VVL – Önologie

14 Januar 2023

MLF – Das Grosse Mysterium

Biologischer Säureabbau BSA/MLF

„…der Wein wird runder und angenehmer… Für Rotwein und gewisse Weißweine ein notwendiger Prozess…“ Allgemein bekannt, aber was steckt genau dahinter und wie sieht es wirklich mit den Temperaturen aus?

Temperaturbereiche der MLF in der internationalen Fachliteratur

• “Die Temperatur hat direkte Auswirkung auf das Tempo bei der Gärung ablaufender biochemischer Reaktionen…“ (Das Oxford Weinlexikon, Jancis Robinson, S. 704, 705)
• „Laut Steidl und Leindl (2001) sollte die Weintemperatur für einen BSA mindestens 18 °C betragen… Als ideal wird ein Temperaturbereich von 20 °C bis 25 °C angesehen.“ (Yair, 1997)
• „Die richtige Gärtemperatur kann sehr unterschiedlich sein. Je wärmer vergoren wird, desto mehr Aroma und Alkohol geht verloren…“; „Wird der Most nicht auf Starttemperatur von 18 °C erwärmt,…, so kann eine Fehlgärung schon vorprogrammiert sein.“ (Gärprobleme, Robert Steidl, Wolfgang Renner)
• „…oder man bringt die Fasstemperatur auf die für Gärungen optimale Temperatur von 16-18 °C bei Mosten und 20 °C bei Umgärungen.“ (S. 159, Technologie des Weines, Gerhard Troost)
• „In der Gärmitte können auch Temperaturen von 18 bis 16 °C empfehlenswert sein.“ (S.24, Weiter auf dem Weg zum Spitzenwein, Robert Steidl)

• „Wichtig ist die Tatsache, dass unterhalb einer Temperatur von 15 °C kaum eine hinreichende Gärintensität zu erreichen ist… Idealerweise liegt die Temperatur in diesem Bereich zwischen 16 und 18 °C.“ (Kellerwirtschaft, Dr. Ludwig Jakob)
• „The inoculation of a viable malolactic bacterial culture in a young red wine should be only done when pH is above 3.35 and the temperature is in the range of 65-70 °F.“ (S. 247, Winemaking, from Grape Growing to the Marketplace. Richard P. Vine, Ellen M. Harkness, Theresa Browning, Cheri Wagner.
• „It has been observed that, all the conditions being equal, this transformation in wine is performed at its maximum speed between 20 and 25 °C. It is slower at 15 and at 30 °C. Fermentation of malic acid is slow below 15 °C, whereas at 20 °C it can be finished in a few days… Nevertheless, there is an advantage in conducting it at a lower temperature, say 18 °C.“ S. 133, 134. Knowing and making wine. Emile Peynaud.
• „Estas no se desarrollan bien mas que en una escala de temperaturas relativamente corta, hasta 20 °C como maximo. Por debajo de 13 o 14 °C el inicio de la fermentacion de una vendimia es practicamente imposible…“ S.125. Enologia Practica, Conocimiento y elaboracion del vino. Emile Peynaud.
• Malolactic Fermentation: „This reaction is carried on by the malolactic bacteria if the right conditions are met. One of the conditions is temperatures above 17-20 °C.“ S.75, Winery technology & operations. Dr. Yair Margalit.
• „La temperature optimum est de l ́ordre de 20 °C. On conseille a l ́ecoulage, d ́envoyer les vins sans les refroidir dans une cuve deja a 18 °C. Si la FML tarde a se declencher, on rechauffera progressivement le contenu de la cuve a 20 ou 22 °C. S.108, L ́oenologie. Collete Navarre.
• ”Quelle est la temperature optimale de la FML? Les bacteries lactiques: „Leur croissance et leur activité optimales sont obtenues pour des temperatures comprises entre 18 et 25 °C.“ S.42, 101 Questions autour de la FML. Dr.Vincent Renouf et al.
• „On laisse reposer et on elimine l ́infime phase aquese produite par le depot du trouble. La melange est effectue au voisinage de 20 °C. S.127, 128. Analyse et controle des Vins. J. Ribereau-Gayon et E. Peynaud.
• „…La temperature optimale est voisine de 18 a 20 °C. Mais la FML peut se poursuivre a des temperatures plus basses.“ S. 504.Oenologie, fondements scientifiques et technologiques. Claude Flanzy.

I. Definition des Biologischen Säureabbaus (BSA)

Unter dem Biologischen Säureabbau (BSA) beim Wein versteht man im engeren Sinn den Abbau von Apfelsäure (Malat) zu Milchsäure (Lactat), durchgeführt von Milchsäurebakterien. Synonyme Begriffe sind „malolactic fermentation“, „fermentation malolactique“ oder manchmal auch „zweite Gärung“ (obwohl es sich hierbei strenggenommen nicht um eine Gärung handelt) (Dittrich & Großmann 2010).

