Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici. Aktivátory kvašení a řízená fermentace

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici Aktivátory kvašení a řízená fermentace Bakalářská práce Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Pavel Pavloušek, Ph.D. Vypracoval Ing. Jaroslav Koton, Ph.D. Lednice 2013

2 Mendelova univerzita v Brně Ústav vinohradnictví a vinařství Zahradnická fakulta 2012/2013 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Autor práce: Studijní program: Obor: Ing. Jaroslav Koton, Ph.D. Zahradnické inženýrství Vinohradnictví a vinařství Název tématu: Aktivátory kvašení a řízená fermentace Rozsah práce: 35 Zásady pro vypracování: 1. Prostudujte literaratu k danné tématice 2. Charakterizujte proces alkoholového kvašení 3. Popište možnosti ovlivnění kvašení ve vztahu ke kvalitě vína 4. Popište faktory, které negativně ovlivňují kvašení vína a možnosti jejich eliminace Seznam odborné literatury: 1. STEIDL, R. Sklepní hospodářství. Valtice: Národní salon vín, s. ISBN MINÁRIK, E. -- NAVARA, A. Chémia a mikrobiológia vína. 1. vyd. Bratislava: Príroda, s STEIDL, R. -- RENNER, W. Problémy kvašení vín. 1. vyd. Valtice: Národní salon vín, s. ISBN HORNSEY, I S. The chemistry and biology of winemaking. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry, s. ISBN RIBÉREAU-GAYON, P. -- BRANCO, J M. a kol. Handbook of enology : The microbiology of wine and vinifications. Volume vyd. Chichester: John Wiley & Sons, s. ISBN Datum zadání bakalářské práce: listopad 2011 Termín odevzdání bakalářské práce: květen 2013 Ing. Jaroslav Koton, Ph.D. Autor práce doc. Ing. Pavel Pavloušek, Ph.D. Vedoucí práce doc. Ing. Pavel Pavloušek, Ph.D. Vedoucí ústavu doc. Ing. Robert Pokluda, Ph.D. Děkan ZF MENDELU

3 Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Aktivátory kvašení a řízená fermentace vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Zahradnické fakulty Mendelovy univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Lednici, dne 3. května, 2013 Jaroslav Koton

4 Poděkování Děkuji svému vedoucímu doc. Ing. Pavlu Pavlouškovi, Ph.D. za jeho cenné rady a pomoc při vypracování této bakalářské práce. Děkuji mnohokrát všem členům Ústavu telekomunikací Vysokého učení technického v Brně za jejich neutuchající podporu, pomoc a přátelství, za jejich neskutečnou výdrž poslouchat mé myšlenky během našich, dnes již nesčetných, setkání nad poklady nejen z Moravy či z Čech. Především také děkuji své přítelkyni za její lásku, neskutečnou podporu, nekonečnou trpělivost a porozumění. Děkuji vám všem, které jsem doposud na svých toulkách světem potkal, kteří jste třeba i nevědomky usměrnili mé názory, a kteří jste mi umožnili dostat se právě sem. V Lednici, dne 3. května, 2013 Jaroslav Koton

5 Věnováno mé mamince na její památku

6 Obsah Úvod Bobule jako plod révy vinné a látky obsažené v moštu Bobule Látky obsažené v moštu Voda Cukry-sacharidy Kyseliny Dusíkaté sloučeniny Minerální látky Fenolové látky Aromatické látky Vitamíny Alkoholová fermentace Aktivátory a inhibitory kvašení Cukernatost moštu ph moštu Kvasinkami asimilovatelný dusík Růstové faktory Oxid siřičitý Teplota během fermentace Etanol Další aktivátory a inhibitory kvašení Postupy pro úpravu látkového složení moštu Úprava cukernatosti moštu Odkyselování moštu Přikyselování moštu Zvýšení asimilovatelného dusíku Další předfermentační operace Řízená fermentace Ušlechtilé vs apikulátní kvasinky Teplota během fermentace Váznoucí fermentace Závěr... 36

7 Souhrn Klíčová slova Resumé Keywords Literatura... 38

8 Úvod Se stále se zvyšujícími nároky spotřebitele na kvalitu a styl vín jsou jeho výrobci nuceni využívat řadu technologických procesů, které dříve bylo možné považovat i za výstřední. Je obecně známo, že kvalitu vína dělá v prvé řadě kvalitní surovina vznikající ve vinohradě. V první části práce je proto pozornost věnována popisu sledovaných parametrů suroviny, která je v dnešní době považována za nutnou pro úspěšnou fermentaci a lze je označit za aktivátory kvašení. Jak však bude blíže uvedeno, příliš vysoké či naopak nízké hodnoty sledovaných parametrů vedou až k inhibici procesu kvašení. V případě, kdy vlastnosti moštu či rmutu nejsou splněny, se práce také věnuje možnostem, jak pomocí dostupných chemických preparátů či technologických postupů výchozí surovinu vhodně upravit k zahájení bezproblémového kvašení. Práce se pak v druhé části věnuje popisu a analýze technologie řízeného kvašení, během kterého dochází k samotné alkoholové fermentaci vinného moštu či rmutu. Základní myšlenkou tohoto technologického procesu je zamezení bouřlivého kvašení na počátku a dále pak kontrola teploty během fermentace. Výsledkem procesu je pak víno, které je soustředěno na konkrétního spotřebitele. 8

9 1. Bobule jako plod révy vinné a látky obsažené v moštu 1.1 Bobule Plodem révy vinné je dužnatý plod bobule, která z květenství typu lata vytváří souplodí označované jako hrozen. Ten se mimo samotných bobulí dále skládá ze stopky a třapiny (stopečky, stopka s hlavními a vedlejšími osami). Třapina, plnící funkci mechanické opory a transportu látek, vzniká změnou osy květenství a podle STEIDLA (2002) představuje 3 až 5 %, popř. podle PAVLOUŠEKA (2011) 3 až 7 % hmotnostního podílu hroznu. Její chemické složení obecně závisí na odrůdě hroznu, na podmínkách stanoviště a zralosti, a je podobné chemickému složení listů. Obsah vody se pohybuje od 35 do 90 %, dále jsou v malém množství přítomny cukry, průměrné množství kyseliny vinné a jablečné (především v podobě solí), a vysoké množství fenolických látek (tříslovin) a rostlinných barviv (chlorofyl) (PAVLOUŠEK, 2011). Nevyzrálá třapina má na budoucí víno negativní vliv, neboť se při zpracování hroznů snadno drtí a hlavně třísloviny a chlorofyl jsou během procesu macerace či fermentace vyluhovány do moštu, resp. vína. V tomto případě je proto během procesu zpracování hroznů třapina odstraňována k tomu určenými mlýnkoodstopkovači. Vyzrálé, již zdřevnatělé třapiny mají na kvalitu vína jen malý vliv a odstopkování není považováno za nutné, a dokonce jejich přítomnost kladně ovlivňuje výlisnost (STEIDL, 2002). Bobule (obr. 1.1) se skládá ze slupky (exokarp), dužniny (mezokarp), pletiva ohraničující semena (endokarp) a semen, kterých je dle odrůdy 1 až 4. Povrch bobule je krytý voskovou vrstvou (kutikulou), která ji chrání před mechanickým poškozením a nadměrným vypařováním. Její mocnost je v závislosti na odrůdě odlišná a v případě Vitis vinifera L. se pohybuje mezi 1,5 až 4,0 μm, kdy se v období dozrávání její síla snižuje. (PAVLOUŠEK, 2011) Slupka bobule se skládá ze dvou odlišitelných částí, tj. vnější epidermis a vnitřní hypodermis. Epidermis tvoří jediná vrstva tangenciálních buněk nepravidelného tvaru obsahující vakuoly s olejovými kapičkami. Tato vrstva není fotosynteticky aktivní. Hypodermis se skládá z jedné až 17 (nejčastěji však z 10) vrstev tangenciálních buněk (JACKSON, 2008). Tyto vrstvy zajišťují mechanickou pevnost a ochranu bobule. V období první růstové fáze bobule jsou tyto buňky fotosynteticky aktivní. Následně, 9

