6.4 Enzyme bei der Weinbereitung


In der Kellerwirtschaft eingesetzte Enzyme sollen

  1. die Ausbeute beim Pressen erhöhen
  2. Klär- und Filtrationsprobleme beheben
  3. das Geschmacksbild des Weins positiv beeinflussen
  4. den Wein konservieren, die Ausbildung sensorischer Mängel verhindern
  5. das Entstehen cancerogener Stoffe verhindern

 

Zu 1: Ausbeutesteigerung
mit pektolytischen Enzymen, zugelassen zur Behandlung von Trauben, Maischen und Jungweinen nach (EWG) VO 729/70, zuletzt geändert durch VO 1493/99.

Bei der Weißweinherstellung werden die Trauben direkt nach der Lese üblicherweise in speziellen Mühlen gemahlen, d.h. die Beerenhäute werden soweit zerdrückt, dass der Beerensaft leicht austreten kann. Die so entstandene Maische wird dann sofort gepresst, der abgelaufene Saft wird direkt vergoren. Dabei wird der Saftablauf erheblich erleichtert, wenn die Maische ein paar Stunden, z.B. über Nacht, steht – man lässt die Maische "ziehen".
Der Grund für den Zeitaufwand liegt in dem hohen Pektingehalt der Trauben, dem nur eine geringe Aktivität von pektolytischen Enzymen gegenüber steht.

Grundbaustein aller Pektinstoffe ist die partiell mit MeOH veresterte Polygalacturonsäure. Diese kann entweder nur aus Galacturonsäureester bestehen oder auch noch Zucker, wie z.B. Rhamnose, enthalten. An diese langkettigen Moleküle sind Seitengruppen aus Mono-, Di- und Polysacchariden gebunden.
Pektine sind kolloidal in Wasser gelöst und lassen sich durch Alkohol ausfällen. Pektintrübungen im Wein treten trotzdem nicht auf, weil die Pektine von der Pektinmethylesterase des Mostes sehr rasch zu der monomeren Galacturonsäure durch eine Polygalacturonase entmethyliert werden; gleichzeitig erfolgt eine etwas langsamer verlaufende Aufspaltung der Polygalacturonsäure (= Pektinase). Beide Enzyme kommen schon in der Traube vor, überwiegend die Polygalacturonase.

Technologische Probleme hinsichtlich der Pressbarkeit und der Ausbeute gibt es kaum, so lange man gesundes Lesegut und genügend Zeit zum Ziehenlassen der Maische hat.
Sind jedoch die Trauben teilweise angefault (hauptsächlich durch Botrytis cinerea), liegen in der Maische auch erhöhte Pektingehalte vor, da der Schimmelpilz diese aus der Beerenhaut in das Fruchtfleisch und damit in den Saft transportiert.
Die natürliche Pektinesterasekapazität der Traube reicht dann nicht mehr aus, den erhöhten Pektingehalt abzubauen, wodurch die Saftgewinnung aus den hochviskosen Maischen erschwert wird.; auch die Filtration der aus solchen Maischen gewonnenen Weinen ist deutlich erschwert.
Aber auch bei gesundem Lesegut gibt es Probleme beim Pressen, wenn große Mengen Lesegut in kurzer Zeit verarbeitet werden sollen.

Das Temperaturoptimum der pektolytischen Enzyme liegt zwischen 40 – 55 °C; in den meisten Fällen muss die Maische deshalb angewärmt werden. Ist dies technisch nicht möglich oder aus technologischen Gründen nicht erwünscht, muss die Enzymdosage erhöht werden.
Zu beachten ist auch die starke pH-Abhängigkeit: von pH 2,7 auf pH 4,0 nimmt die Wirksamkeit um das 3-fache zu.

Verschiedene Hersteller bieten auch Enzymkombinationen an, z.B. Polyglacturonase + Pektinlyase + Pektinesterase.
Unter Optimalbedingungen wird die Standzeit normaler Maischen durch den Zusatz pektolytischer Enzyme in Konzentrationen von 1 – 5 g/l bzw. ml/l von 8 h auf 1- 2 h verkürzt. Maischen aus angefaulten Trauben können völlig problemlos abgepresst werden; die Selbstklärung der Weine und die Filtrationsfähigkeit werden erheblich verbessert.

Zu den negativen Begleitenzymen der Pektinasen gehören die Depsidasen, heute als Cinnamyl-Esterasen bezeichnet (= Hydroxyzimtsäureesterase).
Depside: hydroxylierte Phenolcarbonsäuren, z.B. Gerbstoffe, die mit anderen Hydroxycarbonsäuren, z.B. WS, oder mit sich selbst verestert sind.
Die Depsidase kann im Traubenmost zur Freisetzung von Cumarsäure und Ferulasäure führen, die wiederum durch bestimmte Hefen und/oder Bakterien decarboxyliert und zu flüchtigen Phenolen reduziert werden können. Folge wären Fehlaromen, die als Geruch nach Arzneimittel oder Pferdestall beschrieben werden.
Die Produzenten weisen daher ganz explizit darauf hin, dass ihre Pektinasen aufgrund spezieller Reinigungsverfahren "depsidase-frei" wären.

