Kvasci se selekcioniraju po svojstvima po kojima su bolji od „prirodnih“ kvasaca koji žive na bobicama grožđa. Prvo svojstvo je tolerancija na različite uvjete koji vladaju u moštu i mladom vinu. To su niža temperatura, sumporov dioksid i alkohol. Takva svojstva nam omogućuju provođenje fermentacije ili vrenja na nižim temperaturama u cilju postizanja bolje aromatike vina i očuvanja voćnih aroma. Za takva vrenja postoje specijalni kvasci koji fermentiraju na temperaturama ispod 10 °C. Vrlo visoke koncentracije šećera u moštu, „prirodni“ kvasac teško pretvara u potpunosti u alkohol. Selekcionirani kvasac se puno bolje adaptira na takve uvijete i provire do suhog vina, to jest do viših koncentracija alkohola.
Drugo svojstvo selekcioniranog kvasca je i slabije stvaranje hlapljive kiselosti (octene kiseline) u vrenju za razliku od spontanih kvasaca, kao i slabije stvaranje sumporovodika. Time se već u startu osiguravamo od potencijalno loših mirisa u vinu.
Zanimljivo je kako neki kvasci imaju i pojačanu enzimatsku aktivnost i djeluju na oslobađanje arome iz grožđa. Zato se preporučuju za određene aromatične sorte poput ´Traminca´, ´Muškata´ i ´Sauvignona´. S obzirom na sve navedeno, danas u prodaji možemo naći velik broj sojeva kvasaca koji mogu uvelike utjecati na poboljšanje kvalitete vina, arome, čak i boje.
Priprema kvasaca za alkoholnu fermentaciju
Kako bi se osigurala pravilna i potpuna alkoholna fermentacija, mošt mora imati dobru ravnotežu između hranjivog, fizičkog i kemijskog okruženja koja će omogućiti rast i razmnožavanje kvasca. Važno je osigurati optimalan razvoj živih, aktivnih stanica kvasca kako bi se smanjio rizik od prespore fermentacije i neželjenih zastoja, ali i osigurati sintezu važnih spojeva za kvalitetan senzorni profil vina.
Uzročnici usporenih fermentacija su sljedeći: nedostatak dušika i kisika; previsoka koncentracija sumporovog dioksida ili rezidua pesticida; nepovoljan raspon temperatura; prebistreni mošt; nepravilna rehidracija i upotreba kvasca- aklimatizacija; nepravilno izabran soj kvasca ovisno o parametrima mošta; nedostatak faktora rasta kao što su vitamini i minerali, inhibitorni metaboliti – toksini koje proizvode kvasci i toksičnost etanola za kvasac.
Visoki stupanj zrelosti grožđa koji rezultira visokom koncentracijom šećera povezan je s ograničenim razinama dostupnog dušika. To povećava rizik od spore fermentacije ili zastoja fermentacije. Loše zdravstveno stanje grožđa omogućuje prisutnost velikih populacija nepoželjnih mikroorganizama (bakterije i kvasci, Botrytis). Također, smanjuje raspoloživost dušika, sprečavajući rast kvasca i njegovu aktivnost. Ostaci pesticida utječu na odgađanje početka alkoholne fermentacije, te se stvaraju negativni aromatski spojevi.
Za normalnu fermentaciju uvijek su potrebni kvasci
U mošt kod bijelih sorata ili masulj kod crnih sorata dodaje se pravilno pripremljen (rehidriran) kvasac u dozi od 25-30 g/hL. Za normalan tijek alkoholne fermentacije, od samog početka pa do kraja u moštu ili masulju uvijek mora biti optimalan broj živih i aktivnih stanica kvasca. Kvascu je za normalan metabolizam potrebna adekvatna ishrana u pravo vrijeme i u određenom obliku i količinama. Rehidracija se provodi u čistoj vodi. U nju se pri 43 °C najprije dodaje hrana na bazi inaktivnih kvasaca za zaštitu kvasaca u dozi od 30 g/hL, koja povećava njihovu vitalnost i životnost zahvaljujući izvorima sterola i vitamina.
Hrana poboljšava toleranciju kvasca na etanol, a samim time i na sigurnost fermentacije (izvor Mg). Omogućuje povoljnu kinetiku fermentacije, te se njenom primjenom može izbjeći dodavanje O2 u fermentaciji bijelih i rosé moštova kako bi se optimizirala aktivnost kvasca. Nakon otapanja hrane, dodajemo kvasac u skladu s uputama proizvođača, pričekamo 15-20 min. kako bi kvasac vidljivo „proradio“ i onda ga postupno miješamo s moštom zbog što bolje aklimatizacije.
Svakom kvascu u alkoholnoj fermentaciji potrebni su : dušik, steroli, mikroelementi i vitamini. Mošt sadrži različite izvore dušika kao što su amonijevi ioni, aminokiseline, peptidi i proteini, međutim ne mogu se svi metabolizirati tijekom alkoholne fermentacije.
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae, glavni kvasac koji provodi alkoholnu fermentaciju, koristi jednostavne izvore dušika za rast, kao što su amonijevi ioni i α-aminokiseline (slobodne aminokiseline osim prolina). Poznato je da s porastom šećera tijekom dozrijevanja grožđa raste i koncentracija manje asimilirajućih oblika dušika kao što su prolin i treonin u grožđu. To objašnjava zašto mošt od prezrelog grožđa ponekad sporo fermentira. Kvasac također može koristiti peptide s niskom molekularnom masom. Proteine grožđa kvasac vrste Saccharomyces cerevisiae ne može koristiti kao izvor dušika jer mu nedostaje izvanstanične proteolitičke aktivnosti.