10 během a po období véraison, plastidy ztrácí chlorofyl, snižuje se obsah škrobů a buňky začínají akumulovat oleje. Buňky tvořící slupku obsahují většinové množství fenolických látek (taniny, antokyanová barviva, aromatické látky), minerálních látek, pektinů, proteinů a hroznových enzymů. Koncentrace cukrů je nízká. Z kyselin slupka obsahuje především kyselinu citronovou. (STEIDL, 2002), (PAVLOUŠEK, 2011) Kutikula Slupka (exokarp) Dužnina (endokarp) Semena Stopečka Obr. 1.1 Zjednodušený řez bobulí (podle JACKSONA (2008)) Dužninu tvoří velké mnohoúhelníkovité buňky s tenkými buněčnými stěnami v 25 až 30 vrstvách. Přestože vnější buňky mezokarpu také obsahují plastidy, tyto se procesu fotosyntézy účastní jen velmi málo. V první růstové fázi bobule dochází k tvorbě a dělení jednotlivých buněk mezokarku a významnými látkami v nich obsaženými jsou organické kyseliny vinná a jablečná. V druhé růstové fázi bobule se vakuoly buněk zvětšují a primárně akumulují cukry; především glukózu a fruktózu (sacharóza se vyskytuje pouze v minimálním množství), a kyseliny vinnou a jablečnou, dále fenolické látky, a u odrůd označovaných jako barvířky i antokyanová barviva. V dužnině se pak nachází 20 až 25 % z celkového obsahu dusíku zastoupeného v podobě amonných iontů, aminokyselin a bílkovin. Nejvýznamnější zastoupení kationtů tvoří draslík, vápník, sodík a zinek. (JACKSON, 2008), (PAVLOUŠEK, 2011), (STEDL, 2002) Semena a jejich vývoj je spojen s tvorbou růstových regulátorů nutných také pro samotný růst bobule. Velikost bobule je proto obyčejně závislá na počtu semen v bobuli (JACKSON, 2008). Ve zralém stavu mívá semeno hruškovitý tvar a podle FREDESE 10

11 Tab. 1.1 Poměry hmotnosti a obsahu fenolických látek hroznu (STEIDL, 2002) Hmotnostní podíl [%] Podíl fenolických látek [%] Bobule - vosková vrstva - slupka dužnina semena Třapina (stopka s hlavními a vedlejšími osami) aj. (2010) se během zrání jeho barva mění ze zelené na počátku vývoje semen až po tmavě hnědou v období sklizně. Semena jsou významným zdrojem fenolických látek, především taninů, kdy se dozráváním semen snižuje jejich extrahovatelnost během procesu macerace a/nebo fermentace. Hmotností poměry jednotlivých částí hroznu jsou uvedeny v tab. 1.1 (STEIDL, 2002). 1.2 Látky obsažené v moštu Základní popis látek obsažených v jednotlivých částech bobule byl již uveden v předchozí kapitole. Pomineme-li samotný způsob získávání moštu lisováním, pak se tyto látky z dílčích částí bobule spojují v moštu a jsou prekurzorem kvality vyráběného vína Voda Voda tvoří podstatnou složku moštu a její přítomnost je považována na samozřejmou. Obsah vody v moštu se pohybuje od 780 do 850 g l -1 (STEIDL, 2002). Jsou v ní rozpuštěny ostatní látky, které pak vytváří charakter vína. Dále je pak nutnou součástí řady chemických spojených s růstem bobule, fermentací moštu a zráním vína (JACKSON, 2008) Cukry-sacharidy Tato skupina látek představuje základní chemické látky buněčných stěn a také chemický zdroj energie. Jednoduché cukry monosacharidy se mohou spojovat do složitějších polymerních struktur a vytvářet pektiny, gumy, škroby, či celulózu. Cukry se nalézají především ve vakuolách buněk dužniny, ve slupkách jen v malém množství. 11

12 Celkový obsah cukrů ve vinném moštu se pohybuje od 120 do 250 g l -1 (STEIDL, 2002). Glukóza a fruktóza Hlavními monosacharidy nacházejícími se ve vinném moštu jsou D-glukóza (hroznový cukr) a D-fruktóza (ovocný cukr) popisované sumárním vzorcem C 6 H 12 O 6. Jde tedy o hexózy. Jejich koncentrace v moštu je přibližně stejná, pouze u přezrálého materiálu je obsah fruktózy vyšší (STEIDL, 2002). Sacharóza V bobulích Vitis vinifera L. lze nalézt i sacharózu (řepný cukr, C 12 H 22 O 11 ), což je disacharid složený z molekuly glukózy a fruktózy. Tento cukr se enzymaticky (pomocí enzymu invertázy) nebo kyselou hydrolýzou štěpí na odpovídající monosacharidy. Koncentrace sacharózy je v moštu relativně malá, podle STEIDLA (2002) do 4 g l -1. Pentózy Kromě výše uvedených cukrů jsou v moštu přítomny i monosacharidy, obsahující 5 atomů uhlíku pentózy. Jde o L-arabinózu a D-xylozu a patří k redukujícím cukrům. Jejich koncentrace je podle HORNSEYE (2007) do 1,3 g l Kyseliny Kyseliny vznikají asimilací listů z vody a oxidu uhličitého. Celkové množství kyselin v moštech záleží na zralosti hroznů, na odrůdě i ročníku. Na počátku růstu bobule je koncentrací nejvýznamnější kyselina L-jablečná (monohydroxyjantarová kyselina), která se během zrání snižuje a dominantní se stává kyselina L-vinná (dihydroxyjantarová kyselina). Kyselina L(+)-vinná Kyselina vinná je nejdůležitější kyselina v moštu a vyskytuje se ve všech částech hroznů. Během zrání se její koncentrace nijak výrazně nesnižuje (JACKSON, 2008). Část kyseliny vinné může již v hroznech reagovat s draselnými ionty za vzniku hydrogenvinanu draselného, a to především za chladného počasí, a dochází tak ke snížení obsahu této kyseliny v moštu. V moštech dobře vyzrálých bobulí je podíl kyseliny vinné 65 až 70 % všech titrovatelných kyselin, u méně vyzrálé suroviny s vysokým podílem kyseliny jablečné se podíl kyseliny vinné snižuje k 35 až 40 % (STEDL, 2002). 12