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Zu 2: Behebung von Klär- und Filtrationsproblemen
mit Beta-Glucanase, zugelassen mit max. 3 g/hl durch VO (EG) 1493/99 (Anh. IV, Nr. 1j)

Klär- und Filtrationsprobleme sind nicht nur fäulnisbedingt, sondern können auch technologisch bedingt sein. Zum Beispiel möchte man bei der Rotweinbereitung den roten Farbstoff aus den Beerenhülsen sitzt möglichst effektiv extrahieren. Die klassische Rotweinherstellung beruht daher auf einer Maischegärung, in deren Verlauf der entstehende Alkohol die Farbe aus den Beerenhäuten lösen kann. Eine gute Farbstofflösung erreicht man auch durch eine Erhitzung der Maische. Die Maischeerhitzung hat allerdings nicht nur Vorteile: Neben der Schädigung des traubeneigenen Enzymsystems - was um eines raschen Saftablaufs willen den Zusatz pektolytischer Enzyme erforderlich macht - können zusätzlich trubstabilisierende Kolloide gebildet werden, die zu den schon angesprochenen Klärschwierigkeiten führen.

Ganz ähnliche Probleme ergeben sich bei der Herstellung von Süßreserven für Weißweine, wenn diese durch Erhitzen haltbar gemacht werden.
Grundsätzlich lassen sich Weine aus faulen und edelfaulen Trauben schlecht klären und filtrieren. Neuere Arbeiten zeigen, dass dies auf kolloidale Polysaccharide zurückzuführen ist, deren Löslichkeit mit zunehmender Alkoholbildung abnimmt.

Vorkommen bzw. Bildung der Polysaccharide

  • in geringen Mengen aus der Traube (Araban, Galactoaraban),
  • während der Gärung aus der Hefe (Mannane und Manno-Proteine),
  • besonders von Botrytis cinerea

B. cinerea synthetisiert langkettige Glucosemoleküle, die Beta-Glucane, in denen etwa 5.000 Glucosemoleküle in verzweigten Ketten aneinander gereiht vorliegen. Mit der Traubenverarbeitung gelangen diese Schleimstoffe in den Most und ballen sich bereis bei Gegenwart geringer Alkoholkonzentrationen zu fasrigen Strukturen von schleimiger Konsistenz. Weder die Trauben noch die Hefen verfügen über ein wirksames Enzymsystem zum Abbau, so dass diese Substanzen unverändert im Jungwein vorliegen.

Diese kolloidalen Polysaccharide lassen sich weder durch Flockungs- oder Adsorptionsmittel noch durch Filtration aus dem Wein entfernen. Es gelingt dagegen, sie mit Enzymen mit glucanhydrolytischer Leitaktivität abzubauen.
Als Exoenzym braucht die Beta-Glucanase 5 – 10 Tage zum Abbau der Schleimstoffe, die Zeit variiert je nach pH-Wert (optimal: zwischen 3 – 4) und Temperatur (optimal: zwischen 12 – 50 °C).
Wird Wein und nicht Most behandelt, wird wegen der Hemmung durch EtOH die doppelte Enzymmenge benötigt.

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Zu 3: Beeinflussung des Geschmacksbildes
durch sog. "Aromaenzyme" als – erhoffte – Nebenwirkung der Beta-Glucosidase.

In den Trauben liegen die Aromastoffe gebunden als Glycoside (Disaccharide – Terpenalkohole) vor und werden während der alkoholischen Gärung abgespalten. Die sensorisch wahrnehmbaren Terpenalkohole mit niedriger Geruchsschwelle (Linalool, Geraniol oder Citronellol) nehmen während der Weinreifung ab, gleichzeitig werden Verbindungen mit höherer Geruchsschwelle gebildet, d.h. das Sortenbukett wird verändert oder schwächt sich ab.
Trauben enthalten eigene Enzyme zur Abspaltung der Terpenole von Glucose (Beta-Glucosidasen); deren Aktivität im Reifeverlauf kontinuierlich ansteigt.
Bei Botrytisbefall nimmt die Alpha-Arabinosidase und die Alpha-Rhamnoseaktivität zu, die der erwünschten Beta-Glucosidase nimmt ab. Eine weitere Glucosidase-Hemmung wird durch Glucose und Alkohol bewirkt. Ihr Beitrag zur Aromafreisetzung im Most und Wein ist daher eher gering, auch liegt das pH-Opt. bei 5,0 – 5,5, während der übliche Most- und Wein-pH zwischen 2,8 – 3,5 liegt.