Schematisch lässt sich die Reaktion wie folgt darstellen:

entnommen aus Dittrich & Großmann 2010

Apfelsäure wird decarboxyliert (COO wird abgespalten) zu Milchsäure. Das frei werdende CO2 entweicht (daher der Begriff „zweite Gärung“). Der Apfelsäureabbau ist mit einer Erhöhung des pH-Wertes verbunden und mit einer sensorischen „Abnahme des sauren Geschmacks, der Wein wird milder (Dittrich & Großmann 2010, p. 200)“.

Zu erwähnen ist noch, dass auch andere Säuren vom Biologischen Säureabbau erfasst werden können. Auch Hefen bauen in einem variablen Maß Apfelsäure ab. Sie nutzen dafür jedoch einen anderen Stoffwechselweg, daher wird ihr Apfelsäureabbau üblicherweise nicht unter Biologischem Säureabbau im engeren Sinn subsummiert (Dittrich & Großmann 2010).

II. Warum läuft BSA unter 18 °C kaum ab?

Laut Steidl und Leindl (2001) sollte die Weintemperatur für einen BSA mindestens 18 °C betragen. Laut Yair (1997) tendiert die Vermehrungsrate von malolaktischen Bakterien bei 15 °C gegen 0. Als ideal wird ein Temperaturbereich von 20 °C bis 25 °C angesehen (Yair 1997).

Welche Erklärungsmöglichkeiten bieten sich für dieses niedrige Wachstum bei Temperaturen kleiner 18 °C an?

– Zum einen die allgemeine Gesetzmäßigkeit, dass physiologische Vorgänge bei höheren Temperaturen, bis zu einem bestimmten Punkt, schneller ablaufen (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel – RGT Regel). Diese Gesetzmäßigkeit

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scheint im Fall des BSA besonders relevant, da die malolaktisch aktiven Bakterien bei

ihrem Stoffwechsel vergleichsweise wenig Wärme freisetzen können (Jackson 2000).1- Der Stoffwechsel der Milchsäurebakterien ist strikt fermentativ. Um mit dem reaktiven, toxischen Sauerstoff in ihrem Lebensraum umgehen zu können, sind Milchsäurebakterien unter anderem auf die Akkumulation von Mn2+ angewiesen. Typische Verbindungen, mit denen Mensch und Hefe sich gegen reaktive Sauerstoffverbindungen schützen, können Milchsäurebakterien nicht bilden (Jackson 2000). Milchsäurebakterien scheinen Habitate mit geringer O2-Sättigung zu bevorzugen (Dworkin et al. 2006). Mit sinkender Temperatur steigt die Löslichkeit von Sauerstoff (O2) in der Flüssigkeit, was wiederum zur Erklärung beitragen könnte, warum sich Milchsäurebakterien nur über einer bestimmten Temperatur effizient vermehren können. Laut dieser Hypothese sollte beim Rühren des Weines der

Sauerstoffeintrag möglichst vermieden werden.

II. Weitere Informationen zu Milchsäurebakterien im Zusammenhang mit BSA

Milchsäurebakterien scheinen auch in Bezug auf ihren Nährstoffbedarf hohe Erwartungen an ihren Lebensraum zu stellen.

Milchsäurebakterien sind einige der wenigen Gruppen von Bakterien, die unter pH 5 noch wachsen können. (Dieser Effekt ist in manchen Bereichen der Lebensmittelproduktion sehr erwünscht.)

Die höchste Rate des Apfelsäure-Abbaus durch Milchsäurebakterien scheint bei einer Temperatur von 20-25 °C stattzufinden (Jackson 2000), obwohl das bakterielle Wachstum und die Populationsgrößen zwischen 20 und 35 °C sehr ähnlich sind (vgl. Jackson 2000).

Neben der Temperatur beeinflussen viele Faktoren den Apfelsäureabbau (siehe Steidl und Leindl 2001, Jackson 2000). Manche Faktoren hängen mit der Temperatur zusammen. So beeinflusst die Temperatur die SO2- und Ethanol-Resistenz der Bakterien (III.). Bei höherer Temperatur nimmt die Alkoholresistenz der Bakterien ab (Jackson 2000).

Nach Steidl und Leindl (2001) sind pH-Wert und Temperatur die wichtigsten Parameter zur Steuerung des Apfelsäureabbaus. Ihre Steuerung scheint wichtig, da sich die Bakterien im Wein im Bereich ihres „Existenzminimums“ befinden (Steidl & Leindl 2001, p. 63).