13 Kyselina L(-)-jablečná Kyselina jablečná je nejčastější organickou kyselinou v řadě plodů. Je obsažena v bobulích, listech i třapině. V bobulích révy vinné se její obsah během růstu pohybuje na hodnotách 15 až 50 g l -1 a vyzráváním se její koncentrace procesem transpirace trvale snižuje k hodnotám 3 až 5 g l -1 (STEDIL, 2002). Kyselina citronová Jde o trikarboxylovou kyselinu a ve významných koncentracích se nachází v citrusech. Je již obsažena v nezralých bobulích a zráním se výrazně nemění. Ve vinném moštu je její obsah 100 až 300 mg l -1. Její obsah však roste v případě hroznů napadených ušlechtilou hnilobou, ve vyšší koncentraci se vyskytuje také u ledových vín či vín z jižních oblastí (STEIDL, 2002), (FANTA, 2009). Dalšími organickými kyselinami obsaženými ve vinném moštu jsou kyselina jantarová, glykolová, glukonová, či slizová (STEIDL, 2002) Dusíkaté sloučeniny Jde o sloučeniny bílkovin (proteiny), aminokyseliny a amonné sloučeniny (NH + 4 ionty). Množství dusíkatých látek v moštu kolísá v závislosti na odrůdě, půdě vinice, způsobu hnojení, množství srážek v průběhu vegetace, či technologickém postupu při výrobě vína. Největší množství dusíkatých látek je obsaženo ve slupce a semenech bobule. Nejméně těchto látek proto obsahuje samotok. Zvyšováním tlaku při lisování se obsah dusíkatých látek v moštu zvyšuje na hodnoty 0,2 až 1,4 g l -1 (STEIDL, 2002). Některé z dusíkatých látek se během kvašení zcela spotřebují a představují tzv. kvasinkami asimilovatelný dusík (YAN yeasts assimilable nitrogen, yeast available nitrogen). Podle PAVLOUŠKA (2011) je potřebné množství YAN k zajištění dobrého kvašení moštu cca 0,14 g l -1, přičemž s rostoucí cukernatostí moštu také roste potřebné množství asimilovatelného dusíku. Bobule napadené plísní Botrytis cinerea vykazují nižší koncentrace dusíkatých látek, neboť jsou plísní využívány pro vlastní látkovou výměnu. Dále v ročnících s nízkým objemem srážek může být obsah dusíkatých látek v moštu nedostatečný. (STEIDL, 2002) Minerální látky Minerální látky (popeloviny) jsou přijímány kořeny révy vinné spolu s vodou a jsou nutné pro výstavbu a výživu rostliny. Množství těchto látek závisí na počasí během 13

14 vegetace, druhu půdy, hnojení, odrůdě i vyzrálosti. Obsah minerálních látek v moštech se pohybuje od 3 do 5 g l -1, kdy může být i nižší v letech s nižšími srážkami. Nejvyšší podíl v případě kationtů tvoří draslík, hořčík, vápník a sodík. Z aniontů dominují fosforečnany, sírany, chloridy a uhličitany. V malém množství je obsažen i bór, křemík, mangan, zinek či železo. Ve stopovém množství (do 1 mg l -1 ) lze v moštech nalézt i titan, vanadium, stroncium, molybden, barium, kobalt, kadmium, nikl, chrom a další. (FANTA, 2009), (STEIDL, 2002) Podle RIBÉREAU-GAYONA aj. (2006) je obsah minerálních látek pro potřeby úspěšné alkoholové fermentace, tj. pro růst a vývoj kvasinek, dostatečný. Numericky vyjádřený obsah výše popisovaných chemických látek ve vinném moštu je blíže uveden v tab Tab. 1.2 Látky obsažené v moštu bobulí (PAVLOUŠEK, 2011) Obsahovaná látka Obsah v moštu [g l -1 ] nízký střední vysoký Voda Cukry - glukóza fruktóza sacharóza stop. množství 1 5 Kyseliny - titrovatelné kyseliny kyselina vinná kyselina jablečná kyselina citrónová stop. množství 0,3 0,5 Dusíkaté sloučeniny - celkový dusík 0,2 0,8 2 - aminokyseliny 0,1 0,4 1 - amonný dusík 0,01 0,06 0,12 Minerální látky - popel 2, draslík hořčík 0,1 0,2 0,25 - vápník 0,04 0,14 0,25 - zinek stop. množství 0,002 0,005 14

15 1.2.6 Fenolové látky Do skupiny fenolových látek patří třísloviny a barviva, která mají významnou úlohu při vytváření chuti a charakteru vína, především barvu, hořký a tříslovitý chuťový vjem, a antioxidační vlastnosti (PAVLOUŠEK, 2011). Jejich chemické složení je různé a podle způsobu reakce jsou děleny do pěti skupin (STEIDL, 2002): - kyseliny fenolkarboxylové, - flavonoly, - flavan-3-oly, - flavan-3,4-dioly, - antokyany. Fenolkarboxylové kyseliny, označované jako neflavonoidy, jsou deriváty kyseliny benzoové a skořicové. Hydroxyskořicové kyseliny jsou hlavními fenolickými sloučeninami bílých odrůd. Snadno podléhají oxidaci, kdy původně bezbarvé, žloutnou a hnědnou. Ostatní skupiny fenolických látek jsou označovány jako flavonoidy. Pro pěstitele révy vinné jsou podstatné především flavan-3-oly, jako jsou katechin a epikatechin, které tvoří podstatou část taninů dávajících vínu tříslovitou a hořkou chuť. Jak je uvedeno v tab. 1.1 tříslovité látky jsou v nejvýznamnějším množství zastoupeny v semenech bobule a třapině hroznu, která je však před drcením bobulí často odstraňována. Hořké tóny jsou spojeny s nízkomolekulárními sloučeninami s nižším stupněm polymerizace a svým původem ze semen. Tříslovité chuťové tóny jsou odvozovány od vysokolomekulárních sloučenin s vyšším stupněm polymerizace, kdy se jedná o flavan-3-oly svým původem ze slupek (PAVLOUŠEK, 2011). Antokyany odpovídají za barvu a nalézají se zejména u modrých odrůd, vakuolách buněk slupky. Tvorba a změny antokyanů v hroznech závisí na stupni jejich zralosti. Zráním se obsah antokyanů zvyšuje. Šetrným zpracováním hroznů před a během lisování se obsah polyfenolů v bílém víně pohybuje v množství pod 200 mg l -1. Naležením rmutu a vyšší provozní tlaky během lisování zvyšují obsah polyfenolů. U červeného vína je obsah fenolických látek 3 až 10 krát vyšší (STEIDL, 2002). 15

