveness of bentonite fining. Journal of agricultural and food chemistry. 2009;57(18):8373-8.
27. Van Sluyter SC, McRae JM, Falconer RJ, Smith PA, Bacic A, Waters EJ, et al. Wine protein haze: mechanisms of formation and advances in prevention. Journal of agricultural and food chemistry. 2015;63(16):4020-30.
28. Colangelo D, Torchio F, De Faveri DM, Lambri M. The use of chitosan as alternative to bentonite for wine fining: Effects on heat-stability, proteins, organic acids, colour, and volatile compounds in an aromatic white wine. Food chemistry. 2018;264:301-9.
29. Dumitriu GD, Lopez de Lerma N, Cotea VV, Peinado RA. Antioxidant activity, phenolic compounds and colour of red wines treated with new fining agents. Vitis. 2018;57:61-8.
30. Dumitriu GD, Lopez de Lerma N, Luchian CE, Cotea VV, Peinado RA. Study of the potential use of mesoporous nanomaterials as fining agent to prevent protein haze in white wines and its impact in major volatile aroma compounds and polyols. Food chemistry. 2018;240:751-8.

OPMERKING: Dit artikel is eerder gepubliceerd in Wijn en Wijngaard no. 4, 2018.

Het bericht Er kleven nadelen aan bentoniet verscheen eerst op WijnWetenschap.

Schadelijk afvalproduct

De droesem van de wijn, ook wel wijnmoer genoemd, is een rijke bron aan voedingsstoffen, en complexe organische verbindingen, maar wordt vaak weggespoeld met het afvalwater. De droesem is rijk aan stikstof- en fosforverbindingen en heeft daarom de potentie om als meststof in de wijngaard te dienen. Hoge concentraties van oa kalium- en natriumionen in de droesem hebben echter een negatief effect op de bodem. Ze verdringen andere essentiële positief geladen ionen waardoor de structuur en de balans van de bodem wordt verstoord^1,2. Dit veroorzaakt tekorten in de bodem met allerlei nadelige effecten op de groei van de wijnstok tot gevolg.
Niet alleen de bodemstructuur, maar ook het gehele ecosysteem in de wijngaard kan verstoord worden. De lage pH (van rond de 3.4) van de droesem en hoge concentraties aan zouten en organische verbindingen hebben een toxisch effect op kleine organismen zoals eendekroos en watervlooien. Milieu-impact wordt vaak gemeten aan de hand van deze twee organismen. Beide zijn een belangrijke voedselbron en een aantoonbaar toxisch effect op deze organismen kan dus gevolgen hebben voor de gehele voedselketen³. Bewerking van de droesem door aanpassing naar een neutrale pH of door verdunning kan wel de toxiciteit verminderen.

Antioxidanten

Polyfenolen – chemische verbindingen afkomstig uit planten – zijn ook in hoge mate aanwezig in de droesem. Polyfenolen hebben vaak een biologische of antioxidatieve werking die gebruikt kunnen worden in de voedsel- en farmaceutische industrie^{4, 5}. Met name de droesem van rode wijn bevat veel polyfenolen met een hoge antioxidatieve werking⁶. Het is vaak lastig om aan specifieke antioxidanten en andere organische verbindingen te komen, maar wijndroesem is een goedkope bron van deze waardevolle moleculen en makkelijk te verwerken. Door de fermentatie zijn de pitjes en schillen van de druiven waar de polyfenolen met name in zitten namelijk al helemaal uiteengevallen en is het niet meer nodig om ze te vermalen en af te breken^{6, 7}.