Sacch. cerevisiae enthält ebenfalls eine intracelluläre Beta-Glucosidase, die Monoterpene aus den entsprechenden Glucosiden frei setzen kann. Die Effizienz ist bei intakten Hefezellen aber gering. (Bei natürlicher Hefeflora, wie Candida, Metschnikovia etc., ist sie stärker ausgeprägt.)

Manche zugelassene Enzympräparate besitzen neben einer pektolytischen Hauptaktivität weitere Aktivitäten, z.B. zur Spaltung glycosidischer Verbindungen. Sie setzen damit auch Terpene frei, allerdings bestehen in der Literatur erhebliche Unterschiede in der Effizienz einzelner Präparate.
Beschrieben wird auch, dass der größte Teil der enzymatisch freigesetzten Bindungen nicht der Gruppe der Terpene zugeordnet werden kann und keine oder nur eine schwache Aromafreisetzung eintritt. Damit stellte sich die Frage, ob die Anwendung bei vollreifem Lesegut überhaupt sinnvoll sei. Weiterhin würden geruchsaktive Monoterpernalkohole in Botrytis-Lesegut zu geruchsschwachen Polyolen und Lactonen oxidiert, ob dann eine Enzymbehandlung zum Erfolg führt, sei fraglich.

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Zu 4: Konservierung des Weins, Verhinderung der Ausbildung sensorischer Mängel
mit Lysozym, zugelassen zur Behandlung von Traubenmost, teilweise gegorenem Traubenmost und Wein mit max. 500 mg / l. durch VO (EG) 2066/01 vom 23.10.2001,

Lysozym ist eine Muramidase, die Glycopolysaccharide in der Zellwand von gram+ und gram- Bakterien abbaut.
In der LM-Technologie schon länger eingesetzt, z.B. zur Konservierung von Schnittkäse, unterbindet dieses Enzym im Wein einen unerwünschten biologischen Säureabbau durch Oenococcus oeni (Leuconostoc oenos), aber auch die Aktivität von Schadorganismen wie Pediococcus damnosus und Lactobacillus brevis, die zur Bildung von flüchtiger Säure und anderer Fehlnoten beitragen.
Aufgrund des verschiedenen Zellwandaufbaus greift Lysozym die Zellwand von Hefen nicht an. Gegen Essigbakterien wirkt Lysozm erst bei der Höchstmenge von 500 mg/l, was mit hohen Kosten verbunden ist. Bei einem geschätzten Preis von 150 Euro/kg würden sich damit die Behandlungskosten auf 0,08 Euro/L belaufen.

Lysozym wirkt gut in Weißwein mit pH-Werten um 3,5 (Wirkung der SO2 lässt hier nach), behebt Gärstörungen und verhindert den BSA.
Die Wirkung lässt mit Zeit und pH stark nach, deshalb 6 Wochen nach Gabe abschwefeln und scharf filtrieren.. Vor Flaschenfüllung sollte mit Bentonit ausgeschönt werden, um spätere Eiweißtrübungen zu verhindern.

Lysozym kann kein Ersatz für saubere Kellerwirtschaft sein und auch keinen SO2-Ersatz darstellen!

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zu 5: Verhinderung des Entstehens cancerogener (krebserzeugender) Stoffe
durch Urease, zugelassen durch EG VO Nr. 1493/1999, Anh. IV bei Harnstoffkonzentrationen im Wein > 1 mg/l

Dient zur Zerstörung des Harnstoffs, der zur Bildung von Ethylcarbamat (einer im Tierversuch cancerogenen Substanz) im Wein führen kann.

Ein Urease-Zusatz dürfte sich bei deutschen Weinen erübrigen: Eine Untersuchung des Bundesgesundheitsamt (BGA) ergab max. 80 µg/l (in einem heiß abgefüllten Wein); im Mittel liegen die Harnstoffgehalte bei 9 µg/l in Weißwein und bei 20 µg/l in Rotwein.

 

Ausblick

Die Anwendung von Enzymen in der Weintechnologie wird sich zukünftig nicht auf die vorstehend beschriebenen Präparate beschränken.
So dürfen z.B. schon Drittländer, im konkreten Fall die USA, aufgrund einer am 12. März 2001 beschlossenen Ausnahmegenehmigung (Art. 1, VO EG Nr. 491/2001) Weine in der EU in Verkehr bringen, bei deren Herstellung im Gemeinschaftsrecht nicht vorgesehene önologische Verfahren und Behandlungen, wie z.B. Katalase oder Glukose-Oxidase, beide aus Aspergillus niger, angewendet wurden.