16 1.2.7 Aromatické látky Obecně se pod označením aromatické látky rozumí chemické sloučeniny, které v plynné fázi vyprchávají z vodně-alkoholového roztoku a hrají významnou roli při senzorickém hodnocení vína (PAVLOUŠEK, 2011). Aromatické látky, které se vyskytují přímo v nepoškozených buňkách bobulí, jsou označovány jako primární aroma. Toto aroma závisí na faktorech, jako jsou odrůda, průběh zrání, teplota, či zdravotní stav, a dále jej lze rozdělit na vonné aromatické látky a prekurzory aromatických látek. Volné aromatické látky se již v bobulích nacházejí v i těkavé formě, a proto je možné je přímo vnímat a hodnotit vyzrálost suroviny. Během procesu kvašení jsou však tyto látky uvolňovány a unášeny vznikajícím oxidem uhličitým a ve víně pak nejsou znatelné. Základní skupinou volných aromatických látek jsou monoterpeny (C 10 - isoprenoidy), které udávají vůni charakteristickou pro danou odrůdu, jako je muškátové aroma, květinové a ovocné tóny (DVOŘÁKOVÁ aj. 2011). Ve významném množství se monoterpeny vyskytují především v bílých odrůdách a podle jejich obsahu se odrůdy dělí na intenzivně aromatické muškátové odrůdy (např. Tramín, Muškát Ottonel), nemuškátové aromatické odrůdy (např. Müller Thurgau, Sylvánské zelené), a neutrální odrůdy (např. Chardonnay, Rulandské šedé). Dalšími skupinami aromatických látek jsou C 13 -norisoprenoidy vznikající přeměnou karotenoidů, methoxypyraziny sekundární produkty při tvorbě a přeměně aminokyselin, vonné thioly. Postupným zráním je množství aromatických látek v hroznech vázáno s cukry prostřednictvím glykosidické vazby. K odštěpení cukru dochází kyselou hydrolýzou či aktivitou kvasinek prostřednictvím enzymu β-glukosidázy. (PAVLOUŠEK, 2011) Primární aromatické látky obsažené v bobulích, resp. v moštu, se během procesu alkoholové fermentace vytrácí, kdy však činností kvasinek vznikají další aromatické látky tvořící tzv. sekundární aroma. Změny těchto látek během dlouhodobého zrání finálního vína vedou na tzv. terciálního aroma (STEIDL, 2002) Vitamíny Vitamíny jsou chemické látky nutné pro růst živých organismů. Obecně jsou děleny na vitamíny rozpustné ve vodě a v tucích. Ve významnějším množství se ve vinném moštu a pak i ve víně nachází pouze vitamíny rozpustné ve vodě (WÜRDIG, WOLLER, 1989). Řada z nich je pak během procesu fermentace spotřebována mikroorganismy. 16

17 Tab. 1.3 Významné vitamíny obsažené ve vinném moštu (WÜRDIG, WOLLER, 1989) Vitamín Obsah [μg l -1 ] Thiamin (vitamín B 1 ) Riboflavin (vitamín B 2 ) 3 60 Kys. nikotinová, nikotinamid (vitamín B 3 ) Kys. pantotenová (vitamín B 5 ) Pyridoxin (vitamín B 6 ) Kys. askorbová (vitamín C) Biotin (vitamín H) 2 4 PABA (p-aminobenzoová kyselina) 50 Významně během fermentace roste jen obsah vitamínu PABA (p-aminobenzoová kyselina) (JACKSON, 2008). V tab. 1.3 jsou uvedeny hlavní vitamíny a jejich koncentrace obsažené ve vinném moštu (WÜRDIG, WOLLER, 1989). 17

18 2. Alkoholová fermentace Během procesu alkoholové fermentace dochází aktivitou kvasinek k přeměně cukrů na alkohol a další vedlejší produkty. Hlavní probíhající reakcí je přeměna glukózy na etanol a oxid uhličitý, kterou lze pomocí sumárních vzorců zjednodušeně napsat jako: 1 mol C 6 H 12 O 6 2 mol C 2 H 6 O + 2 mol CO 2. (2.1) Teoreticky tak ze 100 g glukózy vznikne 51,11 g etanolu a 48,89 g oxidu uhličitého. Podle STEIDLA (2002) je však množství vzniklého etanolu pouze 47 až 48 g, neboť kromě etanolu vznikají během procesu kvašení z glukózy další produkty, jako je např. glycerol, acetaldehyd, sukcinát (anion kyseliny jantarové), kyselina pyrohroznová (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). Reálná přeměna glukózy na etanol probíhá během procesu glykolýzy. Za využití dvou jednotek ATP (adenosintrifosfát) a enzymů hexokinázy, isomerázy a fosfoglukokinázy je glukóza nejprve transformována na fruktózu-1,6-bifostát. Fruktóza- -1,6-bifostát je aldolázou katalyzována na glyceraldehyd-3-fosfát (GA3P) a dihydrooxyacetonfosfát, který je triozafosfátisomerázou přeměněn na glyceraldehyd-3- fosfát. Každý GA3P pak vstupuje do dalších reakcí samostatně. GA3P je prostřednictvím glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázou dehydrogenován na 1,3- -bifosfoglycerát (1,3-BPG) a z NAD + (Nikotinamidadenin dinukleotid) vzniká NADH + H +. Aktivitou enzymu fosfoglycerátkinázy je 1,3-BPG defosforilován za vzniku ATP a 3-fosfoglycerátu (3PG). 3PG je enzymem fosfoglyceromutázou měněn na 2- -fosfoglycerát, který je enolázou dále dehydrován na fosfoenolpyruvát. Pyruvátkinázou je 2-fosfoglycerát defosforilován za vzniku ATP a pyruvátu. Prostřednictvím enzymu pyruvát-dekarboxylázy je pyruvát přeměněn na acetaldehyd, který je enzymem alkoholdehydrogenázou transformován na konečný etanol. Tento proces blíže popisuje RIBÉREAU-GAYON aj. (2006). 18

19 3. Aktivátory a inhibitory kvašení Hlavními parametry moštu, jako suroviny vstupující do procesu alkoholového kvašení, které jsou v současnosti analyzovány z důvodu bezproblémového kvašení, jsou cukernatost moštu, ph moštu a množství kvasinkami asimilovatelného dusíku (YAN). U těchto parametrů lze stanovit rozsahy, kdy během alkoholového kvašení působí jako aktivátory či inhibitory tohoto procesu, resp. ovlivňují životaschopnost kvasinek. Druhou skupinou aktivátorů nebo častěji spíše inhibitorů kvašení jsou vnější vlivy vstupující do procesu fermentace, jako jsou např. technologické zásahy prováděné před samotným kvašením, teplota během kvašení, změny v obsahu vznikajícího etanolu. 3.1 Cukernatost moštu Glukóza a fruktóza v moštu jsou zdrojem uhlíku a energie nutné pro růst kvasinek. Celkový obsah cukrů v moštu je od 170 do 220 g l -1 (PAVLOUŠEK, 2011), (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). Alkoholová fermentace probíhá pomalu v médiu obsahující malé množství cukru a aktivita kvasinek se zvyšuje při obsahu cukrů od 15 až 20 g l -1 a zůstává stabilní až do koncentrace 200 g l -1. Při vyšších hodnotách obsahu cukru se proces fermentace opět zpomaluje, neboť dochází k zamezení růstu kvasinek a snížení jejich maximální populace. Fermentace se tak zastavuje i při nižším obsahovém množství vzniklého etanolu, který má na kvasinky antiseptický efekt (kap. 3.7). V moštech s koncentrací cukrů nad 650 g l -1 proces fermentace nelze uskutečnit. (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006) Nadměrný obsah cukrů v moštu způsobuje jeho umělé přidání nejčastěji v podobě sacharózy či koncentrovaného moštu, nebo využitím technologického procesu reverzní osmózy, kdy dochází k eliminaci vody z moštu. Inhibičně na proces kvašení, resp. životaschopnost kvasinek, působí i přidání cukrů v průběhu již probíhající alkoholové fermentace v okamžiku, kdy obsah vzniklého etanolu sám působí inhibičně (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). 3.2 ph moštu Hodnota ph vinného moštu se nejčastěji pohybuje v rozmezí 2,75 až 4,2. Při těchto hodnotách jsou aktivnější kvasinky a ostatní mikroorganismy (bakterie) jsou více inhibovány. Na proces alkoholové fermentace negativně působí hodnoty ph pod 2,8, 19