Je nach der Ausprägung der diskutierten Umweltbedingungen können im Wein andere Arten und Stämme von Milchsäurebakterien zur Dominanz kommen (Jackson 2000).

Der BSA scheint im Barrique-Fass generell langsamer abzulaufen (Jackson 2000), jedoch zu einer besseren sensorischen Qualität zu führen (Steidl & Leindl 2001).

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III. Änderungen im Wein bei Erwärmung des Heizelements bis 25 °C

Die Änderungen der Viskosität und der Evaporationsrate von Alkohol scheinen bei einer Erwärmung, die den angegebenen Wert nicht überschreitet, vernachlässigbar. Für Gärtemperaturen von über 25 °C sind Aroma- und Alkoholverluste nachgewiesen (vgl. Donabaum 2009, p. 11). Für die genaue Ermittlung eines geeigneten Wertes für die Aufheizung wären praktische Versuche und Tests nötig.

Zu Bedenken ist, dass sich die Toxizität des Alkohols für die im Wein lebenden Organismen mit steigender Temperatur erhöht (vgl. II.). Hefe kann beispielsweise 15% Alkohol bei 15 °C überleben, „bei 30 °C verliert sie ihre Lebensfähigkeit“ (vgl. Dittrich & Großmann 2010, p. 110).

Auch bei Milchsäurebakterien nimmt mit steigender Temperatur und niedrigem pH- Wert der hemmende Einfluss des Alkohols zu. Alkohol beeinflusst wahrscheinlich die Zusammensetzung der bakteriellen Membran und wirkt auf diese Weise bei hohen Konzentrationen negativ (vgl. Jackson 2000).

IV. Aufheizung des Weins, um einen BSA-förderlichen Temperaturbereich zu erhalten

Steidl & Leindl (2001) schlagen zur Erwärmung des Weins auf einen günstigen Temperaturbereich eine Erwärmung mittels Edelstahlwärmer oder Infrarotwärmer vor, wenn der Wein während des BSA im Barriquefass verbleiben soll.

Erfolgt die Erwärmung mittels Edelstahlwärmer, empfehlen die Autoren eine Aufheizung, bevor der BSA durch Zugabe der Bakterien gestartet wird. Analoges dürfte für die Erwärmung mittels Aquarium-Heizstab gelten. Zu Bedenken ist auch, dass der Einsatz des Heizstabes während des BSA zum Ausbilden eines Gradienten und damit inhomogener Lebensbedingungen innerhalb des Fasses führen könnte. Besonders in Hinblick auf den scheinbar schmalen Lebensbereich der Milchsäurebakterien im Wein und die komplexen Interaktionen könnte dies möglicherweise nachteilige Auswirkungen haben. Eine sichere Abklärung kann nur durch eine empirische Studie erfolgen.

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Fazit: Welche Temperaturen braucht die MLF

Temperaturabgrenzung Minimum:

Bei kühlen Temperaturen reagieren die Bakterien vergleichbar mit Reptilien: Wird die Temperatur zu kalt, verfallen sie in einen Status des Erhaltungsstoffwechsels. Je nach Erfordernissen sind malolaktische Gärungen in der Theorie von 12°C bis zu 14 °C möglich, Beispielsweise wird dies ausnahmsweise in Burgund gewünscht, damit es bei der Rebsorte Pinot Noir zu einer ausreichenden Farbstabilisierung kommt (ca15°C). Im Temperaturbereich 14 bis 17 °C kann es aber zu einer Verdopplung des Zeitbedarfs kommen. Dies ist für die Mehrheit der Weinindustrie nicht wünschenswert (Quelle: wup‚ 2/14 USA). In Bordeaux hingegen werden wärmere Temperaturen von 18-22 °C bevorzugt, um eine zügige Malolaktik sicherzustellen. Beweggrund ist vorrangig die Vermeidung von BRETT (Brettanonmyces)- Befall. Niedrige Temperaturen wirken zwar inhibierend auf das Wachstum und die MLF Aktivität von Milchsäurebakterien, haben jedoch keine unmittelbar abtötende Wirkung. Die tatsächliche Temperatur Toleranz ist vom jeweiligen Bakterien-Stamm abhängig.

Temperaturabgrenzung Maximum:

Aufgrund der aktuellen Erkenntnisse kann bezüglich der malolaktischen Gärung eine Temperaturobergrenze definiert werden. Nach oben hin wird der förderliche Temperaturbereich vom Ethanol- und SO2 – Gehalt beeinflußt (siehe folgende Tabelle).