Muizen en roomijs

Al die antioxidanten in de droesem, dat biedt mogelijkheden voor toepassingen in de medische wereld of de voedselindustrie. Het eten van een frietje mét, of een sappige biefstuk zorgt voor een verhoogd cholesterol en allerlei oxidatieve reacties die voor schade aan je cellen en weefsels kunnen zorgen. (Geniet met mate). Het eten van de wijndroesem kan deze oxidatie en de verhoging van je cholesterol tegengaan. Tenminste, dat bleek uit een studie op muizen. Muizen op een vetrijk dieet waarbij ook droesem aan hun voedsel was toegevoegd hadden een verlaagd ’totaal’ cholesterol, minder van het ‘slechte’ LDL-cholesterol en de antioxidatieve waarden in hun lever waren verhoogd ten opzichte van muizen die enkel het vetrijke dieet gevoerd kregen⁸. Dagelijks een frietje moet dus best kunnen, mits je hem dipt in een bakje droesem…

Zuivelproducten, en ook roomijs, bevatten veel van het ongezonde LDL-cholesterol⁹. Niet best om daar veel van te eten, maar wat als je daar droesem aan toevoegt moeten ze in Taiwan gedacht hebben? Onderzoekers van de Chung-Hwa University of Medical Technology in Taiwan hebben roomijs gemaakt met daarin de droesem van rode wijn verwerkt. Ze laten zien dat de antioxidatieve werking van de polyfenolen in de droesem behouden blijft tijdens het maken van het ijs, waardoor zowaar een gezond(er) ijsje ontstaat. De droesem zorgt er ook voor dat het ijs lichter en luchtiger wordt en minder snel smelt¹⁰. Een roomijsje dat niet meteen op je schoenen drupt, en ook nog eens bomvol zit met antioxidanten, wie wil dat niet?!

Hoewel het gebruik van de pure droesem zoals hierboven beschreven wel praktisch is, is het waarschijnlijk niet gewenst om alle ingrediënten van de droesem (ook de hoge concentraties zouten) daadwerkelijk in het voedsel te verwerken. De farmaceutische industrie is nog veel strenger, en zal enkel een aantal specifieke moleculen uit de droesem willen verwerken in hun producten. Gelukkig is het mogelijk om de werkzame polyfenolen uit de droesem te filteren⁵. Dit kan door de droesem te drogen, de vaste stof te vermalen en vervolgens met chemische methoden te scheiden^{4, 5}.

Afval of bijproduct?

Droesem is een waardevol bijproduct van de vinificatie en bevat moeilijk te verkrijgen polyfenolen. De voedselindustrie en farmaceutische industrie kunnen het gebruiken om aan antioxidanten te komen, en er bestaan zelfs bedrijven (zoals dit bedrijf in Zuid-Afrika) die gespecialiseerd zijn in het verwerken van bijproducten van de vinificatie. In Nederland en België zullen dit soort bedrijven niet dik bezaaid zijn en zal het lastiger zijn om een afzetmarkt te vinden voor de droesem. Maar, in het ergste geval is het een koud kunstje om er ijs van te maken.