20 kdy při takto nízkém ph je vznikající etanol více toxický pro kvasinky (CARRASCOSA aj., 2011). V těchto případech je nutné využít chemického odkyselování využitím KHCO 3 či CaCO 3 (STEIDL, 2002). 3.3 Kvasinkami asimilovatelný dusík Obsah rozpustných dusíkatých sloučenin se v moštu pohybuje v rozsahu 0,1 až 1 g l -1 a představuje asi čtvrtinu celkového obsahu dusíkatých látek v bobuli (RIBÉREAU- -GAYON aj., 2006). Dusík se zde vyskytuje v podobě amonných iontů (NH + 4 ), aminokyselin (AK), polypeptidů a proteinů, přičemž kvasinkami Saccharomyces cerevisiae jsou asimilovatelné pouze amonné ionty a aminokyseliny. Obecně kvasinky S. cerevisiae k růstu nevyužívají aminokyseliny, neboť jsou samy schopny si potřebné aminokyseliny syntetizovat, ovšem přítomnost AK více stimuluje růst kvasinek než samotné NH + 4 ionty. Vhodná koncentrace amonných iontů v moštu podle RIBÉREAU-GAYONA aj. (2006) je 25 až 50 mg l -1, které jsou nutné především na začátku procesu kvašení, neboť jsou kvasinkami upřednostňovány před aminokyselinami. Kvasinky využívají AK některým z následujících způsobů (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006): - přímá integrace bez transformace na proteiny, - získání aminoskupiny z AK, která je použita k syntéze dalších látek, zbylý uhlíkový skelet je vyloučen, a vznikají z něj např. vyšší alkoholy, - AK jako zdroj uhlíku v metabolických procesech kvasinek. Aminoskupina je využita jako výživa. K úplnému prokvašení moštu s obsahem cukrů 160 až 250 g l -1 je nutné množství YAN 70 až 140 mg l -1. Při koncentraci YAN nad 200 mg l -1 zůstává po procesu fermentace významnější množství dusíku ve víně, které může vést k mikrobiologické nestabilitě vína. Nadměrné množství amonných iontů v moštu může vést na netypické aroma vína, neboť aminokyseliny nejsou kvasinkami asimilovány a nevznikají tak sekundární produkty jako jsou vyšší alkoholy a jejich estery. (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006) 3.4 Růstové faktory V kap byly popsány hlavní vitamíny obsažené ve vinném moštu, které jsou nutné pro růst živých organismů. Během alkoholové fermentace jsou tyto látky využívány 20

21 Fermentovaný cukr [g l -1 ] kvasinkami. Plně je např. spotřebován thiamin. Kys. pantotenová, pyridoxin a biotin jsou kvasinkami sice využívány, ale následně opět uvolňovány, a proto je jejich koncentrace ve víně téměř stejná. Přestože mošt obsahuje dostatečné množství růstových faktorů nutných pro růst kvasinek, přirozené koncentrace ne plně odpovídají optimálním hodnotám. Je proto doporučeno do moštů dodat vybrané růstové faktory k zajištění bezproblémové alkoholové fermentace (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). 3.5 Oxid siřičitý Síření moštu je nejjednodušším a nejúčinnějším způsobem jeho ochrany proti oxidaci. Významné jsou také jeho antiseptické účinky inhibující nežádoucí množení mikroorganismů v čase od sběru suroviny ve vinohradě po první zpracování ve vinařském provozu (MICHLOVSKÝ, 2012). Zasíření moštu nízkou dávkou oxidu siřičitého vede v počátku alkoholové fermentace nejprve na její inhibici, kdy jsou potlačeny apikulátní kvasinky rodu Klockeera spp. a Hansenula spp. (HORNSEY, 2007). Následně však dochází (A) (B) Doba fermentace [den] Obr. 3.1 Kinetika kvašení nezasířeného (A) a zasířeného (B) moštu (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006) 21

22 Intenzita kvašení [gco 2 l -1 ] (A) (B) (C) (D) Doba fermentace [den] (E) Obr. 3.2 Oddálení počátku kvašení v důsledku zasíření v podobě H 2 SO 3 do moštu; (A) 0 mg l -1, (B) 50 mg l -1, (C) 100 mg l -1, (D) 200 mg l -1, (E) 400 mg l -1 (WÜRDIG, WOLLER, 1989) k výraznější kinetice kvašení, kdy se fermentace účastní ušlechtilé kvasinky Saccharomyses cerevisiae, Porovnání míry prokvašení a kinetiky kvašení moštu neošetřeného oxidem siřičitým (A) a moštu zasířeného dávkou 50 mg l -1 (B) je uveden na obr. 3.1 (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). Příliš významné zasíření však vede k inhibici růstu populace i ušlechtilých kvasinek a počátek fermentace je takto významně oddálen. Tuto skutečnost ukazuje graf intenzity kvašení vyhodnocováním množství vzniklého CO 2 na počátku fermentace pro různé míry zasíření moštu, uvedený na obr. 3.2 (WÜRDIG, WOLLER, 1989). 3.6 Teplota během fermentace Podle základní rovnice alkoholové fermentace (2.1) je výsledkem pouze etanol a oxid uhličitý. Tato reakce je však doprovázena i uvolňováním značného množství energie v podobě tepla. Tato energie teoreticky dostačuje k ohřátí kvasícího materiálu v 20 C až na 45 C, což by vedlo k usmrcení kvasinek (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). Protože proces fermentace, resp. aktivita kvasinek, však není konstantní a trvá několik dní, nárůst v teplotě není takto razantní. Změna teploty je především závislá na výchozí cukernatosti moštu, jeho počáteční teplotě, rychlosti fermentace, rozměrech kvasné nádoby, teplotě okolního prostředí. 22

23 Tab. 3.1 Započetí fermentace a konečný obsah etanolu, počáteční koncentrace cukrů cca 300 g l -1 (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006) Teplota [ C] Započetí fermentace [den] Etanol [% obj.] , , , ,5 30 1,5 10, ,0 Teplota během fermentace významně ovlivňuje změnu v populaci kvasinek a jejich aktivitu. JACKSON (2008) uvádí, že k pučení dochází každých 12 h při teplotě 10 C, každých 5 h při teplotě 20 C a každé 3 h při teplotě 30 C. Čím vyšší je teplota, tím rychleji dochází k započetí fermentace moštu, ovšem konečný obsah etanolu je nižší (tab. 3.1). Optimální teplota pro množení kvasinek a fermentaci je cca 25 C. Při teplotách nad 30 C se aktivita kvasinek většiny kmenů snižuje, což vede k předčasnému ukončení alkoholové fermentace a ve svém důsledku na vína s vyšším obsahem zbytkového cukru a nízkým konečným obsahem vzniklého etanolu. Důvodem předčasného ukončení fermentace je denaturace bílkovin nutných pro život kvasinek způsobená právě zvýšenou teplotou (WÜRDIG, WOLLER, 1989). 3.7 Etanol Etanol vznikající v průběhu alkoholové fermentace obecně dle (2.1) zpomaluje asimilaci dusíku, inhibuje aktivitu kvasinek a má tedy na kvasinky antiseptický efekt. Množství etanolu nutného k zastavení fermentace je závislé na řadě faktorů, jako je kmen kvasinek, teplota, provzdušnění (aerace) moštu. Již od koncentrace 2 % obj. alkoholu v kvasícím moštu je růst a rozmnožování kvasinek omezeno. Fermentace je dále významně potlačována při koncentraci 6 8 % obj. etanolu. Za aerobních podmínek, např. při výrobě Sherry, kdy kvasinky na hladině moštu vytváří tzv. flór, jsou kvasinky schopny se dále rozmnožovat i při vyšších koncentracích etanolu. (WÜRDIG, WOLLER, 1989) Význam inhibičního účinku etanolů vznikajícího během fermentace je zvýšen u moštů s nízkou hodnotou ph (viz kap. 3.2) a vysokou teplotou moštu (viz kap. 3.6). 23