Wine Alcohol Content (% v/v) Less than 14.5% ⇒Greater than 14.5% ⇒Wine Total SO2 Content

Less than 45 ppm ⇒Greater than 45 ppm ⇒Temperaturschwankungen:

Temperature for MLF should not exceed: 28° C
23° C
Temperature for MLF should not exceed: 28° C

23° C

Die Beobachtung, dass bei Temperaturschwankungen mit einer Verlängerung des BSA zu rechnen ist, bis hin zu einer Verdoppelung der Gesamtdauer, wird seitens Lallemand bestätigt. Als Rückschluss lassen sich somit Vorteile aus einer präzisen Temperatursteuerung ziehen.

Anmerkung zur Simultangärung (d.h. die alkoholische Gärung wird simultan zur MLF durchgeführt): Diese kann insbesondere problematisch werden, wenn es zu bakteriellen Aktivitäten im Endstadium der Gärung kommt, bei denen Bakterien Restzucker verarbeiten und somit die flüchtige Säure (VA) erhöhen.

Einige Hinweise zur Maischeerhitzung

Nicht berücksichtigt wird in dieser Studie die Maischeerhitzung, da die Heizstäbe in dem Medium Maische nicht sinnvoll verwendet werden können. Das liegt an dem unausweichlichen Phänomen, dass das erhitzte Ambiente direkt um das Heitzelement für die MLF Bakterien schlicht weg toxisch wird.

Seit 2013 arbeitet VVL an der Entwicklung von Lösungen für die Temperatursteuerung in 225l Barriques. In 2016 konnten sich Prototypen in mehreren Weingütern in Südafrika bewehren.

Anmerkung:

Gregor Drescher leitete mit der Unterstützung Dr. L. Ellis, Stellenbosch diverse Versuche im Grenzbereich. Mit dem Einsatz der Prototypen konnte eine Verkürzung der MLF um bis zu 50% erzielt werden.

Anhang:
Diverse Definitionen:
Die Maischeerhitzung ist eine Methode der Farbgewinnung bei Rotweinen, bei der die Maische auf 67–85 °C erhitzt und nach einer Verweilzeit rückgekühlt und gepresst wird; anschließend wird der Traubenmost in der Regel auf etwa 20 °C abgekühlt und die Gärung findet unter den Bedingungen einer Weißweingärung statt. Der unterstützende Einsatz von Enzymen ist erlaubt.

Das Verfahren wird vor allem dann angewandt, wenn einfache, süffige und rasch trinkfertige Weine erzielt werden sollen. Es eignet sich nicht zum Keltern hochwertiger, tanninhaltiger und alterungsfähiger Weine. Bei mangelhafter Rückkühlung kann es zu extrem stürmischer Gärung unter starkem Schäumen und mit hohen Gärtemperaturen kommen, was zum sogenannten Versieden führt: Die Hefen degenerieren, Essigsäurebakterien entwickeln sich, es kommt zu Essigsäurebildung und zum Braunwerden des Weins.

Literatur:
Berg, J., Tymoczko, J., L. Stryer (2007). Biochemistry. Freeman, New York.
Dittrich, H. & M. Grossmann (2010). Mikrobiologie des Weines. Ulmer, Stuttgart. Donabaum, C. (2009). Evaluierung chemischer und physikalischer Parameter zur Nachlaufabtrennung von Stein- und Kernobstdestillaten. Diplomarbeit, Universität Wien. Dworkin, M. et al. (2006). The Prokaryotes. A Handbook on the Biology of Bacteria, Volume 4: Bacteria: Firmicutes, Cyanobacteria. Springer Verlag, New York.
Jackson, R. (2000). Wine Science. Academic Press, San Diego.
Steidl, R. & G. Leindl (2001). Barriqueausbau. Österreichischer Agrarverlag, Leopoldsdorf. Yair, M. (1997). Concepts in Wine Chemistry. The Wine Appreciation Guild, San Francisco. Für Fazit:

Henick-Kling T (1988),Yeast and bacterial control in winemaking. In: Linskens, H. F. and J. F. Jackson (Eds). Modern Methods of Plant Analysis, New Series, Vol. 6. Springer-Verlag, pp. 276-316.

Lafon-Lafourcade S (1970), Étude de la dégradation de l’acide L-malique par les bactéries lactiques non-proliférantes isolées des vins. Ann. Technol. Agric. 19:141-154.

Internetquellen:

David R. Lide, ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet Version 2005,<http://www.hbcpnetbase.com>, CRC Press, Boca Raton, FL, 2005. http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit#Rechenbeispiel http://www.bauernzeitung.at/?id=2500,1038146,,