Referenties:
1. Moldes AB, Vazquez M, Dominguez JM, Diaz-Fierros F, Barral MT. Negative effect of discharging vinification lees on soils. Bioresource technology. 2008;99(13):5991-6.
2. Hirzel, D. R., Steenwerth, K., Parikh, S. J., and Oberholster, A. (2017). Impact of winery wastewater irrigation on soil, grape and wine composition. Agricultural Water Management: 178-189.
3. Australian Government. IMPACT OF WINERY WASTEWATER ON ECOSYSTEM HEALTH. 2006 https://www.wineaustralia.com/getmedia/04155f38-1a25-4c5a-a539-4919423a19d7/Impacts-report-CSIRO.pdf Geraadpleegd op 19-03-2019.
4. Barcia MT, Pertuzatti PB, Rodrigues D, Bochi VC, Hermosin-Gutierrez I, Godoy HT. Effect of drying methods on the phenolic content and antioxidant capacity of Brazilian winemaking byproducts and their stability over storage. International journal of food sciences and nutrition. 2015;66(8):895-903.
5. Jara-Palacios MJ. Wine Lees as a Source of Antioxidant Compounds. Antioxidants (Basel, Switzerland). 2019;8(2).
6. Zhijing Y, Shavandi A, Harrison R, Bekhit AEA. Characterization of Phenolic Compounds in Wine Lees. Antioxidants (Basel, Switzerland). 2018;7(4).
7. Yammine S, Brianceau S, Manteau S, Turk M, Ghidossi R, Vorobiev E, et al. Extraction and purification of high added value compounds from by-products of the winemaking chain using alternative/nonconventional processes/technologies. Critical reviews in food science and nutrition. 2018;58(8):1375-90.
8. Landeka I, Jurcevic, Dora M, Guberovic I, Petras M, Rimac S, et al. Polyphenols from Wine Lees as a Novel Functional Bioactive Compound in the Protection Against Oxidative Stress and Hyperlipidaemia. Food technology and biotechnology. 2017;55(1):109-16.
9. https://mens-en-gezondheid.infonu.nl/dieet/111480-cholesterol-welk-voedsel-bevat-veel-ongezonde-cholesterol.html Geraadpleegd op 19-03-2019
10. Hwang J-Y, Shyu Y-S, Hsu C-K, Grape wine lees improves the rheological and adds antioxidant properties to ice cream. LWT – Food Science and Technology. 2008;42:312-318. www.doi.org/10.1016/j.lwt.2008.03.008

Het bericht Droesem, een waardevol afvalproduct verscheen eerst op WijnWetenschap.

Tijdens de rijping worden de dode gistcellen langzaam afgebroken. Dit automatische proces, de autolyse van gistcellen, zorgt ervoor dat er eiwitten, aminozuren, lipiden en polysachariden vanuit de gistcellen vrij komen in de wijn. Door deze stoffen wordt de wijn complexer, voller en is het beter bestand tegen oxidatie. Rijping op de gist wordt toegepast bij allerlei type wijnen, maar wordt met name gebruikt bij het maken van mousserende wijnen zoals cava en champagne. Deze wijn wordt maanden, of zelfs jaren, ‘sur lattes’ gerijpt op de gist in de fles. Dit vereist langdurige opslag en beheer van de flessen waardoor de productie duur is (Figuur 1). Sonificatie van de gistcellen met ultrasoon geluid kan dit proces mogelijk versnellen.

Ultrasoon geluid

Ultrasoon geluid heeft een hogere frequentie dan een mens kan horen (>20 kHz). Bij sonificatie worden de geluidsgolven van ultrasoon geluid door een oplossing gestuurd. Door de geluidsgolven ontstaan en verdwijnen er heel snel belletjes in de vloeistof waardoor chemische reacties worden versneld. Sonificatie van rode wijn zorgt er dan ook voor dat wijn sneller veroudert. Wanneer de sonificatie wordt toegepast wanneer de wijn rijpt op zijn gist, dan verhoogt dit de hoeveelheid polysachariden in rode wijn, maar het vermindert ook de kleurintensiteit van de wijn, en heeft een nadelig effect op de hoeveelheid vluchtige verbindingen in de wijn. De sonificatie van de volledige wijn heeft dus ondanks de extra polysachariden die zijn vrijgekomen uit de gist meer nadelen dan voordelen.

Om deze nadelige effecten van de sonificatie op de wijn te voorkomen hebben Spaanse onderzoekers onderzocht of sonificatie van de gist apart van de wijn wel het gewenste effect heeft. De gistcellen worden in het sonificatie apparaat (Figuur 2) blootgesteld aan de ultrasone geluidstrillingen. Het celmembraan van de gistcellen gaat hierdoor kapot, waardoor de gistcellen sneller uiteenvallen. Figuur 3 laat de gistcellen zien voor en na een behandeling van 20 minuten met ultrasoon geluid. De behandelde gistcellen hebben celwanden die al deels afgebroken zijn, en zien er hetzelfde uit als gistcellen die langdurig het autolyse proces hebben ondergaan.