24 3.8 Další aktivátory a inhibitory kvašení K zajištění lepšího využití dusíku obsaženého v moštu RIBÉREAU-GAYON aj. (2006) uvádí další aktivátory kvašení. Jde např. o využití hydrolyzovaného extraktu z kvasinek, který je významným zdrojem asimilovatelného dusíku, růstových faktorů a minerálních solí. Dále jsou zmiňovány extrakty z hub jako jsou Aspergillus niger nebo z mycelia Botryotinia fuckeliana. Tyto extrakty jsou vyžívány pro průmyslovou výrobu etanolu (ADO aj., 2009), nejsou však povoleny ve vinařském průmyslu (ES č. 1622/200). Inhibici alkoholové fermentace mohou způsobit residua pesticidů. V případě anorganických fungicidů látky na bázi síry nemají negativní vliv na kvasinky. Naopak látky na bázi mědi silně potlačují růst Saccharomyces cerevisiae již při koncentracích 10 ppm. Organické fungicidy s aktivními látkami na bázi síry a chlóru (jako jsou dichlofluanid, folpet či captafol) působí inhibičně na řadu kmenů kvasinek (BARBA aj., 2010). Významný inhibiční vliv na proces fermentace mají i nasycené mastné kyseliny C 6 (kapronová), C 8 (kaprilová), a C 10 (kaprová). Ovlivňují permeabilitu membrán mikroorganismů a zamezují průchodu látek mezi moštem a kvasinkou, kdy pak cukry obsažené v moštu nemohou být dále metabolizovány (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). BAROŇ a BABÍKOVÁ (2011) se blíže věnují analýze inhibičních účinků těchto mastných kyselin na kvasinky a bakterie mléčného kvašení s cílem omezit množství využívaného SO 2 ve vinařství. Ke snížení vlivu, resp. zamezení inhibičního účinku, nasycených mastných kyselin C 6, C 8, a C 10 během alkoholové fermentace se do moštu přidávají odumřelé kvasinky, které tyto mastné kyseliny naváží (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). Aktivátorem kvašení jsou nenasycené mastné kyseliny C 18 kyselina olejová, a kyselina linolová, které jsou obsaženy v semenech a kutikule bobule (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). Inhibiční účinek má i oxid uhličitý vznikající během fermentace. Tento jev však nastává pouze v případě výroby šumivých vín. Alkoholová fermentace se zpomaluje již při relativně nízkém tlaku a je zcela nemožná při tlaku nad 7 bar. Při výrobě tichých vín vznikající CO 2 volně uniká z fermentační nádoby a proto jej v tomto případě nelze považovat za inhibitor (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). Před vlastním procesem kvašení je mošt částečně odkalován, kdy jsou odstraňovány zbytky slupek, třapin a pevných částí dužiny. Odkalení má příznivý vliv na charakter budoucího vína, zejména na tvorbu aromatických látek. Silným odkalením 24

25 se však zpomaluje kvasný proces, neboť se tak snižuje vnitřní kvasný povrch, který je nezbytný pro růst a množení kvasinek (FANDA, 2009). 25

26 4. Postupy pro úpravu látkového složení moštu Při výrobě vína hrají důležitou roli primárně parametry moštu, který má být prokvášen. V kap. 1.2 bylo popsáno běžné látkové složení hroznového moštu a v kap. 3 pak bylo toto látkové složení blíže analyzováno z pohledu aktivačních či inhibičních účinků na proces fermentace, resp. životaschopnost mikroorganismů, tj. především ušlechtilých kvasinek. V případě, že dané látkové složení moštu není na základě jeho chemických analýz plně vhodné, jsou na něm prováděny postupy, kterými je látkové složení moštu vhodně upravováno či napomáhají k bezproblémovému procesu kvašení. 4.1 Úprava cukernatosti moštu V ročnících s nepříznivými klimatickými podmínkami, s nedostatečným počtem slunečních dní, s nízkou teplotou a malým množstvím vodních srážek, či nadměrným přetížením keřů nemusí mošty vykazovat dostatečný obsah zkvasitelných cukrů, ze kterých by vzniklo dostatečné množství etanolu a vyšších alkoholů zajišťující dostatečnou životnost vín. V případě nedostatečného množství cukrů, je dovoleno mošty doslazovat, pouze však v případě, nejedná-li se o mošty určené k výrobě jakostních vín s přívlastkem (Zákon č. 321/2004 Sb.). K navýšení koncentrace cukrů v moštu, tzv. obohacování, je dle nařízení Rady č. 479/2008 povoleno využít zahuštěný hroznový mošt, rektifikovaný moštový koncentrát, nebo nejčastěji řepný cukr sacharózu, která je enzymatickými procesy v kvasinkách nejprve štěpena na glukózu a fruktózu. Tímto způsobem dochází ke zvýšení minimálního přirozeného alkoholu, které však nesmí překročit 3 % obj. alkoholu ve vinařské zóně A (v ČR vinařská oblast Čechy), resp. 2 % obj. alkoholu ve vinařské zóně B (v ČR vinařská oblast Morava). Povoleným technologickým postupem pro navýšení koncentrace cukrů v moštu je proces reverzní osmózy, která byla původně určena pro získávání pitné vody z vody mořské (JACKSON, 2008). Dalšími technologickými postupy, které vedou ke zvýšení koncentrace cukrů ve vinném moštu, jsou kryoextrakce (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006) a koncentrátory (JACKSON, 2006). Technika kryomacerace je určená ke zpracování nedostatečně vyzrálých hroznů, které jsou podchlazeny na teplotu 10 až 5 C a jsou při této teplotě dále lisovány. Koncentrátory zpracovávají mošt ve vakuu a za teplot cca 20 C, kdy dochází k odpařování části vody z moštu. 26

27 4.2 Odkyselování moštu V případě, že obsah cukrů je nedostatečný, lze současně předpokládat, že obsah kyselin (především kyseliny jablečné) v moštu je naopak příliš vysoký. Vína vznikající z takového moštu jsou pak tvrdá a neharmonicky kyselá. Proto legislativa dle nařízení Rady č. 479/2008 dovoluje odkyselování moštu, přičemž maximální povolené odkyselení je 1 g l -1 (ES č. 479/2008). Povoleným přípravkem je uhličitan vápenatý (CaCO 3 ), který reaguje s kyselinou vinnou (H 2 C 4 H 4 O 6 ) za vzniku soli, oxidu uhličitého a vody (RIBÉREAU-GAYON aj. 2006): H 2 C 4 H 4 O 6 + CaCO 3 CaC 4 H 4 O 6 + CO 2 + H 2 O. (4.1) Snížení obsahu kyseliny vinné v moštu lze docílit i dodáním hydrogenuhličitanu draselného (KHCO 3 ), avšak tento postup není pro svou nižší účinnost a ne zcela kontrolovanou reakci doporučován (RIBÉREAU-GAYON aj. 2006): H 2 C 4 H 4 O 6 + KHCO 3 KHC 4 H 4 O 6 + CO 2 + H 2 O. (4.2) Soli kyseliny vinné vzniklé reakcemi dle (4.1) a (4.2) jsou nerozpustné a vysrážejí se. Uvedenými způsoby dochází ke snížení koncentrace pouze kyseliny vinné. K účinnému snížení i kyseliny jablečné lze využít techniky podvojného odkyselení, kdy při vyšších hodnotách ph moštu (nad 4,5) obě kyseliny reagují s uhličitanem vápenatým za vzniku vápenatých podvojných solí. Na poměrnou část moštu je aplikována technika podvojného odkyselení, která se pak opětovně scedí s neodkyselenou částí moštu. Odbourání kyseliny jablečné lze provést také biologickou cestou prostřednictvím malolaktické fermentace. Je bakteriálního původu (Oenococcus oeni), kdy z kyseliny jablečné vzniká kyselina mléčná a provádí se až po alkoholové fermentaci (RIBÉREAU-GAYON aj. 2006). 4.3 Přikyselování moštu V teplých vinařských oblastech může být koncentrace kyseliny jablečné během procesu zrání silně redukována. Přiměřený obsah kyselin však přispívá k harmoničnosti vína. Aby bylo víno svěží, je nutné koncentraci kyselin v moštu obecně navýšit přidáním kyselin, kdy použití silných anorganických kyselin jako je kys. chlorovodíková, kys. fosforečná či kys. sírová není povoleno. Mimo jiné techniky přikyselování RIBÉREAU- GAYON aj. (2006) doporučuje pouze využití kyseliny vinné. 27