Kvascu dostupan dušik naziva se YAN (yeast available nitrogen). Koncentracije YAN-a ovise o sorti, geografskom podrijetlu, stupanju zrelosti grožđa, klimi, vegetacijskoj godini te ampelotehničkim metodama. Tijekom alkoholne fermentacije kvasci adsorbiraju i metaboliziraju YAN i druga hranjiva za rast i proizvodnju biomase. Nedostatak YAN-a može dovesti do usporene fermentacije ili zastoja. Sadržaj YAN-a pokazatelj je fermentabilnosti mošta i potencijala kvalitete budućeg vina. Poznavanje koncentracije YAN-a u grožđu prije berbe može pomoći vinarima u predviđanju uvjeta i tijeka vinifikacije.
Dozrijevanjem grožđa smanjuje se amonijačni dušik, a ostaju aminokiseline. Sadržaj organskog dušika veći je od amonijevih soli naročito u crnim sortama grožđa.
Kisik je neophodan za biosintezu sterola i nezasićenih masnih kiselina. Oni su važni za strukturu i funkciju membrane i vitalnost stanica kvasca. Pokazalo se da je izloženost kisiku najučinkovitija kada su stanice kvasca u fazi aktivnog rasta, u prvoj trećini alkoholne fermentacije. To omogućuje stanicama optimalnu izgradnju i čvrstoću membrane koja će im biti potrebna za kvalitetan završetak alkoholne fermentacije. 5-10 mg/L zraka u 1/3 alkoholne fermentacije potiče biosintezu lipida, te povećava toleranciju na etanol zbog povećane raspodjele lipida u staničnoj membrani. Smanjuje se otpuštanje masnih kiselina srednjeg lanca, potencijalna toksičnost i rizik od problema s uspješnim završetkom alkoholne fermentacije.
Dugo godina nije se pridavalo dovoljno pažnje ulozi minerala u fiziologiji kvasca i njegovoj izvedbi u fermentaciji. Minerali kao što je magnezij apsolutno su neophodni za rast i metabolizam kvasca, kao i cink i kalij. Prirodni sadržaj minerala u moštu može biti značajno niži (ili viši) od optimalnog jer su često vezani na različite spojeve kao što su polifenoli i bjelančevine. Također, njihova je razina niža u prezrelom grožđu i kod grožđa napadnutog gljivicama koje konzumiraju velike količine minerala. Vrsta tla i načini uzgoja vinograda također utječu na sadržaj minerala. Pretfermentativni tretmani mošta mogu smanjiti količinu minerala.
Vitamini su organski spojevi neophodni za optimalan rast stanice kvasca i za njegov kapacitet da preživi u stresnim uvjetima. Nedostatak vitamina može izazvati nagle promjene u kinetici fermentacije. Većina njih djeluje kao enzimski kofaktor, u prijenosu energije ili za podršku integritetu membrane. Prirodni sadržaj vitamina u moštu obično je dovoljan, ali im se koncentracija ubrzo mijenja. Tiamin i biotin troše se tijekom prve faze fermentacije. Tiamin se veže sa SO2 te takav nije kvascu dostupan. Također, iz medija nestaje u roku nekoliko sati uz prisutstvo “divljih“ kvasaca.
Osim hrane za zaštitu kvasaca koja se dodaje u rehidraciji, preporučuje se koristiti i kompleksnu hranu. Ona se obično primjenjuje na početku i nakon prve trećine fermentacije, kako bi se smanjio rizik od pojave stranih mirisa i zastoja. U njenom su sastavu obično različiti oblici organskog dušika, vitamini i mikroelementi.
Kako utjecati na proizvodnju vina niže alkoholne jakosti?
U posljednjih nekoliko godine sve se češće javlja problem povećane koncentracije alkohola u vinima. Globalno zagrijavanje stimulira nakupljanje šećera i degradiranje kiselina u većoj mjeri nego u normalnim uvjetima. Vina time postaju “tupa” i neharmoničnog okusa i vrlo oštra u mirisu što značajno smanjuje kvalitetu. Kao rješenje navode se brojne metode koje mogu omogućiti smanjenje alkoholne jakosti vina. Jedna od njih je i biološka metoda koja se temelji na primjeni selekcioniranih sojeva kvasaca koji tijekom alkoholne fermentacije intenzivnije usmjeravaju razgradnju šećera prema sintezi sekundarnih produkata i time sprječavaju nastanak visokih koncentracija alkohola.
Razvoj „nisko-alkoholnih“ kvasaca interes je mnogih istraživanja i trenutno najveći izazov u vinarskoj industriji.
Glavni izazov je preusmjeriti veliku količinu šećera u moštu prema stvaranju drugih produkata umjesto etanola. Upotreba ne-Saccharomyces kvasaca poput Torulaspora delbrueckii, Metschnikowia pulcherrima, Pichia kluyvery i Lachancea thermotolerans u sekvencijalnoj fermentaciji sa Saccharomyces sojevima (nakon 24 – 72 sata) nikad nije bila aktualnija i učinkovitija, s obzirom na komercijalnu dostupnost kvasaca i rastuću primjenu. Sekvencijalna fermentacija djelomično oponaša spontanu fermentaciju. Najvažniji učinci svakako se odnose na promjene arome i strukture vina, ali i na smanjenje koncentracije alkohola ili povećanje ukupne kiselosti. Istraživanja na ovom području su sve brojnija i nove selekcije spomenutih kvasaca zasigurno predstavljaju značajan alat u proizvodnji uravnoteženih vina.
Pišu: izv. prof. dr. sc. Ana Marija Jagatić Korenika,
izv. prof. dr. sc. Marin Mihaljević Žulj