Effect van gesonificeerde gistcellen

De sonificatie van de gistcellen lijkt dus het gewenste effect te hebben, maar hebben ze ook het gewenste effect op de wijn? Na het toevoegen van de gesonificeerde gisten aan de wijn wordt de samenstelling van de wijn voor zestig dagen gemonitord. In vergelijk met rijping op de normale gist zorgt rijping op gesonificeerde gistcellen voor 20% meer polysachariden (Figuur 4). Daarnaast lijken de gesonificeerde gisten ook een verhoogde anti-oxiderende werking te hebben op de wijn. Dit betekent dat het toepassen van sonificatie ook het gebruik van sulfiet in wijn (verder) kan helpen verminderen.

Alle wijnen laten een vermindering van de kleurintensiteit zien naarmate ze ouder worden. Wijnen die op gist rijpen verliezen meer kleur, door een absorberende effect van de gistcellen. Rijping op de gist zorgt in het algemeen voor minder polyfenolen (zoals tanninen en anthocyanen) in de wijn. Dit komt waarschijnlijk doordat de (kapotte) gistcellen een deel van de polyfenolen uit de wijn absorberen. Hierdoor krijgt de wijn een verminderde kleurintensiteit en een minder astringent mondgevoel. De gesonificeerde gistcellen hebben geen effect op de totale hoeveelheid polyfenolen of de hoeveelheid gistingsaroma’s in de wijn. Wel zorgen de gesonificeerde gisten voor een beter behoud van de anthocyanen in de wijn, maar toch ook voor een extra vermindering van de kleurintensiteit.

Testpanel

Alle bovenstaande cijfers en effecten daargelaten, uiteindelijk telt de geur, het mondgevoel en de smaak van de wijn. Negen getrainde wijnproevers hebben de wijnen daarom blind geproefd en een score gegeven. De wijn met de gesonificeerde gist had betere en intensere aroma’s en meer body, en werden daardoor beter gewaardeerd dan de wijn gerijpt op niet gesonificeerde gist. Opmerkelijk is dat de verminderd kleurintensiteit zoals waargenomen in de absorptietests in het laboratorium niet is waargenomen door het testpanel.
De gesonificeerde gistcellen hebben dus geen nadelige gevolgen voor de smaak van de wijn, en zorgen wel voor een vollere, aromatischere wijn zoals ook gebeurt door een langdurige rijping op de gist.

Wat heeft de wijnboer hieraan?

Deze studie geeft een ‘proof-of-concept’ en toont aan dat sonificatie gebruikt kan worden om de gistrijping van de wijnen te versnellen. Helaas is slechts gekeken naar een rijpingstijd van twee maanden en dit staat in schril contrast tot de rijpingstijden die bijvoorbeeld gebruikt worden bij het produceren van mousserende wijnen volgens de méthode traditionelle. Een langdurigere studie die bepaalt wanneer de gesonificeerde gisten hetzelfde effect hebben als niet-gesonificeerde gisten zou dus zeer interessant zijn. De effecten die binnen het tijdsbestek van twee maanden al zijn aangetoond zijn echter veelbelovend. Wanneer het mogelijk is om gisten grootschalig te sonificeren – niet in kleine potjes of buisjes, maar met tientallen liters tegelijk – dan kan het voor de wijnboer een interessant alternatief zijn voor langdurige opslag en gistrijping van de wijn.

Bron:
Del Fresno JM, Morata A, Escott C, Loira I, Cuerda R, Suárez-Lepe JA. Sonication of Yeast Biomasses to Improve the Ageing on Lees Technique in Red Wines. Molecules. 2019 Feb 12;24(3). pii: E635. https://doi.org/10.3390/molecules24030635.

Het bericht Snellere gistrijping door sonificatie verscheen eerst op WijnWetenschap.