28 Míra přikyselení je opět řízena legislativou dle Nařízení Rady č. 479/2008, kdy maximální přikyselení moštu lze provádět až do výše 1,5 g l -1, vína pak až do výše 2,5 g l -1. Ve vinařských zónách A a B je však přikyselování moštů povolené pouze v letech s mimořádně nepříznivými povětrnostními podmínkami, tj. u nás chápáno ve velmi teplých ročnících. 4.4 Zvýšení asimilovatelného dusíku Především v teplých a suchých ročnících je množství kvasinkami asimilovatelného dusíku (YAN) v moštu nedostatečné a způsobuje výživový stres kvasinek během fermentace. Alkoholové kvašení se tak zpomaluje nebo může dojít k jeho předčasnému zastavení. Kvasinky produkuji množství sirných sloučenin, a to se může projevit na konci procesu fermentace formou sirky. Je-li koncentrace amonného iontu NH + 4 nižší než 25 mg l -1, je pak nutné provést patřičné zásahy ke zvýšení jeho koncentrace, aby nedošlo k nekvalitnímu prokvašení, či předčasnému zastavení procesu kvašení. Podle RIBÉREAU-GAYONA aj. (2006) je vhodný obsah amonného iontu v moštu 25 až 50 mg l -1. Další zvyšování koncentrace nemá významný efekt. Obecně je množství YAN potřebné pro bezproblémovou fermentaci především závislé na obsahu zkvasitelných cukrů, kmenu kvasinek a teplotě během fermentace. V tab. 4.1 (NN, 2007) jsou uvedeny rozsahy množství YAN v závislosti na koncentraci cukru moštu. S rostoucím obsahem zkvasitelných cukrů v moštu i nároky kvasinek na množství YAN rostou, neboť musí být déle aktivní, což uvádí i RIBÉREAU-GAYON aj. (2006). Nároky na množství dusíku jsou závislé i na kmenu ušlechtilých kvasinek, použitém během alkoholové fermentace a podle (NN, 2007) se tyto nároky omezují pouze na slovní popis nízké střední vysoké (viz tab. 5.1). Teplota během fermentace Tab. 4.1 Doporučené hodnoty YAN potřebné pro dobrou fermentaci (NN, 2007) Obsah cukrů [ Bx] Obsah cukrů [ NM] YAN [mg l -1 ] 21 20, , , , ,

29 ovlivňuje nároky na YAN tak, že čím je teplota nižší, tím je i množství potřebného YAN nižší (NN, 2007). V současné době existuje na trhu množství přípravků, kterými lze koncentraci asimilovatelného dusíku navýšit. Liší se formou dodávaného dusíku, tj. v podobě amonné, v podobě α-aminokyselin, nebo v jejich kombinaci, množstvím dusíku na jednotku hmotnosti přípravku, či doporučeném načasování dávky, tj. v počátku fermentace či nejčastěji v 1/3 procesu fermentace. Řada těchto přípravků, kromě asimilovatelného dusíku obsahuje i vitamíny a minerální látky, jako např. GO-FERM (NN, 2012c), který je plně biologického původu. Zdrojem dusíku jsou aminokyseliny a dále do moštu dodává vitaminy B 5 (kys. pantotenová) a H (biotin). Jiným přípravkem biologického původu je Fermaid O (NN, 2009), který je podobně jako GO-FERM zdrojem dusíku ve formě aminokyselin, a dále vitamínů a minerálů. Zdrojem asimilovatelného dusíku v amonné podobě jsou soli jako je hydrogenfosforečnan amonný (NH 4 ) 2 HPO 4 nebo síran amonný (NH 4 ) 2 SO 4. V případě hydrogenfosforečnanu amonného po spotřebování aminoskupiny ve víně zůstává fosfor, který může vést ke kovovým zákalům, a proto se raději do moštu přidává síran amonný. Omezení přidávaného preparátu v EU je stanoveno na 30 g některé z uvedených solí (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). Tyto soli jsou na trhu dostupné pod obecným označením DAP pro hydrogenfosforečnan amonný (NN, 2012a) nebo SDA pro síran amonný (NN, 2009). Nabízeny jsou pak i kombinace DAP a vybraných vitamínů, jako např. Vitamon Combi (NN, 2013). K zajištění stálého zdroje asimilovatelného dusíku jsou pak dostupné i směsi obsahující dusík ve formě amonné i ve formě aminokyselin, případně i další vitamíny a minerální látky, viz Fermaid K (NN, 2012b). Zvýšení přirozené koncentrace dusíku v moštu je možné dosáhnout pomalým lisováním a macerací, což však s sebou může přinést nežádoucí oxidaci moštu (RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). Dalším technologickým postupem, který je prováděn Tab. 4.2 Koncentrace vybraných látek v moštu ošetřeného elektroporací (SACK aj., 2012) Obsah Celkový obsah YAN K Intenzita cukrů kyselin [g l -1 ] [mg l -1 ] [mg l -1 ] barvy [ NM] Kontrola 20,8 7, ,7 1,1 Elektroporace 20,8 7, ,7 1,3 29

30 ještě před lisováním je tzv. elektroporace (SACK aj., 2012). Princip této metody spočívá v narušení a destrukci buněčných stěn buněk slupky a dužniny, čímž dojde k usnadnění a zvýšení extrakce užitečných látek do moštu. V tab. 4.2 jsou uvedeny výsledky použití této metody na odrůdě Ryzlink rýnský (SACK aj., 2012), kdy především dochází je zvýšení obsahu kvasinkami asimilovatelného dusíku a dále pak ke snížení celkového obsahu kyselin. 4.5 Další předfermentační operace K podpoře kvalitního průběhu kvašení, resp. zajištění dobrých podmínek pro množení kvasinek přispívá provzdušňování (aerace) moštu. Přestože je alkoholová fermentace anearobní proces, pro růst kvasinek v počáteční fázi kvašení je kontakt s kyslíkem nutný pro tvorbu lipidů, které jsou součástí buněčné stěny kvasinek. Provzdušňování je možné provádět i během fermentace, které napomáhá snížení koncentrace zanikajících sirných sloučenin (JACKSON, 2008). Ke snížení reziduí pesticidů a nežádoucích mikroorganismů napomáhá klarifikace moštu. Jsou tak odstraněny možné inhibitory kvašení (viz kap. 3.8) a současně je i zamezeno nežádoucímu průběhu počáteční fáze kvašení. Příliš čistý mošt však vede k předčasnému zastavení či problémovému kvašení (HORNSEY, 2007). Často jsou na rmut aplikovány pektolytické enzymy, které napomáhají ke zvýšení výlisnosti a také k urychlení klarifikace moštu (JACKSON, 2008, RIBÉREAU-GAYON aj., 2006). K potlačení nežádoucí aktivity apikulátních kvasinek přispívá i zasíření moštu, čímž se proces fermentace záměrně oddaluje (obr. 3.2) a zajistí se i lepší kinetika kvašení (obr. 3.1). 30

