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Investigation of traditional winemaking methods with a focus on spontaneous fermentation and the impact on aroma

Untersuchung traditioneller Weinfermentationen unter besonderer Berücksichtigung von Spontanfermentierung und Aromabildung
 
: Díaz, C.N.

Aachen, 2014, 107 pp.
Aachen, TH, Diss., 2014
English
Dissertation
Fraunhofer IME ()

Abstract
In dieser Arbeit würde das dynamische Verhalten von wilder Hefe während spontanen Gärung auf einem Weingut im Schweizer Kanton Wallis untersucht. Wilde Hefe in der Kellerei (Oberfläche der Traube, Weinbergen und Weinkellern) wurde unter Verwendung einer neuartigen Polymerasekettenreaktion (PCR T-RFLP) untersucht. Bis zu 11 verschiedene Pilzarten wurden aus der Luft des Weinberges isoliert, während nur sieben von der Oberfläche der Traube gewonnen wurden. Zunächst haben wir eine Kulturunabhängige Anbaumethode im Pilotmaßstab in Stahlgärtanks untersucht. Dabei fanden wir eine größere Vielfalt an Hefe im Most von zwei roten Rebsoren und drei weißen Rebsorten. Wir haben herausgefunden das Metschnokowia pulcherima, Rhodotorula mucilaginosa, Pichia kluyveri, P. membranifaciens und Saccharomyces cerevisiae bis zum Ende des Fermentationsprozesseses aktiv geblieben sind. Außerdem haben wir das dynamische Verhalten von Hefe in Quevris (amphorenartige Tongefäße) zum ersten mal mit einer neuartigen, hochempfindlichen quantitativen Echtzeit PCR-Methode untersucht. Wir haben herausgefunden das nicht-Saccharomyces Hefe während des gesamenten Fermentationsprozesses, mit R. mucilaginosa und P. anomala die am meisten auftretenden Arten sind. Wir untersuchten die Beziehung zwischen der Dominanz verschiedener Arten und den Ausgang des Fermentationsprozesses. Wir identifizierten sogenannte „Verderb Hefen” in allen Fermentationsverfahren, hohe Mengen an Essigsäure entstanden aber nur bei verzögerten Fermentationen. Wir haben herausgefunden das der Wachstum von nicht-Saccharomyces, wie P. anomala und R. mucilaginosa begünstigt wird, wenn Fermentationen bei niedrigen Temperaturen (18°C) durchgeführt werden. Als Konsequenz entstehen höhere Alkohole und mehr Essigester. Die organischen und mineralischen Komponenten von 20 Qvevri Weinen von ausgewählten Weingütern in ganz Europa wurden ausgewertet, um einen Einblick in eine der ältesten bekannten Methoden der Weinproduktion zu gewinnen. Qvevri Weine waren weniger sauer als Weine aus konventioneller Herstellung, sie enthielten höhere Mengen an Essig- und Milchsäure, aber geringere Mengen an Weinsäure. Außerdem enthielten sie höhere Mengen an Antioxidantien und Phenolharze, wobei letztere bis zu 10-mal häufiger in Weißwein als in konventionell hergestellten Weinen vorkamen. Trotz Gärung in Tongefäßen und leicht erhöhten Phosphor befand sich der Mineralgehalt von Qvevri Weinen im berichteten Normbereich. Dies ist eine der wenigen Studien, die Zusammensetzung von Qvevri Weinen betrachtet haben.

 

In this work the dynamic behaviour of wild yeasts during spontaneous wine fermentation at a winery in the Valais region of Switzerland was studied. Wild yeast in the winery environment (i.e. the grape surface, vineyards and cellar) were characterised using a novel polymerase chain reaction/terminal restriction fragment length polymorphism (PCR T-RFLP) method. Up to 11 different yeast species were isolated from the vineyard air, whereas only seven were recovered from the surface of grapes. We initially investigated a culture-independent cultivation method in pilot-scale steel fermentation tanks and found greater diversity of yeast in the musts from two red grape varieties compared to three white grape varieties. We found that the yeast Metschnokowia pulcherima, Rhodotorula mucilaginosa, Pichia kluyveri, P. membranifaciens and Saccharomyces cerevisiae remained active through to the end of the fermentation process. We also studied the dynamic behaviour of yeast in Qvevris (amphora-like clay vessels) for the first time using a novel, highly-sensitive quantitative real-time PCR method. We found that non-Saccharomyces yeasts were present during the entire fermentation process, with R. mucilaginosa and P. anomala the most prominent species. We studied the relationship between the predominance of different species and the output of the fermentation process. We identified so-called spoilage yeasts in all fermentation procedures, but high levels of acetic acid accumulated only in fermentations with an extended lag phase. It was found that growth of non-Saccharomyces species, such as P. anomala and R. mucilaginosa was favoured when fermentations were performed at colder temperatures (18°C), consequently producing more ethyl acetate and higher alcohols. The organic and mineral components of 20 qvevri wines from selected wineries throughout Europe were evaluated to gain insight into one of the oldest known methods of wine production. Qvevri wines were less acidic than conventional wines, containing higher levels of acetic and lactic acids but lower levels of tartaric acid. They also contained higher levels of antioxidants and total phenolic, the latter being up to 10 times more abundant in white wine varieties than conventional wines. Despite fermentation in clay vessels, the mineral content of Qvevri wines was within the normal reported range, although the levels of phosphorus were slightly higher. This is one of only a few studies that have considered the compositional nature of Qvevri wines.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-356360.html