31 5. Řízená fermentace Kap. 3.6 se věnovala vlivu teploty na průběh fermentace a její inhibiční schopnost na aktivitu kvasinek v případě, kdy teplota kvasícího materiálu přesáhne 30 C. Aby nedocházelo k nežádoucímu ukončení alkoholové fermentace předčasně, je teplota kvasícího moštu záměrně snižována a řízena, což aktivitou kvasinek vede ke vzniku požadovaných sekundárních aromatických látek. V této oblasti pak významnou roli hraje i výběr vhodného kmene ušlechtilých kvasinek, které jsou záměrně přidávány do moštu před započetím či v prvních fázích fermentace. 5.1 Ušlechtilé vs apikulátní kvasinky V současné době jsou pro zahájení procesu kvašení snad naprostou většinou vinařských provozů využívány kvasinky druhů S. cerevisiae, či S. bayanus, které jsou označovány za ušlechtilé. Do moštu, který má být prokvášen, jsou po jeho klarifikaci záměrně přidávány, tj. inokulovány. Již se nespoléhá na spontánní proces fermentace s postupnou aktivitou apikulátních kvasinek rodu Kloeckera spp., Hansenula spp. a následně S. cerevisiae nebo S. bayanus, kdy HORNSEY (2007) uvádí následující důvody, proč mošt od počátku prokvášet pomocí ušlechtilých kvasinek: - jsou schopny fermentace i v konečných fázích procesu, kdy je koncentrace cukrů již nízká a etanolu vysoká, - jsou schopny se dostatečně množit v roztocích s vysokým obsahem cukrů a nízkou hodnotou ph, - aktivita během fermentace je vysoká a stálá i při nízkých teplotách moštu, - průběh fermentace je rychlý a aktivita kvasinek obecně končí až vyčerpáním veškerého zkvasitelného cukru, - jsou více tolerantní vůči SO 2 než jiné kmeny kvasinek a bakterií, - produkují sekundární aromatické látky a chutě, které jsou ve víně žádoucí. V současnosti je na trhu dostupné množství různých kmenů ušlechtilých kvasinek, které se liší především mírou své aktivity během fermentace, glukofilitou, nárokům na výživu, odolností vůči etanolu, vznikajícím metabolitům dávajícím konečnému vínu svůj charakter. Výběr vhodného kmene ušlechtilých kvasinek tak závisí na vlastnostech moštu a stylu vína, který má být konečným produktem alkoholové fermentace. V tab. 5.1 je uveden výběr několika preparátů ušlechtilých kvasinek, které jsou 31

32 Tab. 5.1 Popis vybraných parametrů a vlastností ušlechtilých kvasinek Kvasinka Kmen Odolnost k alkoholu [% obj.] Nároky na dusík Teplota kvašení [ C] EZFERM S. cerevisiae S. bayanus 16,5 Nízkéstřední Qτ (SFLB 1011) Torulaspora delbrueckii VQ 10 S. cerevisiae S. bayanus 17 nízké VQ Assmanshausen S. cerevisiae 15 střední ST Torulaspora delbrueckii 15 Vysoké X16 Torulaspora delbrueckii 16,5 Nízké VL1 Torulaspora delbrueckii 14,5 Vysoké Enoferm Burgundy TM 15 Vysoké Enoferm SIMI WHITE TM 14 Střední Lalvin DV10 TM 18 Nízké Kinetika kvašení Vysoká Pomalá Střední Pomalá Pomalá Rychlá Střední Pomalá Pomalá Rychlá Vliv na aroma -- Ovocné aroma Silné ovocné aroma Kořenitost Neutrální Silné ovocné aroma Kětinové aroma Neutrální Ovocné aroma Neutrální Výrobce Enartis Enartis Enartis Enartis Laffort Laffort Laffort Lallemand Lallemand Lallemand Pozn. Možné použít při váznoucí fermentaci Pro zvýšení ovocného aroma černěných vín a rosé Fermentace při nízkých teplotách Napomáhá k extrakci a stabilizaci barvy Odolnost k vysoké koncentraci cukrů Nízká tvorba H2S Vysoká aktivita β- glukosidázy Doporučeno pro Rulandské modré Pro zvýšení ovocného aroma bílích vín a rosé Šumivá vína 32

33 Tab. 5.2 Numerické vyjádření nároků na dusík kvasinkami (NN, 2002) Nároky na dusík YAN [mg l -1 ] Nízké <125 Střední Vysoké >225 komerčně dostupné. Vždy se nutně nejedná o jediný kmen, ale může se jednat o jejich směs, nejčastěji S. cerevisiae a S. bayanus. Přestože S. cerevisiae je hlavní kvasinkou alkoholového kvašení, je možné se setkat i nesaccharomycetními kvasinkami patřící k druhu Torulaspora delbrueckii (viz tab. 5.1 kvasinky Qτ či X16). Numerické vyjádření slovního popisu nároků na dusík z tab. 5.1 jednotlivých kvasinek je uvedeno v tab. 5.2 (NN, 2002), kdy doporučené mezní hodnoty jsou platné pro cukernatost moštu 22 Bx (tj. 21,17 NM). Pro jinou cukernatost moštu je nutné mezní hodnoty upravit dle tab Výše popsané důvody dnes vedou k masivnímu využití ušlechtilých kvasinek ve vinařském provozu, což však často vede na unifikovaná vína, přestože výchozí surovina pochází z vinařských tratí se zcela rozdílným půdním horizontem. Ve víně se tak ztrácí charakter, který by odrážel jeho původ, tj. terroir. Na tuto skutečnost poukazuje občanské sdružení Autentisté, o.s., které odmítá využití moderních postupů při výrobě vína a usiluje o navrácení k tradičnímu vinohradnictví a vinařství (NN, 2011). Dle jejich stanov mošty kvasí spontánně pomocí autochtonních mikroorganismů přítomných na hroznech a ve sklepě, kdy ani doplňování výživy není povoleno. K zachování terroir ve víně a stále kontrolovatelnému procesu kvašení může přispět využití služeb, např. oddělení Biologie výukového a výzkumného centra v Klosterneuburgu (MANDL, 2011), které vinařským provozům umožňuje selektovat vlastní kvasinky, dlouhodobě je konzervovat a množit. Podle potřeby si vinaři mohou objednat vlastní selektované kvasinky a ve formě tekutých kvasinek je přidat do moštů, které mají být prokvášeny. Při výrobě vín tímto způsobem lze tak předpokládat jistou míru diverzity v aroma, chuti a celkovém charakteru stejných odrůdových vín produkovaných rozdílnými vinařskými provozy. 33